GEMP型便携多组分气体分析仪北京科技大学六组份.docx

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GEMP型便携多组分气体分析仪北京科技大学六组份

1.分析仪参数

●仪器型号:

GE-MP型多组分气体分析仪　　　　　　　　

●被测组分：

O2【0～25．０%】H2S【０～2００0PＰｍ】　NＯ【0~5000PPm】　　

SＯ2【0～500０PPm】CO【0～10000PＰm】　CO2【0～50．0%】　

●温度计算：

　０-10０0℃

●基本误差:

　≤±２．0%　F.Ｓ　

●零点漂移：

　≤　±1．5%F.Ｓ/周　

●量程漂移：

　≤　±1.5%F.Ｓ／周

●响应时间：

　T9０≤6０s　（不包含过滤器延时）

●数据通讯：

　RＳ232/Modｂus-ＲTＵ协议

●样气压力：

0.０5~0．２5Ｍpa　

●流量要求:

３50~１000mL／mｉｎ

●预热时间：

　≤4５　min（环境温度越高,预热时间越短）

●工作环境:

　运行温度：

－5~55℃;运行湿度:

≤8０％ＲH

●电源系统：

　内置12.6V／10Ａh锂离子电池

●充电电源:

ＡC220V/１．0A／50-60Hz[电源插座内置保险丝]

●外形尺寸：

　450mm（长）×2２0ｍm（宽）×4５0mｍ（高）; 

●重　量：

约8.0kg

●防爆要求:

非防爆

2.分析仪概述

２．1仪器简介

仪器采用蓝屏或灰屏３20*2４0点阵液晶显示器,亮度高,无视角影响,直观醒目。

全中文菜单（英文需定制）,薄膜按键操作，通俗易懂、简单可靠。

仪器采用进口气体传感器，二氧化碳的测量使用NDIR原理的非分光红外线气体传感器，其余气体的测量均使用电化学传感器。

该仪器结合了单片机控制技术,红外传感器气室带有自动加热恒温电路，克服了温度补偿无法满足大范围温度变化的难点,同时在每种组分单独测量的基础上进行交叉干扰修正，使其具有测量精度高、响应时间短，漂移小、操作简便的特点，同时具有自动计算热值的功能。

仪器具有开机预热后自动进行空气校准零点的功能，减小了零点漂移造成的误差，使测量更加准确。

仪器采用大容量锂离子电池,可连续工作8小时左右。

交直流两用,充电和测量互不影响,使用灵活方便。

仪器带有ＲS2３2通讯端口,可直接连接PC机或带有通讯功能的器件,实现了数据远传及存储的功能,通讯协议为Mｏｄbｕs-RTU协议。

该气体分析仪广泛适用于石油化工、冶金、电子电力、机械制造、粮食果品仓储等行业。

%被测组分、量程及传感器类型请在订货时注明。

%以下部件作为本仪器可选配置，请用户在订货时注明。

硬件：

抽气泵／过滤器/减压阀／气体管路／外置调节阀／开关阀／取样器/各种转接头　

软件：

ＰC机数据采集软件

注意

该气体分析仪是针对用户提出的混合气体成分及浓度而专门定制的仪器，如果客户用该气体分析仪测量单一组分的气体或其他成分的混合气体，则可能存在较大的测量误差,请用户在使用时注意。

也可致电我公司,我们的技术员将根据实际情况为您做出专业的讲解。

２.2工作原理

分析仪工作原理框图如下所示。

气路系统　　　　　　传感器　　前置放大电路　单片机　　　　模拟信号转

按　键　　　　　显示屏

气体分析仪由气路系统、传感器、前置放大电路、单片机、显示电路和按键组成。

传感器将被测样气中的特定气体含量转换为电信号，经前置放大电路放大整形后,由单片机的模数转换电路转换成数字信号，然后进行运算处理,最后由显示电路把测得的值显示出来，测温传感器采用K型热电偶，最高可测量到10０0摄氏度。

仪器在关机后,电池仍然给传感器供电，使其处于激活状态,避免了长时间停机造成的开机后激活时间比较长的现象。

因此,仪器在停机不用一段时间后,仍然需要连接充电电源。

避免电池馈电自动保护。

３.仪器的安装

Ø将仪器放置于一个水平面上,该区域不能有强烈震动,周围不可有产生强磁场的设备；

Ø不要与大型用电设备或大型感性负载共用电源，以免干扰仪器正常工作;

Ø压力大于0.20Mpa的气源按下图连接好气路系统；

样品气　　减压阀　流量调节　　干燥装置分析仪　放空

Ø压力在0．05～0.25Ｍpａ的气源可不加减压阀，只用流量调节装置（用户自备）进行限流;

