摘要
工厂里有很多以不同方式互连的设备,有些是非智能化简单数据连接单元(I/O),更多的是智能化设备(比如智能传感器、单回路控制器和PLC)和监控系统(作为HMI使用,用于数据记录和监控)。这些设备是以各种不同的通信协议和媒介来互连的,其中有些就可以用蓝牙无线技术来代替。本文将讨论如何利用蓝牙连接这些设备www.cechina.cn,以及该领域对于蓝牙技术的一些特殊要求。
1. 代替串行线缆。无线蓝牙连接可以代替当前的串行线缆。
2. 结合蓝牙和互联网技术。利用蓝牙带来的CPU处理能力,给设备添加更多功能,如内置的WEB用户接口。
3. 工业接入点。通过接入点将数个蓝牙设备连接到传统的有线网络中,比如IP网络(如以太网)或者工业现场总线网络(如Controlnet和Profibus等)。
4. 无线传感器和起动器。利用蓝牙来将与物理制程关系最密切的设备(传感器、起动器和简单的模拟/数字IO设备)连接到监控系统。
代替串行线缆
目前很多工业设备都使用传统的串行接口(如RS232, RS422或RS485)来连接配置工具或编程工具
图1
用蓝牙代替串行线缆有两种方法:一种是使用与工业设备外置串行端口相连的外置蓝牙适配器,另一种是使用与设备电子部分内部相连的内置蓝牙适配器。蓝牙适配器可以模拟串行端口控制工程网版权所有,并使用RFCOMM协议在空中传输数据(支持Serial Port Profile)。电脑可使用PC卡或者其它附加设备来支持蓝牙。蓝牙在电脑中的应用使蓝牙Serial Port Profile可以行使一个类似于COMMport的角色,使原有的电脑配置和编程工具可以继续使用。
蓝牙还可以在支持内置TCP/IP的设备和WEB服务器的更先进工业设备领域代替串行线缆。此时,蓝牙适配器对LAP(Lan Access Profile)的支持可以达到RFCOMM的水平,而其它的软件堆栈则被包括在工业设备中(PPP, IP和WEB服务器)。这使得支持LAP(Lan Access Profile)的外部HMI设备(如笔记本电脑或PDA)可以接入设备内置的WEB式用户接口,而不需要安装专门的应用软件。
图2展示了蓝牙适配器代替串行线缆的基本结构。
图2
蓝牙和互联网技术的结合
假设有一个带内置控制系统的阀门CONTROL ENGINEERING China版权所有,不断将动态状态和控制变量信息通过标准的Modbus协议传输到电脑(如图3)。
图3
将一个蓝牙适配器添加到该设备上(外置或内置)。蓝牙适配器通过Modbus协议和阀门通信。WEB/WAP页面由内置WEB/WAP服务器提供,并借助Modbus协议来编写,用于显示和修改动态数据。蓝牙可以利用LAP(Lan Access Profile)来获取WEB/WAP页面,从而对设备进行配置、维修和监控。
这一概念的结构图如图4所示:
图4
从图中可以看出,除了Modbus,蓝牙适配器还可以使用其它工业协议和设备控制系统通信。可以使用Wap over Bluetooth手机来访问内置的WAP用户接口。WAP over Bluetooth规范固定“路由”功能作为手机功能的一部分。这使得本地WAP页面可以带有一个能连到广域网(WAN)中另一个页面的超链接。WAN可以通过GMS、GPRS或者将来的UMTS技术来访问。该应用的一个典型例子就是借助本地WAP页面来报警。该页面可以连接到WAN页面,而WAN页面包含了如何处理报警所反映的问题的信息www.cechina.cn,并能不断对与该警报有关的信息进行更新。
工业接入点
在工业环境中使用无线通信将是一个循序渐进的过程。这要求工业设备必须能使用蓝牙功能并和现有的有线网络相连,比如IP网络(如以太网)或者工业现场总线网络(如Controlnet和Profibus等)。
我们以基于以太网的有线网络和蓝牙工业设备之间的连接为例(如图5)。如前文所述一样,此处的工业设备(仍以阀门为例)也采用了嵌入式WEB服务器。
图5
设备的内置WEB接口是通过接入点(AP,如图5中1)来访问的。AP就像一个“电话交换器”,连接到各个阀门。WEB用户对AP进行访问。通过AP中的内置WEB接口,可以显示出所有连接的蓝牙设备。用户选择其中一个设备,并与该设备建立LAP(Lan Access Profile)连接www.cechina.cn,接着