工业现场广播呼叫通信系统的设计与实现

李春枚，于 谦

（西安航天自动化股份有限公司，陕西 西安 710065）

随着计算机网络技术的迅速普及，信息化已经走向工业领域。计算机技术、通信技术、传感器技术及芯片制造技术的飞速发发展，促进了工业监视、控制、检测等领域的不断进步[1]。工业信息化已经在很多电厂、煤矿等工业现场广泛使用。现阶段，各煤矿场、电厂、化工厂等工业自动化领域，数字化、自动化程度不断提升。然而这些工业现场工况环境较复杂，人员设备分布较广，有些设备非常重要，运行中出现问题需要马上通知巡检人员或值班人员进行处理，否则会对设备和安全生产造成巨大危害。同时火灾系统的预警与广播也是工业生产中特别重要的环节。因此，如何协调各方工作，保证设备正常工作及人员的安全至关重要。

本系统主要从现场实际情况出发，结合成熟的串口通信技术，通过ifix现场监控软件中相应的脚本，能够对工业现场进行实时的报警调度和广播呼叫，全面保障工业现场人员和设备的安全，提供高效、实时、可靠的广播呼叫方案。软件包含现场控制和火灾的报警广播呼叫，可根据现场实际情况选择多种分组形式，实现现场设备相关的控制命令、故障及报警等信息的自动广播呼叫，火警广播呼叫。

1 系统总体结构及特点

工业现场广播呼叫通信系统主要包括以下几个部分：控制室集控主机、广播控制主机和终端（功放站、话机、用户站等）（见图1）。

图1 广播呼叫通信系统总体结构

控制室集控主机主要负责整个厂区或生产的数据采集及控制，是整个广播呼叫系统的报警信息的来源。通过监控软件里的脚本或程序，按照规定的广播通信协议，将报警或数据信息通过串口通信技术发送给广播控制主机，广播控制主机解析后，按照要求控制终端。

本系统的物理连接方式有以下优势：（1）各通信终端均通过总线电缆独立接入广播控制主机，因此，通信终端与主机连接可靠；同时系统中任何通信终端出现连接故障，不会影响其他终端正常工作，也不会影响系统正常工作。（2）由于通信终端与主机之间采用星形连接，故不存在阻抗匹配问题，对终端扩音输出功率没有影响。（3）线路检查便利快捷、可维护性好；系统工作的稳定性和可靠性高。

本系统有如下技术特点：（1）易与监控平台集成，广播通信实时响应。（2）广播采用分组及全扩等多种组合方式，更有效地满足现场要求。（3）包含火警分组广播呼叫，增强了火灾预警，更好地保障现场安全。（4）采用校验和进行校验，提高可靠性。

2 广播呼叫通信协议

2.1 串口物理描述

RS485串口每帧数据为10位。其中：1位启始位、8位数据位、1位停止位。

速率为9 600/4 800/2 400 pbs。

2.2 通信帧格式说明

通信帧由帧头（SOI）、帧数据、校验和码（CHKSUM）、帧尾（EOI）4部分组成。

（1）帧头SOI==7EH、帧尾EOI==0DH 以HEX方式解释、按HEX方式传送。

（2）帧数据、校验和码（CHKSUM）以HEX方式解释、按ASCII方式传送。先发送高4位ASCII码、后发送低4位ASCII码。帧数据由广播命令、分组方式、语音文件地址、播放次数等组成。

（3）CHKSUM计算方法。

CHKSUM为除去SOI、CHKSUM、EOI外，所有字节的ASCII码求和，模10000H后、余数取反加一。

2.3 命令帧具体格式

“集控主机”发送的命令帧（给广播控制主机）如表1所示。

表1 “集控主机”发送的命令帧（给广播控制主机）

序号 信令代码 字节数 注 解12 SD'AD0（语音文件 低8位地址码 ）1 13 SD'AD1（语音文件高8位地址码 ）1 1、SD'AD1/SD'AD0是“输煤上位机”发送给“广播控制主机”的16位语音文件地址码无语音文件时，SD'AD1==00H、SD'AD0==00H 2、16位语音文件地址码：0000H、0001H ～ 03E8H有效14 BF'SET（ 语音文件播放次数）1 1、BF'SET是“集控主机”发送给“广播控制主机”的语音文件播放次数2、BF'SET==01H～0FH有效15 备用字节1 1 备用字节1为00H 16 备用字节2 1 备用字节2为00H 17 CHKSUM 2 校验和18 EOI 1 帧尾：SOI==0DH

3 系统实现

工业现场控制室的主机主要负责现场生产运行的数据监视和控制，本系统基于ifixx组态软件平台来部署和实现广播呼叫通信方案。主要步骤如下：

（1）在现场监控ifix组态软件工作台的“Globals”的“User”里插入“OLE对象”，选择“Microsof t communications control” 控件。

（2）配置MSComm控件的参数。

名称：MSComm1

CommPort : 1

Settings: 4800,n,8,1（与实际串口设置相同）

（3）在“User”里编写全局脚本函数，校验和函数CHKSUM，以及按照制定的通信协议格式的数据发送函数。

（4）调度中建基于事件项的调度。事件触发的脚本发送报警。脚本中将需要广播和报警的数据帧从串口发出去。数据帧的组成根据用户需要，参考命令帧的格式形成。

4 结语

工业现场广播呼叫通信系统拥有良好的市场前景。本系统能很好地集中管理化工、煤矿、电厂等工业现场分散的设备和人员，对提高安全生产运行，提升生产运行管理水平，增强应急指挥能力，降低生产运行和设备维护成本有着重大的意义。考虑到工业现场工况和环境因素，在系统的抗干扰性以及同时多个报警或故障的优先级处理方案，还需进一步深入研究。