專利名稱：一種無線總線技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線總線技術(shù)，屬于工業(yè)控制領(lǐng)域，尤其屬于總線技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
20世紀80年代末以來，現(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)展迅速，目前世界上存在著大約四十 余種現(xiàn)場總線，其中運用比較廣泛的有Profibus(西門子公司推出的一種現(xiàn)場總線標(biāo) 準(zhǔn))、CAN(控制局域網(wǎng))、FF(基金會現(xiàn)場總線)、HART(可尋址遠程傳感器數(shù)據(jù)通路)、 Lonworks(局部操作網(wǎng)絡(luò))等。這些總線均采用線束介質(zhì)傳輸，屬于有線總線技術(shù)。
對于傳統(tǒng)的有線總線系統(tǒng)，現(xiàn)場的任何微小調(diào)整可能意味著整個網(wǎng)絡(luò)的顛覆性改 變；任何儀器組合的物理上的更改，都涉及到服務(wù)器的中斷、軟件的更新和重新布線等。在 工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中，還有許多無法靠"有線"方法實現(xiàn)連接的對象，如牽引小車、移動的機器 人、旋轉(zhuǎn)的物體及飛馳的汽車等需要用無線通訊實現(xiàn)傳感器信號或控制數(shù)據(jù)的傳輸。因此， 以無線代替有線帶來的好處十分顯著1)在工業(yè)環(huán)境下布線所需要的時間和成本可以大 幅度下降；2)安裝和改變布局容易；3)在化學(xué)侵蝕、物理振動、有毒氣體等環(huán)境中，避免了 對電纜線的潛在損害；4)在需要靜止系統(tǒng)與移動子系統(tǒng)或者移動的工業(yè)機器人之間實現(xiàn) 連接時，無線更具靈活性和適應(yīng)性；5)面對故障診斷、正常性能規(guī)劃等需要臨時性接入生 產(chǎn)系統(tǒng)的過程也將大為簡化。 無線通信技術(shù)近二十年來取得了迅速發(fā)展，IEEE802. 11系列、藍牙、UWB(Ultra Wideband,超寬帶無線技術(shù))、3G/4G(第3代/第4代無線通信技術(shù))等多種技術(shù)已經(jīng)滲透 到人們的工作和生活中，也形成了諸多標(biāo)準(zhǔn)，這為無線技術(shù)和總線技術(shù)結(jié)合奠定了基礎(chǔ)。
目前，在總線的無線傳輸領(lǐng)域，主要有無線HART、 R-Fieldbus兩種成熟的總線技 術(shù)。 無線HART協(xié)議符合IEEE 802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)，工作頻率為專用于工業(yè)、科技和醫(yī)療應(yīng) 用的2. 4GHz寬帶信道。該頻率采用直接序列擴頻技術(shù)和跳頻技術(shù)來保證安全和可靠性，并 采用TDMA(時分多址)的同步、隱式報文控制通信技術(shù)進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通信。無線HART是一 種針對過程自動化應(yīng)用的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。其目的是讓用戶在保持現(xiàn)有設(shè)備、工具 和系統(tǒng)一致性的基礎(chǔ)上，為HART協(xié)議增加無線功能。無線HART規(guī)范創(chuàng)立之初，HCF (HART通 信基金會)成員就選擇了基于原有的HART協(xié)議進行無線通信技術(shù)開發(fā)。所以嚴格說來，無 線HART還不是一種嚴格意義上的無線總線標(biāo)準(zhǔn)，其骨干網(wǎng)是有線的，其無線特征僅僅體現(xiàn) 在終端的延伸上，不可避免地，網(wǎng)絡(luò)傳輸存在延時性。 R-Fieldbus是歐洲科技委員會1ST計劃的支持下研制出來的Profibus和無線局 域網(wǎng)技術(shù)結(jié)合起來的新標(biāo)準(zhǔn)。R-Fieldbus系統(tǒng)包括有線網(wǎng)段和無線網(wǎng)段，物理層分別采用 了 WLAN(Wireless Local Area Network,無線局域網(wǎng)絡(luò))的DSSS (直接序列展頻)方案和 傳統(tǒng)Prof ibus-DP的RS-485, MAC (Medium Access Control,媒質(zhì)接入控制)則統(tǒng)一使用 ProfibusToken-Passing。由此可見，R-Fieldbus網(wǎng)絡(luò)屬于一種混合網(wǎng)，是有限總線網(wǎng)絡(luò)的 無線擴展，不是嚴格意義上的無線網(wǎng)絡(luò)，有線、無線之間的轉(zhuǎn)換同樣存在延時性。
