級聯(lián)通信方式在火災顯示盤(pán)設備上的應用

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       摘要：通信的穩定性和實(shí)時(shí)性在消防領(lǐng)域起著(zhù)至關(guān)重要的作用，本文主要闡述級聯(lián)通信方式在該領(lǐng)域的應用，通過(guò)介紹現場(chǎng)火災顯示盤(pán)設備之間的級聯(lián)通信方式，提出了具體方案，并在最后說(shuō)明級聯(lián)方式在消防通信領(lǐng)域的特點(diǎn)和優(yōu)勢。

　　關(guān)鍵詞：消防報警;主從方式;級聯(lián)

　　一、概述

　　隨著(zhù)全球氣候變暖和各種高能耗設備在實(shí)際生活的應用，火災隱患的監測和預防已經(jīng)成為當前公共安全的又一重大課題，而通信在消防報警領(lǐng)域就顯得尤為重要。本文探討一種新的通信應用方式――級聯(lián)方式，通過(guò)提出具體的方案來(lái)說(shuō)明該方式相對于傳統總線(xiàn)方式的優(yōu)勢。

　　二、總體方案

　　消防報警控制器安裝于機房，火災顯示盤(pán)設備安裝于各處現場(chǎng)�；馂娘@示盤(pán)控制器采用NXP的lpc1788，內部高達512KB的Flash存儲器，包括5個(gè)通用UART等豐富外設，主頻高達120MHz，火災報警顯示盤(pán)由24V開(kāi)關(guān)電源供電，顯示器采用大屏幕高亮彩屏TFT液晶顯示器，EMWIN進(jìn)行圖形界面編輯，峰值電流小于200MA，總功耗低于5W。

　　考慮到消防報警對數據實(shí)時(shí)性和準確性的要求，通訊速率應當盡可能的高并且抗干擾能力強，所以將通訊速率設置為38400 bit/sec，數據格式：1位起始位，9位數據位(1位喚醒位+ 8位數據位)，1位停止位，無(wú)奇偶校驗和流控機制。通訊上采用主從級聯(lián)方式，上一級火災顯示盤(pán)作為主機，下一級火災顯示盤(pán)作為從機，主機發(fā)送命令或者查詢(xún)狀態(tài)，從機返回需要的信息，命令轉發(fā)依次向下查詢(xún)，最終返回到控制器，響應只向上反饋，僅當目標地址為控制器(地址為1)的時(shí)候逐級向上傳遞，最終反饋到控制器。

　　三、接線(xiàn)方式

　　火災顯示盤(pán)之間采用直徑為0.8mm的雙絞線(xiàn)連接，相鄰火災顯示盤(pán)之間距離小于1500m，以485總線(xiàn)方式依次串行級聯(lián)所有在線(xiàn)的火災顯示盤(pán)設備�；馂娘@示盤(pán)設備依次設置地址編號2-254(主控制器保留地址為1)，相鄰火災顯示盤(pán)之間地址編號增加或者減少1，每個(gè)火災顯示盤(pán)設備使用兩個(gè)uart口，分別命名為A、B。A代表與上級火災顯示盤(pán)連接接口，B代表與下一級火災顯示盤(pán)連接接口，最后編號的火災顯示盤(pán)B口連回控制器B端，構成一個(gè)環(huán)形連接方式，如圖3.1所示。

　　[圖3.1 火災顯示盤(pán)的環(huán)形連接方式]。

　　四、通信規約

　　4.1 通信數據格式

　　通信的數據格式見(jiàn)表4.1。

　　表4.1 通信數據格式

　　4.2 火災顯示盤(pán)之間工作流程

　　火災顯示盤(pán)之間的工作流程如圖4.1所示。

　　控制器首先發(fā)出一條指令，第一個(gè)顯示盤(pán)(地址編號為2)先接到信息，判斷是否為當前地址，如果正確響應控制器，如果不對應，轉發(fā)向下一級。相鄰兩臺顯示盤(pán)接到數據立刻存儲轉發(fā)，當指令接收完畢后，立刻響應給上一級設備，表示通訊線(xiàn)路正常。當指令到達對應地址的顯示盤(pán)之后，該顯示盤(pán)處理完指令，發(fā)送一個(gè)目標地址是1的響應，級聯(lián)線(xiàn)路的顯示盤(pán)設備依次向上一級轉發(fā)，到達第一個(gè)(編號為2)顯示盤(pán)后，第一個(gè)顯示盤(pán)判斷目標地址是1，立刻轉發(fā)到控制器，通訊過(guò)程結束。

