工業現場廣播呼叫通信系統的設計與實現

李春枚，于 謙

（西安航天自動化股份有限公司，陜西 西安 710065）

隨著計算機網絡技術的迅速普及，信息化已經走向工業領域。計算機技術、通信技術、傳感器技術及芯片制造技術的飛速發發展，促進了工業監視、控制、檢測等領域的不斷進步[1]。工業信息化已經在很多電廠、煤礦等工業現場廣泛使用。現階段，各煤礦場、電廠、化工廠等工業自動化領域，數字化、自動化程度不斷提升。然而這些工業現場工況環境較復雜，人員設備分布較廣，有些設備非常重要，運行中出現問題需要馬上通知巡檢人員或值班人員進行處理，否則會對設備和安全生產造成巨大危害。同時火災系統的預警與廣播也是工業生產中特別重要的環節。因此，如何協調各方工作，保證設備正常工作及人員的安全至關重要。

本系統主要從現場實際情況出發，結合成熟的串口通信技術，通過ifix現場監控軟件中相應的腳本，能夠對工業現場進行實時的報警調度和廣播呼叫，全面保障工業現場人員和設備的安全，提供高效、實時、可靠的廣播呼叫方案。軟件包含現場控制和火災的報警廣播呼叫，可根據現場實際情況選擇多種分組形式，實現現場設備相關的控制命令、故障及報警等信息的自動廣播呼叫，火警廣播呼叫。

1 系統總體結構及特點

工業現場廣播呼叫通信系統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 廣播呼叫通信系統總體結構

控制室集控主機主要負責整個廠區或生產的數據采集及控制，是整個廣播呼叫系統的報警信息的來源。通過監控軟件里的腳本或程序，按照規定的廣播通信協議，將報警或數據信息通過串口通信技術發送給廣播控制主機，廣播控制主機解析后，按照要求控制終端。

本系統的物理連接方式有以下優勢：（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；同時系統中任何通信終端出現連接故障，不會影響其他終端正常工作，也不會影響系統正常工作。（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；系統工作的穩定性和可靠性高。

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

2 廣播呼叫通信協議

2.1 串口物理描述

RS485串口每幀數據為10位。其中：1位啟始位、8位數據位、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）、幀數據、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）幀數據、校驗和碼（CHKSUM）以HEX方式解釋、按ASCII方式傳送。先發送高4位ASCII碼、后發送低4位ASCII碼。幀數據由廣播命令、分組方式、語音文件地址、播放次數等組成。

（3）CHKSUM計算方法。

CHKSUM為除去SOI、CHKSUM、EOI外，所有字節的ASCII碼求和，模10000H后、余數取反加一。

2.3 命令幀具體格式

“集控主機”發送的命令幀（給廣播控制主機）如表1所示。

表1 “集控主機”發送的命令幀（給廣播控制主機）

序號 信令代碼 字節數 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）1 1、BF'SET是“集控主機”發送給“廣播控制主機”的語音文件播放次數2、BF'SET==01H～0FH有效15 備用字節1 1 備用字節1為00H 16 備用字節2 1 備用字節2為00H 17 CHKSUM 2 校驗和18 EOI 1 幀尾：SOI==0DH

3 系統實現

工業現場控制室的主機主要負責現場生產運行的數據監視和控制，本系統基于ifixx組態軟件平臺來部署和實現廣播呼叫通信方案。主要步驟如下：

（1）在現場監控ifix組態軟件工作臺的“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。

名稱：MSComm1

CommPort : 1

Settings: 4800,n,8,1（與實際串口設置相同）

（3）在“User”里編寫全局腳本函數，校驗和函數CHKSUM，以及按照制定的通信協議格式的數據發送函數。

（4）調度中建基于事件項的調度。事件觸發的腳本發送報警。腳本中將需要廣播和報警的數據幀從串口發出去。數據幀的組成根據用戶需要，參考命令幀的格式形成。

4 結語

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