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变电站自动化控制的蓝牙解决方案

更新时间:2014-08-02 发布:m.1024sj.com

引言  蓝牙技术是用微波无线通讯技术取代数据电缆来完成点对点或点对多点短距离通讯的一种新型无线通讯技术。哄骗蓝牙,可以将需要数据和语音通讯的各个装备之间连成一个PICONET网(即微微网),或将几个PICONET网进一步互连,组成一个更年夜的SCATTERNET网(即散布式网络)。  在工业现场中,短程的无线毗连有着普遍的运用需求,但一直没有一个很好的解决方案。红外无线毗连,由于距离太短,且必需在统一直线上,中心不能有任何障碍物等不足,而限制了它的运用。将蓝牙技术运用于工业控制现场,用微波取代红外,既克服了红外错误谬误,又下降了施工的难度和建设成本,是一种有缔造性的设想。下面我们就变电站自动化控制方面的现状,探讨引进蓝牙的可行性。  在变电站现场中,下层是进行丈量、转换和控制的仪表。它们收集各个变压器的数据,返回上位机进行处置,或接收上位机发送来的控制饬令和控制参数。今朝这些数据通讯是由串口(RS232或RS245接口)通讯实现的。但其麻烦的走线和抵拒恶劣情况、电磁和无线电干扰所需要的物理庇护和电磁屏障带来的诸多未便,使得工业情况中要求长时间、接连、靠得住、完整地传送数据不能获得保证。对于这类多点对单点的数据通讯网,完全可以用蓝牙PICONET网来替换。其优点浮现在:①取代了年夜量短程毗连所用的电缆,尤其是电缆没法到达的地方,蓝牙具有更年夜的优势;  ②之前的运用法式可以不做任何或很小的修改,升级成本小;  ③下降变电站建造成本,这也是蓝牙技术的一个显著特点;  ④由于蓝牙装备自己的功耗十分小(年夜不外100mW),是以蓝牙装备的射频不会对其它装备造成影响。  1BC01芯片和开发工具BLUELAB介绍  BC01(BlueCore01)是CSR(CambridgeSiliconRadio)公司设计的一款单片蓝牙产物。它集无线装备、微处置器及其带电路于一体,采用尺度的0.35μm的CMOS工艺。经由过程外围的存有蓝牙协议的FlashROM,可提供完全兼容的数据和语音通讯。经过优化设计,所需的外部RF元件很少,答理主板的快速设计,是以能以低的成本,实现短的产物面市时间。  其主要特点以下:  ①合适BluetoothV1.1规范;  ②带有USB和UART主接口;  ③可编程的PCM接口,支持13-Bit8kss-1双向串行的同步语音传输;  ④内含的数字转换器,可进行线性PCM(脉冲编码调制)、A律PCM、μ律PCM和CBSD(接连变化斜率增量调制)间的相互转换,编解合适高至HCI层的蓝牙控制协议;  ⑤采用3.15V单电源供电,支持PART、SNIFF、HOLD多种节电模式;  ⑥支持所有的包类型和多达7个从装备的微微网(Piconet);  ⑦芯片内含链路控制、链路治理、HCI和可选的L2CAP、RFCOMM、SDP等多层软件协议栈,可以直接使用;  ⑧提供VM(VirtualMachine)机制。内嵌16位的RISC微处置器,运行协议栈的同时还可以运行下载到FlashROM中的用户法式,实现真正意义上的单芯片。  Bluelab是专门针对BlueCore的仿真开发系统,它在PC上模拟BlueCore01的情况,从而利便开发基于BlueCore01上运行的运用法式。它包括了Compiler、Emulator/Debugger、Documentation和一些源代码例子。Bluelab还提供了蓝牙协议栈BlueStack,支持SDP、L2CAP和RFCOMM等高层协议。用户可以经由过程UART/USB接口来挪用BlueStack,也能够经由过程虚拟机(VM)来会见BlueStack。  2系统方案设计  整个系统分为前端数据收集和PC端数据治理两年夜部门。  由于BC01内部资本及引脚有限,是以前真个数据收集和控制由单片机80C196来完成,其串口与BC01的串口毗连,BC01作为一个数据传送通道。这样做的优点是:不需要改动原来的法式,便于对基于RS232、RS245结构的老系统进行改造。变压器上的高电压年夜电流首先要转酿成可供收集的平安电压(0~5V),经A/D变换后由16位的单片机80C196读进,进行响应的计较处置后,送进BC01。BC01将数据打包后,经由过程与MASTER建立的空中毗连发送PC。同时,BC01也会接收PC发来的控制饬令,送至单片机,由单片机分析后控制响应的闸刀做出动作。  毗连PC的BC01作为主机,它会自动搜索其查询范围内的蓝牙装备,将所查询到的蓝牙装备作为从机加进PICONET网。由于每块从机都有的BD_ADDR(BluetoothDeviceaddress),是以,主机可以区分识别每个从机并对其进行控制。  3软件结构  软件设计是基于L2CAP层进行开发的,从机功能是接受主机的查询、毗连请求,或询到已存在的PICONET后,将自己加进PICONET。从机的功能简单,全数法式代码可以放在BC01的FlashROM中运行。主机由于要负责治理整个PICONET,并对各个从机进行控制和治理,这使BC01提供的资本已不能知足。是以将L2CAP协议层以上的软件放在PC上运行,并经由过程HCI接口与PC通讯。软件结构如图4所示。结语  在变电站现场,中心控制室与各个变压器的距离100m之内。今朝年夜功率的蓝牙芯片已可以到达100m的笼盖范围,完全知足现实运用。此套方案的实验室联机调试已完成,到达初步设计要求。下一步是将此套方案运用到现实的变电站现场,进行现场调试,对系统进一步完善。
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