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因此，一種可兼容有線總線系統(tǒng)及混合總線系統(tǒng)的無線總線技術(shù)，具有很大的實 用價值。

發(fā)明內(nèi)容
把無線技術(shù)和總線技術(shù)進行結(jié)合，就產(chǎn)生了無線總線技術(shù)，無線總線技術(shù)的核心 問題是使用無線信道實現(xiàn)現(xiàn)場總線功能。 本發(fā)明無線總線技術(shù)，包括兩個或兩個以上終端及無線信道，兩個或兩個以上終 端按總線傳輸要求，利用無線通信技術(shù)，與無線信道進行連接，無線總線系統(tǒng)中任何終端之 間通過無線信道進行數(shù)據(jù)傳輸，來實現(xiàn)所有總線功能。 本發(fā)明無線總線技術(shù)，其無線信道包含了所有無線通信方式，即從射頻、微波、毫 米波到紅外、可見光甚至超聲波等，反映的是最基本的無線傳輸方式，不局限于某一種無線 通信技術(shù)，可以選自無線電協(xié)議WLAN、藍牙、Zigbee和其它無線電協(xié)議中的一種或幾種組 合。 本發(fā)明無線總線技術(shù)，其終端有多種存在形式，既可以是獨立的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點實體，又 可以是一種總線網(wǎng)絡(luò)，還可以是一種綜合網(wǎng)。 本發(fā)明無線總線技術(shù)，當(dāng)終端是一種總線網(wǎng)絡(luò)時，既可以是一種無線總線網(wǎng)絡(luò)，還 可以是一種有線總線網(wǎng)絡(luò)。 本發(fā)明無線總線技術(shù)，當(dāng)終端是一種綜合網(wǎng)時，既可以是多種無線總線網(wǎng)絡(luò)的組
合網(wǎng)，又可以是多種有線總線網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)，還可以是無線總線和有線總線組成的混合網(wǎng)。 根據(jù)物理連接關(guān)系，本發(fā)明無線總線技術(shù)屬于典型的總線型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，也就
是說，所有終端連接在無線信道上，使用同一傳輸介質(zhì)。但從邏輯上，根據(jù)接入的先后關(guān)系
或主從站類別，可組成星型、環(huán)型、總線型、分布式、樹型、網(wǎng)狀等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明無線總線
技術(shù)在邏輯上包含了所有的拓撲類型，不限定于某一種類型，可以是其中的一種或多種組合。 本發(fā)明無線總線技術(shù)，既可以是單主站總線網(wǎng)絡(luò)，又可以是多主站總線網(wǎng)絡(luò)。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中 圖1是本發(fā)明一種無線總線技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是汽車內(nèi)部無線總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是V2V無線總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是水域探測無線總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是一種瓶裝水生產(chǎn)線無線總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。 其中，1、終端；2、無線信道；3、汽車電池測控終端；4、汽車空調(diào)系統(tǒng)測控終端；5、 汽車胎壓檢測終端；6、車載無線信道；7、汽車中控終端；8、車載CAN總線網(wǎng)絡(luò)；9、汽車；10、 V2V無線信道；11、海洋探測船；12、海洋探測無線信道；13、現(xiàn)場無線信道；14、塑料瓶提升 機；15、理瓶機；16、空氣輸送機；17、沖瓶罐擰蓋三位一體機；18、瓶蓋提升機；19、貼標(biāo)噴碼
機；20、裝箱機。
具體實施方式

實施例1 : 本發(fā)明的一個實施例，是電動汽車中實現(xiàn)的無線總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在本系統(tǒng)中，采用 主從式組網(wǎng)，無線頻道選用頻率433. 93MHz， FSK調(diào)制方式。 本實施例中，汽車電池測控終端3為測量監(jiān)控電動汽車電池組的模塊，該模塊測 量每塊電池的電池量、工作狀態(tài)，記錄、存儲電池容量信息，綜合比較并判斷是否有異?；?