Ø压力在微正压或常压之下的气源可使用外置或内置气泵,气泵流量不大于1000mｌ/ｍin。

Ø如果仪器已经内置了气泵则可以省略掉流量调节装置,使用时打开电源即可。

Ø取样管路接至仪器进气口，由排气口排空测量气体，有毒有害气体应排放到指定的安全区域，远离人群及用电设备。

Ø用户根据被测气源的洁净度判断是否加装过滤装置。

如果需要请在订货时注明。

Ø尽量减少管路接头，确保管路密封严密,否则将影响测量精度和测量速度,或造成危险事故。

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违反以下注意事项将可能造成分析仪的永久损坏

当样品气的压力超过0．25Mｐa时请外加减压阀或限流装置。

当样品气含有液态水或大浓度水汽和粉尘时，请外加除水或过滤装置。

当样品气含有腐蚀性物质时，请采用相应安全的方法滤除。

仪器的排气必须保持通畅。

违反以下注意事项将造成较大的测量误差

不可长期使用普通材质橡胶管或塑料软管,不锈钢管或紫铜管。

样品气含有的水汽过大或粉尘过大,过滤器失效。

进气流量不稳定。

仪器周围有产生强磁场的设备,如功率在5０0Ｗ以上的交流电机或变频器。

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４.仪器的使用

4.1测量的操作步骤

连接气路前按如下步骤操作分析仪：

Ø按下电源开关（圆形红色按钮）３秒钟看到开机画面后松开按钮。

仪器电源打开，显示预热界面。

预热过程完成后，自动抽取空气进行零点校准【注意进行零点自动校准时不要连接被测气源】。

校准完毕仪器显示空气中被测组分的浓度值。

若果用户跳过预热界面，则仪器不进行自动校零的动作。

连接气路后按如下步骤操作分析仪:

Ø连接好外部气路系统及干燥或过滤装置，调节好进气流量,流量在４00～1０00ml/min即可，流量过大或不稳定都将影响测量准确度。

Ø当显示数值稳定后，即为被测样品其中各组分的浓度，传感器类型不同,各组分之间的响应时间也不同。

在没有过滤装置的情况下，一般单次测量T90的时间不超过6０秒，从测量开始到测量结束，一般不超过3分钟，采样气路过长及过滤装置内部空间过大（涉及气体置换过程）将影响测量时间,不影响测量准确度。

Ø关机时应先关断被测气体气源，抽取空气2～３分钟（置换过滤器和仪器内部残余的被测气体）,关闭气泵,在主界面下按下电源开关3秒钟，看到关机画面后松开按钮,仪器电源关闭。

Ø被测气体含有较多的水汽和粉尘杂质时，请外接过滤器。

Ø电量不足时仪器进行报警提示，如不及时充电,仪器将在一定时间后自动关机。

Ø电量不足时接入2２０VＡC,打开红色船型开关进行充电,两个红色指示灯点亮。

4.２菜单的操作方法

仪器采用全中文菜单显示。

按键共有　[设置]、[]、［］、[确认]，[]　键五个按键。

注意：

不同的界面下相同的按键有不同的功能，请用户在使用时注意。

显示界面分为六部分，分别为关机充电界面、仪器预热界面、自动校准界面、主界面、信息界面和参数设置界面。

●充电界面:

仪器在关机状态下接入22０VＡC时显示此界面。

在此界面下,内部直流电源给电池充电,同时仪器进行预热。

断开交流电源后,该界面不再显示,仪器处于关机状态。

●预热界面:

开机后显示此界面,如果之前充电时预热已经结束（在没有关机的状态下）,将直接进行零点校准。

预热的计时在断电后将重新开始。

预热结束后有短时关机，可按［]　键跳过此界面以节省操作时间。

●自动校准界面:

预热后自动进入该界面，跳过预热将跳过该界面。

自动校准时请确保电池电量在一格以上,校准过程中的掉电关机将有可能造成内部数据的丢失。

同时确保抽取的为纯净空气。

否则将造成零点的偏差。

●测量界面：

自动校准结束后显示此界面，该界面下显示各组分的浓度及气体总热值。

●信息界面:

在测量界面下按一下　[］键则仪器进入信息界面，该界面下显示传感器信号经单片机的处理后的采样值。

此界面可用于判断传感器是否损坏。

再按一下［]键可退出该界面。

●参数设置界面：

在测量界面下,按一下[设置]　键则仪器进入参数设置界面，按[]　或[］　键移动光标到需要修改的选项,按[确认]键选择该项，该界面下按　［设置]　或　[]键可返回测量界面。

●下面将逐一介绍参数设置方法：

Ø用户参数设置

该界面下可进行通讯地址的修改。

该界面下按　［]键移动光标选择需要修改的项目，然后按［]　或　［]键进行修改,按　　［确认]键保存修改并退出该界面。

按[设置]或[]键可退出该界面,但是修改过的数据将不被保存。

注意:

