项目16 任务4 知识点2 易燃气体探测报警系统总体结构

1、知识点2 易燃气体探测报警系统总体结构【背景知识】（backgroundknowledge）易燃气体探测报警系统根据所用的技术的不同而有不同的结构形式，图16-4-4应用的是总线技术，系统由监控中心通用控制器及现场探测器组成，网络拓扑结构为总线方式。监控中心与控制器之间的信息交互通过CAN总线进行，控制器与探测器之间通过RS485总线进行数字量传输通信。图16-4-4 系统网络结构图一、CAN总线CAN（Controller Area Network）控制器局域网络总线是德国Bosch公司从20世纪80年代初开发的一种串行数据通信协议，是一种有效支持分布式控制或实时控制的数据通信网络。CAN工

2、作于多种方式：网络上任意节点均可主动向其他节点发送信息。网络节点可按系统实时性要求分成不同的优先级，一旦发生总线冲突，可减少总线仲裁时间。CAN网络废除了传统的站地址编码，代之以对通信号数据块进行编码。这不仅使网络内节点的个数在理论上不受限制，还可使不同的节点同时接受相同的数据，这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统的可靠性和系统的灵活性。CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点不受影响，从而保证不会出现因个别节点出现问题，使得总线处于“死锁”状态，另外，与其他现场总线比较而言，CAN总线具有通信速率高、容错性好

3、、容易实现且性价比高等诸多特点，是一种已形成国际标准的现场总线。CAN总线可适用于节点数目很多，传输距离在10km以内，安全性、实时性要求高，系统分布比较分散，现场环境干扰大的场合。CAN最初是用于实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信，现在其应用范围已不再局限于汽车行业，而正向工业现场控制、电力通信、小区安防、环境监控、航天航海、过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。二、监控中心监控中心采用带CAN卡的PC工控主机，以实现对整个系统的监视管理和控制。具有系统初始参数（如系统回路数、每个回路所带点数的配置、波特率、输出控制、报文标志与

4、屏蔽等）设置，人机界面（监视状态设置、探测点巡检、数据的显示、电子地图、报警、远程控制等），系统通信，数据库管理等功能模块，另外，如果用户需要还可以在主机上配置以太网卡，形成局域网络或者形成广域网络，实现气体监测报警系统与其他管理子系统的网络通信和监控。三、控制器区域控制器选择通用型报警控制器，它一方面不断与作为从机的探测器进行通信，采集探测器的信号，并对这些信息进行计算处理、统计评估。再根据预设的有关规则，把这些不同程度的信息转化为适当的报警动作指标。另一方面通过CAN总线与监控中心以及不同区域控制器、联动控制器之间互联，交换信息。基于CAN总线的优点，当监控中心与某个区域控制器之间的通信发

5、生故障时，其他子站不受影响，仍可完成相应区域的探测、显示及报警功能。区域控制器通过回路控制板连接探测器回路，每个区域控制器可以连接多个回路控制板，每个回路控制板可以连接多个回路，每个回路可以配置多个探测器。所以，该系统可以应用规模随意扩展，满足大容量需求。四、探测器气体探测器分区分布于每一个监控点，监测该点的可燃气体浓度变化。它是整个系统的关键，直接决定探测的准确性。为了保证数据处理的质量，提高抗干扰性能，传感器输出信号首先在探测器内部进行滤波、非线性补偿、温度补偿、湿度补偿、故障诊断等处理，然后再传输到区域控制器。探测器总线采用四线制结构（二根电源线、二根信号），与控制器之间的通信采用RS-

6、485总线协议。图16-4-5 探测器硬件结构图探测器的整体结构见图16-4-5，它主要由电源模块、模拟量采集、微处理器、声光报警、输出控制接口、浓度显示、数据存储、编码模块、总线接口模块等构成，其核心元件是气体传感器。采集的模拟信号包括：气体传感器采集的气体浓度信息，温湿度传感器分别检测的环境温度和湿度，故障诊断电路输出的故障信息。模拟信号经滤波放大后送入单片机AD口进行转换，转换后的数据在单片机内部处理后，给出相应的动作信息，单片机以定时方式采集浓度信号、温度信号、湿度信号，通信中断方式采集故障信号。显示单元在监测状态下可以实时动态显示泄漏气体的浓度。探测器的报警值可以根据用户要求进行设置，气体浓度一旦超过报警设定值，报警单元发出声光报警信号，确认报