故障存在，產(chǎn)生狀態(tài)信息、報警信息等； 本實施例中，汽車空調(diào)系統(tǒng)測控終端4，實時檢測車內(nèi)溫度，然后根據(jù)檢測結(jié)果控 制電動機，該電動機驅(qū)動空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機，從而實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的控制與溫度的調(diào)整設(shè)置， 并產(chǎn)生狀態(tài)信息、報警信息等； 本實施例中，汽車胎壓檢測終端5嵌入汽車輪胎氣門處，實時檢測汽車車胎溫度、 胎壓，產(chǎn)生狀態(tài)信息、報警信息等； 本實施例中，所有無線收發(fā)模塊基于TDK5100F/TDA5210芯片構(gòu)成，頻率 433. 93MHz， FSK調(diào)制方式； 本實施例中，汽車中控終端7為總線的中心主站，基于LPC2119芯片組成，汽車中 控終端7集中處理用戶接口消息，并與從站實時通信，獲取各從站監(jiān)測對象的狀態(tài)，并進行 相應(yīng)的控制命令派發(fā)傳達； 本實施例中，汽車中控終端7與汽車電池測控終端3、汽車空調(diào)系統(tǒng)測控終端4和 汽車胎壓檢測終端5之間通過車載無線信道6傳輸數(shù)據(jù)與控制消息； 本實施例中，車載CAN總線網(wǎng)絡(luò)8為目前汽車中已有的總線系統(tǒng)，車載CAN總線網(wǎng) 絡(luò)8與無線總線的接口是一個連接器模塊，該連接器基于PIC16F875芯片實現(xiàn)，包含無線收 發(fā)功能，本實施例的無線總線系統(tǒng)連接器，其主要實現(xiàn)本實施例中無線總線協(xié)議與CAN協(xié) 議的轉(zhuǎn)換，從而使車內(nèi)已有的基于CAN總線的汽車ECU網(wǎng)絡(luò)連接到本實施例無線總線系統(tǒng)。
下面將詳細描述本實施例汽車內(nèi)部無線總線網(wǎng)絡(luò)的特點 (1)采用無線信道方式實現(xiàn)信號傳輸，控制模塊的增刪調(diào)整對汽車結(jié)構(gòu)改動很小， 時間和成本大幅下降； (2)無線總線系統(tǒng)可通過連接器與有線總線系統(tǒng)通訊，可以繼續(xù)保留原有有線總 線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)； (3)系統(tǒng)傳輸可靠，可避免因傳輸電纜的碰撞損壞或電氣故障導(dǎo)致總線故障；
(4)減少了汽車中現(xiàn)有電纜數(shù)量、避免了眾多電纜走線從而使整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加 清晰； (5)無線傳輸方式，使現(xiàn)場介入測試及故障診斷更加方便。
實施例2 : 本實施例是一種精簡的V2V(Vehicle-Vehicle,汽車-汽車)無線總線網(wǎng)絡(luò)。
本實施例中，無線總線網(wǎng)絡(luò)中的汽車9都是移動的無線總線終端，無線總線網(wǎng)絡(luò) 中，所有汽車9共用V2V無線信道IO，進行總線數(shù)據(jù)傳輸。 本實施例中，V2V無線信道使用頻率為專用于工業(yè)、科技和醫(yī)療應(yīng)用的2. 4GHz寬 帶信道，采用直接序列擴頻技術(shù)和跳頻技術(shù)來保證安全和可靠性，并采用時分多址(TDMA) 的同步、隱式報文控制通信技術(shù)進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通信。
本實施例中，各汽車在無線總線廣播自己的位置、方向、速度、加速度等信息，并根 據(jù)接收數(shù)據(jù)判斷自己是否存在來自其它汽車的潛在交通事故可能，自動采取相應(yīng)安全措 施，并與相關(guān)周邊汽車進行危險告警。
下面簡述本實施例V2V無線總線網(wǎng)絡(luò)的特點 (1)V2V網(wǎng)絡(luò)中各汽車是移動的實體，其移動方向、速度、線路均可能不相同，很難
使用線束實現(xiàn)兩個或多個汽車之間的通訊，采用無線方法是其最好選擇； (2)V2V網(wǎng)絡(luò)是一個典型的Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)(特殊用途網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接入離開具有隨
機性)，各汽車進入或離開總線網(wǎng)絡(luò)的時間、地點帶有一定隨機性，無線總線網(wǎng)絡(luò)的配置靈
活，可以很好的滿足該要求； (3)無線網(wǎng)絡(luò)中采用全向天線，任何一個汽車可以同時與無線總線范圍內(nèi)各方位
的汽車按總線協(xié)議傳輸方式進行通訊。
實施例3 : 本實施例是一個水域探測無線總線網(wǎng)絡(luò)。 本實施例中，多艘海洋探測船11進行深海海底礦產(chǎn)資源聯(lián)合探測，海洋探測船通 過海洋探測無線信道12進行無線電磁波通訊，組成一個無線總線局域網(wǎng)絡(luò)。
下面將簡述本實施例水域探測無線總線網(wǎng)絡(luò)的特點。 (1)由于深海水域特性及密封要求，有線傳輸不適用，無線總線系統(tǒng)解決了其有線 傳輸?shù)木€束受限問題； (2)無線總線系統(tǒng)保證了各探測船之間實時、可靠的各種信息交互。