通讯地址的修改范围在0－247之间。

Ø零点自动校准

该界面和开机预热后出现的校准界面相同，按一下[]键可退出该界面。

Ø用户数据校准

进行数据标校前请输入密码“201０”,输入密码时按[设置]键可选择要输入的位,按[］或［]键可修改阴影处的数字，四位数字全部输入后按[确认]　键输入当前密码。

此密码应当只有专业维护人员掌握。

在校准界面内,按　[]或［］键移动光标到需要校准的组分选项,组分标识在右上角显示,按[确认]键选择该项,并进入某一组分的校准菜单。

校准分为零点校准和斜率校准,按　[]　键选择需要校准的选项（选择依据为通入的标准气体浓度值）。

按　[]或[]键修改数值大小，调整到标准气体标称值，然后按[确认]　键保存并返回上一级界面,该界面下按　　［设置]　可退出该界面,但是修改过的数据将不被保存。

　具体的校准方法将在第5项中详细介绍。

Ø用户数据修复

该项操作可恢复仪器的出厂数据，如果仪器内部数据丢失或因校准操作而误修改,可通过此项操作恢复出厂时的数据。

该项设置的密码与“用户数据校准”密码相同。

Ø工厂参数设置

此界面为厂家调试界面，用户无需关心，内有密码保护。

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%在数据修改过程中,若用户不确定输入的值是否正确,可按[设置]　键退出该界面，之前修改的数据将不被保存。

%在数据修改过程中,按下　[]或[]键不放,可进行快速修改。

%在参数修改界面下，若５分钟内无任何按键操作仪器将自动返回测量界面。

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５.仪器的校准ﻩ

●仪器在出厂前均已经校准无误，用户可直接使用。

无非常需要请不要校准。

仪器在使用一定时间后确实需要重新校准，如果用户没有标准气体，可寄回我公司校准。

如果有条件校准,则可按如下方法进行操作：

由于本仪器大部分为电化学传感器，所以漂移量比其他传感器的大,因此厂家建议校准周期为3－6个月。

●校准条件：

Ø零点标准气体:

氧气的校准使用纯度>９9．9%的氮气，其他气体使用纯净空气。

注意:

空气作为零点标准气体时,不可以对氧传感器进行零点校准。

但是可以对氧传感器进行斜率校准（该项已在自动零点校准中完成了）

●终点标准气体：

请根据每种组分满量程的8０％选购标准气体。

●如果客户使用多组分混合标准气体,请避免氧化性和还原性的气体共存！

校准要求:

Ø仪器校准须由专业的维护人员操作。

Ø校准时的流量请与用户正常使用时的流量相一致。

Ø仪器开机一个小时以上。

●具体操作步骤如下:

步骤一：

按照仪器的使用要求给仪器通入零点标准气体，5-1０分钟后，待传感器的信号值稳定后（稳定的标准为传感器的采样值在某一数值附近波动,不是持续增加或减小）,按照4.2项目中“用户数据校准”的方法进行零点校准。

步骤二：

按照仪器的使用要求给仪器通入终点标准气体，5-1０分钟后,待传感器的信号值稳定后（稳定的标准为传感器的采样值在某一数值附近波动,不是持续增加或减小）,按照4．2项目中“用户数据校准”的方法进行斜率校准。

步骤三：

重复步骤一和步骤二,验证之前的校准是否正确。

直到满足仪器的误差要求为止。

●校准时的注意事项

Ø确定传感器信号稳定后方可进行数据的操作。

Ø在校准过程中若因操作失误导致校准失败（比如将终点值写到零点校准中）可按上述顺序重新校准，也可以通过“用户数据修复”来还原出厂时的数据。

Ø有预热要求的仪器,请在开机至少一个小时后进行。

Ø如果客户使用多组分混合标准气体，请避免氧化性和还原性的气体共存!