　　控制器串口B用于檢測通訊是否正常并響應目標地址為1的指令，控制器發(fā)送指令在規定時(shí)間內沒(méi)有到達控制器B(線(xiàn)路故障等)，或者A在規定的時(shí)間內沒(méi)有接收到響應(目標地址不存在等)，均表示線(xiàn)路或者現場(chǎng)設置存在問(wèn)題。

　　4.3 通訊異常

　　通訊異常處理是所有通訊的重中之重，該級聯(lián)方式在通訊問(wèn)題上通過(guò)以下方法處理解決：若發(fā)送指令在規定的時(shí)間內沒(méi)有接到響應，說(shuō)明線(xiàn)路出現問(wèn)題，發(fā)送線(xiàn)路查詢(xún)指令(地址為1)，相鄰兩臺火災顯示盤(pán)依次握手通信，響應不再向上傳送。傳送到最后一臺在線(xiàn)設備，接下來(lái)的設備由于某種原因通訊異常，該設備會(huì )超時(shí)，然后發(fā)送一條目標地址為1的超時(shí)響應信息(參數段包含當通信故障火災顯示盤(pán)地址)，依次級聯(lián)往上級傳送給主控制器，根據當前地址號，可以確定通訊異常的位置。

　　如圖4.2所示，通訊問(wèn)題發(fā)生在火災顯示盤(pán)2與火災顯示盤(pán)3之間，當前接收指令超時(shí)，發(fā)送查詢(xún)命令，具體流程如下：

　　控制器→火災顯示盤(pán)1：控制器發(fā)送指令，火災顯示盤(pán)1不響應，直接轉發(fā);

　　火災顯示盤(pán)1→火災顯示盤(pán)2：火災顯示盤(pán)1發(fā)送指令，火災顯示盤(pán)2響應;

　　火災顯示盤(pán)2→火災顯示盤(pán)3：火災顯示盤(pán)2發(fā)送指令通訊故障，火災顯示盤(pán)2響應超時(shí)，發(fā)送目標地址為1，數據段中包含當前火災顯示盤(pán)地址的響應超時(shí)指令;

　　火災顯示盤(pán)3→控制器：將火災顯示盤(pán)3的通訊故障信息逐級向上轉發(fā)，直到到達控制器端。

　　特殊情況下，如果火災顯示盤(pán)1故障，則控制器會(huì )產(chǎn)生響應超時(shí)，則可以判斷是第一個(gè)連接控制器的火災顯示盤(pán)通訊線(xiàn)路異常。

　　五、結束語(yǔ)

　　根據設備在現場(chǎng)運行以及反饋的結果，級聯(lián)存儲轉發(fā)通信方式有著(zhù)響應速度快，線(xiàn)路故障敏感，每級火災顯示盤(pán)又起到中繼器的作用，從而延長(cháng)了通訊距離，增強了抗干擾能力等特點(diǎn)。在實(shí)時(shí)性和安全性要求極高的消防領(lǐng)域，該通訊方式有著(zhù)較大的優(yōu)勢，可以在消防報警行業(yè)予以推廣。

　　參考文獻：

　　[1]GB17429-2011火災顯示盤(pán)國家標準.

　　[2]IRS25750612a_Hongsam-mn DEF企業(yè)通訊標準.

　　[3]MISRA-C-2004 工業(yè)標準的C編程規范.

　　[4]RS485電氣規范標準.

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