實施例4 : 本實施例是一種瓶裝水生產(chǎn)線無線總線網(wǎng)絡(luò)。 本實施例中，生產(chǎn)線包括塑料瓶提升機14、理瓶機15、空氣輸送機16、沖瓶罐擰蓋 三位一體機17、瓶蓋提升機18、貼標(biāo)噴碼機19及裝箱機20共8個階段生成裝置，在此簡稱 為"級"。 本實施例中，塑料瓶提升機14、理瓶機15、空氣輸送機16、沖瓶罐擰蓋三位一體機 17、瓶蓋提升機18、貼標(biāo)噴碼機19及裝箱機20通過現(xiàn)場無線信道13組成一個邏輯環(huán)網(wǎng)。
本實施例中，采用令牌環(huán)網(wǎng)的總線形式，網(wǎng)絡(luò)中的令牌在各級之間依次流動，在擁 有令牌時，該級在總線中報告自己的狀態(tài)和操作進度，以便全局流水線統(tǒng)籌安排，統(tǒng)一速度。 下面將簡述本實施瓶裝水生產(chǎn)線無線總線網(wǎng)絡(luò)的特點。 (1)本實施例瓶裝水生產(chǎn)線無線總線網(wǎng)絡(luò)，在物理上屬于總線型連接，但邏輯上是 一個令牌環(huán)網(wǎng)； (2)無線總線網(wǎng)絡(luò)保證整條流水線根據(jù)各級狀態(tài)動態(tài)調(diào)整各級速度，維持產(chǎn)品正 常可靠運行，從而保證產(chǎn)品嚴格符合工藝要求； (3)本系統(tǒng)省掉了現(xiàn)場總線傳輸電纜，使結(jié)構(gòu)清晰，維護方便。 以上所述為無線總線技術(shù)的四個典型實施例，本發(fā)明包括但不限于上述實施例，
在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以應(yīng)用到其它各種現(xiàn)場環(huán)境。本發(fā)明將
覆蓋權(quán)利要求書中所描述的范圍，以及權(quán)利要求范圍的各種變型和等效變化。
權(quán)利要求
一種無線總線技術(shù)，包括兩個或兩個以上終端(1)以及無線信道(2)；其特征在于，兩個或兩個以上終端(1)按總線傳輸要求，利用無線通信技術(shù)，與無線信道(2)進行連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種無線總線技術(shù)，其特征在于，其中所述無線信道(2)，包含了所有無線通信方式，即從射頻、微波、毫米波到紅外、可見光甚至超聲波等，反映的是最 基本的無線傳輸方式，不局限于某一種無線通信技術(shù)，可以選自無線電協(xié)議中的一種或幾 種組合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種無線總線技術(shù)，其特征在于，其中所述終端(l)，既可以是獨立的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點實體，又可以是一種總線網(wǎng)絡(luò)，還可以是一種綜合網(wǎng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種無線總線技術(shù)，其特征在于，其中所述總線網(wǎng)絡(luò)，可以是 一種無線總線網(wǎng)絡(luò)，也可以是一種有線總線網(wǎng)絡(luò)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種無線總線技術(shù)，其特征在于，其中所述綜合網(wǎng)，既可以是 多種無線總線網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)，又可以是多種有線總線網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)，還可以是無線總線網(wǎng) 和有線總線網(wǎng)組成的混合網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無線總線技術(shù)，屬于工業(yè)控制領(lǐng)域，尤其屬于總線技術(shù)領(lǐng)域。為解決傳統(tǒng)有線總線系統(tǒng)中，受總線線束接口限制，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)量及位置固定、配置不靈活、移動性嚴重缺乏等問題。本發(fā)明一種無線總線技術(shù)，包括兩個或兩個以上終端1以及無線信道2，兩個或兩個以上終端1按總線傳輸要求，利用無線通信技術(shù)，與無線信道2進行連接。本發(fā)明設(shè)計適合用于汽車內(nèi)部各控制子模塊之間、汽車與汽車之間的信息傳輸，以及布線受限環(huán)境或其它工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸。
文檔編號G05B19/418GK101753392SQ200810183178
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月15日
發(fā)明者孫尚傳, 金榮洪, 陳家林, 黃祥鈞 申請人:深圳市大富配天投資有限公司