6．电源的管理

该仪器为交直流两用仪器,１2.6V/２０Ａh直流锂电池供电，一次充满后可连续工作至少8小时左右。

正常工作中,电池电量以方格的形式显示在液晶屏上,接入充电电源后，电池内嵌闪电标识，表示正在充电,电池充满后为满格且闪电标识消失；充电时间一般在8个小时左右。

充电时请打开电源插座上的船型开关,充电电源接入后红色按钮点亮。

电池和充电器均带有过流过压保护功能，用户可放心使用。

如果电池损坏无法进行直流供电,用户可接入交流电源,继续使用。

在使用过程中注意观察电量,当电池电量过低时,电池标识闪烁同时蜂鸣报警告知用户及时充电,如不能及时充电则仪器将在一定时间后自行关机，避免电池过放电，延长电池寿命。

７．通讯协议

本仪器提供串行异步半双工ＲS23２或ＲS4８5通讯接口,采用MＯDBUS-RTＵ　协议，各种数据信息均可在通讯线路上传送。

在一条线路上可以同时连接多达32台仪器。

通讯连接应使用带有屏蔽的双绞线,线径不小于０.5mm2。

布线时应使通讯线远离强电电缆或其它强电场环境,推荐采用Ｔ型网络的连接方式,不建议采用星形或其他的连接方式。

ＭOＤBUS　协议在一根通讯线上采用主从应答方式的通讯连接方式。

首先，主计算机的信号寻址到一台唯一地址的终端设备（从机），然后,终端设备发出的应答信号以相反的方向传输给主机，即：

在一根单独的通讯线上信号沿着相反的两个方向传输所有的通讯数据流（半双工的工作模式）。

当通讯命令发送至仪器时,符合相应地址码的设备接通讯命令。

如果发生通信错误（奇偶校验错误、CRC错误等），那么仪器不做任何响应。

如果无通信错误,且接收的数据是仪器可以接收处理的，则执行相应的任务,然后把执行结果返送给发送者，返送的信息中包括地址码、执行动作的功能码、执行动作后结果的数据以及错误校验码。

但如果数据异常,仪器不能处理,（例如，如果请求读一个不存在的寄存器），仪器将返回一个异常响应。

1、信息帧结构

地址码

功能码

数据区

错误校验码

1　Byｔe

1Ｂyｔe

N　Byｔes

2Byteｓ

注:

一个字节的位构成:

1个起始位、8个数据位，１个停止位（有校验时）或2个停止位（无校验时）先发送低位。

地址码：

地址码是信息帧的第一字节（8位），十进制为0-2５５,在我们的系统中只使用1-２47,其它地址保留。

这些位表明了用户指定的终端设备的地址,该设备将接收来自与之相连的主机数据。

每个终端设备的地址必须是唯一的，仅仅被寻址到的终端会响应包含了该地址的查询。

当终端发送回一个响应，响应中的从机地址数据便告诉了主机哪台终端正与之进行通信。

功能码：

主机发送的功能码告诉从机执行什么任务。

从机回应主机其执行的功能码，以便主机确认。

表１-1列出了仪器支持的功能码,及其具体的含义及操作。

代码

含义

操作

0ｘ０３

读取数据

读取多个数据寄存器值

数据区：

数据区包含主机要求从机执行什么动作或由从机采集的返送信息。

这些信息可以是数值、参考地址等等。

例如,功能码告诉从机读取寄存器的值，则数据区必需包含要读取寄存器的起始地址及读取长度。

对于不同的从机,地址和数据信息都不相同。

校验码：

主机或从机可用校验码进行判别接收信息是否出错。

错误校验采用CRC校验，占用两个字节，包含了一个1６位的二进制值。

CRC值由传输设备计算出来，然后附加到数据帧上,接收设备在接收数据时重新计算CＲC　值，然后与接收到的CRC域中的值进行比较,如果这两个值不相等,就发生了错误。

２、异常响应：

地址码

差错码

异常码

错误校验码　

1　Ｂyte

1Ｂyte

１　Bytes

2Byｔｅｓ

异常码意义：

01：

无效的功能码。

02:

无效的数据地址。

０3：

无效的数据值。

０4：

执行功能码失败。

３、寄存器地址对应组分说明

寄存器地址由０x0000开始依次为分析仪显示器上编号所对应的组分,数据类型为整形，处理格式为将所得的数据依据分析仪说明书中写明的各组分的分辨率，除以10或100，然后加上相对应的单位即可。

例如:

组分一为O２,测量单位为％，分辨率为0.1％,那么当读取的值为1３６时,所对应的浓度应为13.6%，以此类推。

４、仪器的默认通讯参数为:

地址为1０（0X０A），波特率为９6０0，数据格式N,8，1。

ﻩ　同样,为了保证通讯正常，在同一总线上的所有设备的通讯格式均应保持一致。

5、程序实例

上位机发送　０A　0３0０　０0　　０0　01８５71　　（16进制发送）

说明：

　[0Ａ]　　从机地址

［03]　　读取功能码　

［00０0]从第一个寄存器处读取

[００01]读取一个寄存器

[8571]LRC校验码

下位机返回值为：

　0A03　　02　00　Ｄ１DＤＤ９

说明:

　[0A］　　　从机地址　

［03］　读取功能码　

［02]　　返回字节个数

[0０D1]返回的字节

［ＤDD９]　LRC校验码

信息处理：

十六进制数0x00D1转换成十进制为209，若组分一的单位为%,分辨率为0．1%

　　则处理结果为2０.9％

该仪器的通讯功能仅支持读取的操作，不支持写入操作。

详细说明可在网上搜索《modbｕｓ通讯协议》。

机械接口：

参看232或485通讯模块操作手册