氣體檢測儀器儀表行業的RS-485組網方案

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氣體探測和監控是當前比較普遍的應用，被廣泛應用于工業生產、醫學診斷、環境監測、國防等領域。本文將詳細介紹氣體檢測行業的RS-485組網方案。

近年來，隨著中國經濟的高速發展，科學技術的進步為氣體檢測儀器儀表行業的發展提供了條件，市場和政府政策的推動、人們安全意識的進步、相關法規法律的完善是氣體檢測行業發展的核心動力。近幾年，全球氣體檢測儀器保持著8%左右的速度增長。伴隨我國經濟的快速發展，也將迎來更大的繁榮。氣體檢測儀器儀表行業的廣闊前景，吸引了相關工業儀器儀表巨頭的高度關注。

氣體檢測傳感器的功能和分類

氣體檢測儀是一種氣體泄露濃度檢測的儀器儀表工具，其中包括：便攜式氣體檢測儀、手持式氣體檢測儀、固定式氣體檢測儀、在線式氣體檢測儀等。主要利用氣體傳感器來檢測環境中存在的氣體種類，氣體傳感器是用來檢測氣體的成份和含量的傳感器。廣泛應用于工業、醫療、石油化工及電力行業。

圖1 氣體檢測儀應用示意圖

氣體檢測儀輸出信號主要分為兩種：4-20mA和RS-485。

4-20mA：通常民用采取該方式；
RS-485：主要用于工業現場，并且部分應用場景會使用隔離；

4~20mA模擬量傳輸的特點：處理速度快，在應用時可以省掉軟件開發上的麻煩，很方便的集成到系統中來。但是在實施時，從布線方面講，模擬量的采集只能一對一的布線，即一個模擬量信號必須布一條（對）線。另外，模擬量的抗干擾能力較弱，傳輸的距離、所能表示的數據也很有限。

RS-485傳輸的特點：相對于模擬量信號，RS485的響應速度較慢。但是RS485通訊可以傳輸較大位寬的數據,可以傳輸較多的數據內容。另外在布線上，RS485信號的采集可以采用一對多的總線方式(只用兩條線就可以采集多個信號量)，RS485信號的傳輸距離也較遠，抗干擾能力也較強。行業產品將逐漸由4~20mA替換為RS-485總線形式。

表1 氣體檢測儀通訊方式對比

氣體檢測儀表組網特性

氣體報警控制系統包括氣體檢測探單元、信號傳輸采集單元、顯示單元（報警控制主機上集中顯示）、監控器、控制單元、報警單元、被控設備單元（如風機、電磁閥）組成。氣體檢測探頭將現場檢測到的氣體濃度轉為標準信號，如4-20mA或者RS485等信號，然后將信號輸送到報警控制主機上進行統一顯示。兩種通訊形式的組網框圖如下圖2與圖3所示。

圖2 4~20mA通訊應用框圖

圖3 RS-485通訊應用框圖

氣體檢測儀行業分析

1、行業通訊方案升級

氣體檢測儀早期使用4~20mA模擬量傳輸，由于兩方面原因將被RS-485所替換。

-通訊形式特性原因：模擬量傳輸存在系統不可組網、抗干擾性較差及傳輸數量較少等問題；

-其次對于氣體檢測廠家而言，4~20mA的檢測儀表過于通用，已被替換，會選用RS-485做自主協議建立替換壁壘。

2、行業標準制定

行業標準的發布帶來隔離RS-485需求機會點，氣體檢測儀在冶金、石油、化工、市政、地下管廊等行業應用十分廣泛，根據國標《GB15322.2-2003可燃氣體探測器第2部分：獨立式可燃氣體探測器》5.1.16章節中要求在于市政及城市地下管廊項目中，氣體檢測儀設備接受下表各項測試，試驗后探測器功能應用正常。包括如下：

-試驗期間，探測器不應發出報警信號或不可恢復的故障信號；

-試驗后，探測器的報警動作值與報警設定值之差不應超過±5%LEL。

具體如下所示：

圖4 氣體檢測儀行業標準

ZLG致遠電子基于自主研發設計的電源芯片ZLG1001，推出Priority系列全工況優選電源（簡稱P系列），滿足所有工況需求，為用戶提供穩定、優質的供電解決方案。

P系列電源產品參數如下：
-隔離電壓：3000VDC；
-產品封裝：SIP兼容國內、國際產品的封裝；
-支持持續短路，自恢復；
-符合RoHS的生產工藝；
-完善的老化測試、EMC測試。

另外，ZLG致遠電子推出的全隔離SK系列開板隔離RS-485模塊SK4400S，由于應用更簡便、展板面積較分立搭建更小，已深受行業認可。SK4400S具體參數如下所示：

-集隔離及ESD總線保護功能于一身；

-隔離電壓3500VDC/2500VAC；

-同一個網絡最多允許連接128個節點；

-工作溫度：-25℃～+85℃；

-帶短路保護、過溫保護。