工業(yè)現(xiàn)場廣播呼叫通信系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

李春枚，于 謙

（西安航天自動化股份有限公司，陜西 西安 710065）

隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速普及，信息化已經(jīng)走向工業(yè)領(lǐng)域。計算機技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)及芯片制造技術(shù)的飛速發(fā)發(fā)展，促進了工業(yè)監(jiān)視、控制、檢測等領(lǐng)域的不斷進步[1]。工業(yè)信息化已經(jīng)在很多電廠、煤礦等工業(yè)現(xiàn)場廣泛使用?，F(xiàn)階段，各煤礦場、電廠、化工廠等工業(yè)自動化領(lǐng)域，數(shù)字化、自動化程度不斷提升。然而這些工業(yè)現(xiàn)場工況環(huán)境較復(fù)雜，人員設(shè)備分布較廣，有些設(shè)備非常重要，運行中出現(xiàn)問題需要馬上通知巡檢人員或值班人員進行處理，否則會對設(shè)備和安全生產(chǎn)造成巨大危害。同時火災(zāi)系統(tǒng)的預(yù)警與廣播也是工業(yè)生產(chǎn)中特別重要的環(huán)節(jié)。因此，如何協(xié)調(diào)各方工作，保證設(shè)備正常工作及人員的安全至關(guān)重要。

本系統(tǒng)主要從現(xiàn)場實際情況出發(fā)，結(jié)合成熟的串口通信技術(shù)，通過ifix現(xiàn)場監(jiān)控軟件中相應(yīng)的腳本，能夠?qū)I(yè)現(xiàn)場進行實時的報警調(diào)度和廣播呼叫，全面保障工業(yè)現(xiàn)場人員和設(shè)備的安全，提供高效、實時、可靠的廣播呼叫方案。軟件包含現(xiàn)場控制和火災(zāi)的報警廣播呼叫，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇多種分組形式，實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備相關(guān)的控制命令、故障及報警等信息的自動廣播呼叫，火警廣播呼叫。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及特點

工業(yè)現(xiàn)場廣播呼叫通信系統(tǒng)主要包括以下幾個部分：控制室集控主機、廣播控制主機和終端（功放站、話機、用戶站等）（見圖1）。

圖1 廣播呼叫通信系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

控制室集控主機主要負(fù)責(zé)整個廠區(qū)或生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集及控制，是整個廣播呼叫系統(tǒng)的報警信息的來源。通過監(jiān)控軟件里的腳本或程序，按照規(guī)定的廣播通信協(xié)議，將報警或數(shù)據(jù)信息通過串口通信技術(shù)發(fā)送給廣播控制主機，廣播控制主機解析后，按照要求控制終端。

本系統(tǒng)的物理連接方式有以下優(yōu)勢：（1）各通信終端均通過總線電纜獨立接入廣播控制主機，因此，通信終端與主機連接可靠；同時系統(tǒng)中任何通信終端出現(xiàn)連接故障，不會影響其他終端正常工作，也不會影響系統(tǒng)正常工作。（2）由于通信終端與主機之間采用星形連接，故不存在阻抗匹配問題，對終端擴音輸出功率沒有影響。（3）線路檢查便利快捷、可維護性好；系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性高。

本系統(tǒng)有如下技術(shù)特點：（1）易與監(jiān)控平臺集成，廣播通信實時響應(yīng)。（2）廣播采用分組及全擴等多種組合方式，更有效地滿足現(xiàn)場要求。（3）包含火警分組廣播呼叫，增強了火災(zāi)預(yù)警，更好地保障現(xiàn)場安全。（4）采用校驗和進行校驗，提高可靠性。

2 廣播呼叫通信協(xié)議

2.1 串口物理描述

RS485串口每幀數(shù)據(jù)為10位。其中：1位啟始位、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位。

速率為9 600/4 800/2 400 pbs。

2.2 通信幀格式說明

通信幀由幀頭（SOI）、幀數(shù)據(jù)、校驗和碼（CHKSUM）、幀尾（EOI）4部分組成。

（1）幀頭SOI==7EH、幀尾EOI==0DH 以HEX方式解釋、按HEX方式傳送。

（2）幀數(shù)據(jù)、校驗和碼（CHKSUM）以HEX方式解釋、按ASCII方式傳送。先發(fā)送高4位ASCII碼、后發(fā)送低4位ASCII碼。幀數(shù)據(jù)由廣播命令、分組方式、語音文件地址、播放次數(shù)等組成。

（3）CHKSUM計算方法。

CHKSUM為除去SOI、CHKSUM、EOI外，所有字節(jié)的ASCII碼求和，模10000H后、余數(shù)取反加一。

2.3 命令幀具體格式

“集控主機”發(fā)送的命令幀（給廣播控制主機）如表1所示。

表1 “集控主機”發(fā)送的命令幀（給廣播控制主機）

序號 信令代碼 字節(jié)數(shù) 注 解12 SD'AD0（語音文件 低8位地址碼 ）1 13 SD'AD1（語音文件高8位地址碼 ）1 1、SD'AD1/SD'AD0是“輸煤上位機”發(fā)送給“廣播控制主機”的16位語音文件地址碼無語音文件時，SD'AD1==00H、SD'AD0==00H 2、16位語音文件地址碼：0000H、0001H ～ 03E8H有效14 BF'SET（ 語音文件播放次數(shù)）1 1、BF'SET是“集控主機”發(fā)送給“廣播控制主機”的語音文件播放次數(shù)2、BF'SET==01H～0FH有效15 備用字節(jié)1 1 備用字節(jié)1為00H 16 備用字節(jié)2 1 備用字節(jié)2為00H 17 CHKSUM 2 校驗和18 EOI 1 幀尾：SOI==0DH

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

工業(yè)現(xiàn)場控制室的主機主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場生產(chǎn)運行的數(shù)據(jù)監(jiān)視和控制，本系統(tǒng)基于ifixx組態(tài)軟件平臺來部署和實現(xiàn)廣播呼叫通信方案。主要步驟如下：

（1）在現(xiàn)場監(jiān)控ifix組態(tài)軟件工作臺的“Globals”的“User”里插入“OLE對象”，選擇“Microsof t communications control” 控件。

（2）配置MSComm控件的參數(shù)。

名稱：MSComm1

CommPort : 1

Settings: 4800,n,8,1（與實際串口設(shè)置相同）

（3）在“User”里編寫全局腳本函數(shù)，校驗和函數(shù)CHKSUM，以及按照制定的通信協(xié)議格式的數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)。

（4）調(diào)度中建基于事件項的調(diào)度。事件觸發(fā)的腳本發(fā)送報警。腳本中將需要廣播和報警的數(shù)據(jù)幀從串口發(fā)出去。數(shù)據(jù)幀的組成根據(jù)用戶需要，參考命令幀的格式形成。

4 結(jié)語

工業(yè)現(xiàn)場廣播呼叫通信系統(tǒng)擁有良好的市場前景。本系統(tǒng)能很好地集中管理化工、煤礦、電廠等工業(yè)現(xiàn)場分散的設(shè)備和人員，對提高安全生產(chǎn)運行，提升生產(chǎn)運行管理水平，增強應(yīng)急指揮能力，降低生產(chǎn)運行和設(shè)備維護成本有著重大的意義?？紤]到工業(yè)現(xiàn)場工況和環(huán)境因素，在系統(tǒng)的抗干擾性以及同時多個報警或故障的優(yōu)先級處理方案，還需進一步深入研究。