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天然氣加氣站RS-485總線的應用

文檔作者：謝航文檔來源：重慶耐德能源裝備集成有限公司		點擊數：	更新時間： 2024年06月16日
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應用研究
天然氣加氣站RS一485總線的應用
謝航
(重慶耐德能源裝備集成有限公司重慶401121)
摘要：RS一485總線在天然氣加氣站對加氣機的聯網管理中已經得到廣泛應用，本文針對加氣站RS一485總線應用中網絡配置、電纜選擇、
瞬態干擾等容易引起故障的因素，指出故障原因并提出解決辦法，提高Rs一485總線的可靠性。
關鍵詞：RS-485 天然氣加氣站可靠性
中圖分類號：TH22 文獻標識碼：A 文章編號：1007—9416(2012)02—0066一O1
1、RS一485總線在加氣站的應用
加氣站作為車用天然氣應用的主要基礎設施，近年來得到快速
發展，加氣機是售氣、結算等操作的載體，通過對加氣機聯網管理，
實現對加氣操作、加氣流水、設定參數修改等操作的全程實時監控
以及對加氣流水數據實時高效的管理，能有效提高加氣站的管理水
平。加氣站根據配置的不同，一般有2～6臺雙槍加氣機，加氣機屬于
全天候不斷運行設備，而且加氣站環境較為惡劣，因此對總線系統
的實時性、可靠性、穩定性要求較高。結合工業現場的總線應用，可
采用以工業RS-485串行接口及其連接網絡為總線，通過對通用
Modbus數據協議進行改進并編程可滿足加氣站的運行要求。RS一
485總線在加氣站的應用中，要特別注意網絡配置、電纜選擇、接地
和瞬態保護幾個問題。
2、網絡配置
一個加氣站RS-485總線的網絡配置是否合理，直接影響到實
際通訊效果，特別是在一些加氣機數量較多的大型加氣站，當加氣
槍數量達到lO條以上甚至多達幾十條加氣槍時，一個合理的通信網
絡配置顯得更為重要。
2．1節點數與通信速率
在加氣站現場，一條加氣槍即為一個485網絡節點，485通信接
口器件可選用標稱值為128節點的工業級485芯片SN65LBC184，也
可選用標稱值為32節點的集成隔離模塊RSM485CHT。一般加氣機
與后臺監控計算機之間距離都在lkm以內，從效率、節點數、距離等
綜合考慮選用9600b／s的通信速率為最佳，距離lkm以上時，可考慮
通過增加中繼模塊或降低速率的方法提高數據傳輸可靠性。
2．2節點與主干距離
理論上講，RS一485節點與主干之間距離(T頭，也稱引出線)越
短越好。T頭小于10m的節點采用T型連接對網絡匹配并無太大影
響，可放心使用。星型連接的方式在加氣站是不推薦使用的，把各條
加氣槍同監控計算機采用星型連接方式連接會嚴重影IJN485總線的
可靠性，一些加氣站將485總線網絡布為星型連接，結果造成加氣機
通訊時有時無或者根本無法通訊，后來重新布線為，I型或串珠型網
絡，問題便解決了。另外，RS-485是一種半雙工結構總線，加氣站現
場實際上是一對多點的系統，即一個監控計算機(主機)對多條加氣
槍(從機)，因此監控計算機應置于一端，不要置于中間而形成主干
的T型分布。
3、電纜選擇
RS-485總線應盡量采用屏蔽雙絞線作為傳輸介質，而RvvP等
工業領域常用非雙絞線電纜是不推薦用于485通信的，一些加氣站用
RVⅥ 電纜作傳輸介質，結果通訊時有時無且極易受外界干擾，485接
口芯片也時常損壞，主要原因就是電纜選擇不當。也有加氣站使用普
通的超五類屏蔽雙絞線即網線作485通信電纜的，但主要有兩個缺
點，一是線徑太細，會導致傳輸距離降低，二是網絡線為單股的銅線，
相比多芯線容易斷裂，所以在加氣站也不推薦使用網線1"~485通信電
纜。考慮到加氣站干擾嚴重、鼠害頻繁以及有防雷、防爆要求，推薦使
用鎧裝型RS-485雙絞屏蔽電纜，其傳輸線為多股銅絲絞在一起形成
一根線，即使某根小銅絲斷掉，也不會影響整個的使用。
4、接地和共模干擾
實際應用中，一個典型的錯誤觀點就是認為RS-485總線不需
要信號地，而只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的A、B端連接起
來。這種處理方法在某些情況下也可以工作，但給系統埋下了隱患，
所以RS-485總線必須要接地，嚴格地說，485總線必須要單點可靠
接地。在加氣站現場，接地點一般選擇后臺監控計算機所在的機房
一端，通過機房接地匯流排良好接地，如果是普通雙絞屏蔽型電纜，
將電纜屏蔽層在機房接地排處單端接地；若是鎧裝型雙絞屏蔽電
纜，則建議鎧裝層兩端均接地，內層屏蔽在機房接地排處單端接地。
良好的接：t't~,RqRS-485總線抗共模干擾有重要意義。另外，布線時將
485總線電纜遠離大功率壓縮機、風機以及循環冷卻水泵等設備及
其電源線，都能有效防止共模干擾，一些加氣站在大功率設備啟停
時加氣機同監控計算機的通訊就自動斷開，原因就是485傳輸線和
大功率設備靠得太近，受到了過強的電磁干擾。
5、瞬態保護
加氣站引起過壓瞬變干擾的來源通常是感應雷擊以及電源系
統開關干擾等。特別是夏季雷雨天氣，感應雷在485傳輸線上產生的
感應電壓常通過485接口電路進入加氣機控制電路板內部，瞬間擊
壞所有加氣機控制電路板，導致加氣站癱瘓。除雷擊干擾外，加氣站
大功率壓縮機、風機以及循環冷卻水泵的啟停過程中都會產生幅度
很高的瞬態干擾，如果不加以適當防護就有可能會損壞485通信接
口。對于這些瞬態干擾可以采用隔離或旁路的方法加以防護。
(1)隔離保護方法。這種方案實際上將瞬態高壓轉移到隔離接
口中的電隔離層上，由于隔離層的高絕緣電阻，不會產生損害性的
浪涌電流，起到保護接口的作用。加氣機的控制電路板上采用
RSM485CHT模塊作為485接口器件，隔離電壓可達2500VDC。
(2)旁路保護方法。這種方案是利用瞬態抑制元件(如TED485s
A，P6KE6．8CA等)將危害性的瞬態能量旁路到大地，但需要有一
條良好的連接大地的通道，實現起來比較困難，保護能力有限。在一
些加氣站，因接地通路不好，接地電阻過大，只用旁路法不能很好發
揮作用，必須將隔離和旁路二者結合起來靈活運用。
6、結語
RS一485標準定義了一個極為堅固和可靠的鏈路，具有高噪聲
抑制、寬共模范圍、長傳輸距離、沖突保護等特性，但對于加氣站現
場可能存在的惡劣工況環境，一個真正可靠的RS一485網絡還有賴
于合理的應用。合理的網絡布局、傳輸線的正確選擇、周全的保護措
施等，在設計之初就應該有一個總體規劃。
參考文獻
[1]顧海洲，馬雙武．PCB電磁兼容技術一設計實踐．北京：清華大學出
版社。2004．
[2]穆斌．RS一485總線網絡應用中的安全與可靠性[J]．光學精密工程，
2003(11)O2．1 93-1 97．
[3]謝兵．RS一485系統保護分析∞]．世界電子元器件。2004．01．45—46．
船

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