强制电流阴极保护及智能监测系统
强制电流阴极保护原理
强制电流阴极保护原理强制电流阴极保护原理是一种防止金属腐蚀的方法，它通过在金属表面施加电流，使金属表面形成一层保护膜，从而防止金属腐蚀。
这种方法被广泛应用于海洋工程、石油化工、船舶、桥梁等领域，可以有效地延长金属结构的使用寿命，降低维护成本。
强制电流阴极保护原理的基本原理是利用电化学反应，使金属表面形成一层保护膜。
在金属表面施加一个外加电流，使金属表面的电位降低，从而使金属表面发生还原反应，生成一层保护膜。
这层保护膜可以防止金属表面进一步被氧化，从而防止金属腐蚀。
强制电流阴极保护原理的实现需要一个电源和一个阴极。
电源提供电流，阴极则是电流的接收端。
在实际应用中，通常使用一种特殊的阴极，称为惰性阳极。
惰性阳极是一种不会被腐蚀的金属，如铂、钽、铱等。
惰性阳极的作用是接收电流，从而防止金属结构被腐蚀。
强制电流阴极保护原理的实现需要考虑多种因素。
首先，需要确定金属结构的电位。
金属结构的电位是指金属表面的电位相对于一个参考电极的电位。
参考电极通常是一种标准电极，如银/银氯化物电极或铜/铜硫酸盐电极。
确定金属结构的电位是非常重要的，因为只有在金属结构的电位低于一定的阈值时，才能形成保护膜。
需要确定金属结构的电流密度。
电流密度是指单位面积上通过金属结构的电流量。
电流密度的大小决定了保护膜的厚度和质量。
如果电流密度太小，保护膜的厚度不足，无法有效地防止金属腐蚀；如果电流密度太大，保护膜的质量会受到影响，从而导致金属腐蚀。
需要考虑金属结构的形状和大小。
金属结构的形状和大小会影响电流的分布和流动。
在实际应用中，通常需要设计合适的电极布置方案，以确保电流能够均匀地分布到金属结构的各个部位。
强制电流阴极保护原理的优点是可以有效地防止金属腐蚀，延长金属结构的使用寿命。
此外，它还可以降低维护成本，减少对环境的污染。
然而，强制电流阴极保护原理也存在一些缺点。
首先，它需要大量的电能，因此会增加能源消耗和成本。
其次，它需要专业的技术和设备，因此在实际应用中需要进行专业的设计和施工。
强制电流阴极保护系统设计
强制电流阴极保护系统设计强制电流阴极保护系统是一种常用于金属结构保护的阴极保护方案。
其基本原理是通过施加外加电流，使金属结构的电位降低，从而减少或阻止金属的腐蚀。
1. 系统的整体设计：首先需要确定需要保护的金属结构的大小、形状、材质等，以及所需施加的保护电流的大小。
根据这些参数，设计出合适的保护系统。
2. 电流供应装置的选择：电力供应装置是强制电流阴极保护系统的核心部件，其主要功能是提供稳定的直流电源。
在选择电流供应装置时，需要考虑给定结构所需的保护电流、工作环境条件、可靠性等因素。
3. 电流分配系统的设计：电流分配系统用于将电流从电源传输到被保护的金属结构上。
在设计电流分配系统时，需考虑金属结构的几何形状、结构复杂度、电阻分布等因素，合理规划电流的传输路径。
4. 电流控制系统的设计：电流控制系统用于实时监测和控制电流的大小和方向，以保证被保护金属结构的电位保持在理想的范围。
电流控制系统的设计需要考虑电流监测、控制逻辑和保护功能等方面。
5. 电位测量系统的设计：电位测量系统用于实时监测所保护金属结构的电位，以便及时发现和解决电位异常的问题。
电位测量系统的设计需要考虑测量精度、抗干扰能力、测量位置等因素。
6. 地下电流分散系统的设计：为了保证电流从金属结构传输到地下的有效分散，需要设计合适的地下电流分散系统。
该系统包括地下电流分发线路和地下电流分散装置。
7. 监控与维护系统的设计：强制电流阴极保护系统的长期稳定运行需要进行监控和维护。
监控与维护系统的设计需要考虑对电流和电位的实时监测、数据存储与处理、故障报警等功能。
强制电流阴极保护系统的设计需要综合考虑结构的特点、保护电流的要求以及工作环境等因素，合理选择和设计各个子系统，以确保金属结构能够得到有效的阴极保护，延长其使用寿命。
强制电流阴极保护系统设计
强制电流阴极保护系统设计在金属结构的防腐蚀工程中，强制电流阴极保护系统是一种非常重要的防腐蚀措施。
它通过在金属结构表面施加一个适当的电流，使金属结构表面处于一个保护性的电位范围内，从而达到延长金属结构使用寿命、减少维护成本和保护环境的目的。
本文将探讨强制电流阴极保护系统的设计原理、技术要点和应用范围。
一、设计原理强制电流阴极保护系统的设计原理是利用外加的直流电源，在金属结构表面施加一个适当的负电压，使金属表面处于一个保护电位范围内，从而抑制金属结构的腐蚀。
保护电位的选择一般是根据金属材料的特性、环境腐蚀情况和电流密度等因素进行综合考虑的。
在保护电位下，金属结构表面的阳极和阴极反应都会减少或者停止，从而达到保护金属结构的目的。
强制电流阴极保护系统还可以对不同区域的腐蚀情况进行定位、监测和调节，从而保证系统的稳定性和可靠性。
二、技术要点1. 电源选择：强制电流阴极保护系统的电源一般采用直流稳压电源或者直流整流电源。
在选择电源时需要考虑金属结构的规模、电流密度、环境条件和使用要求等因素。
2. 电流传输：电流的传输一般通过导电材料进行，如铜线、铝线、铜带等。
在选择导电材料时需要考虑导电性能、耐腐蚀性能和成本等因素。
3. 电流分布：要保证金属结构表面的电流密度均匀分布，避免出现电流偏弱或者偏强的情况，从而保证金属结构表面腐蚀均匀。
4. 监测系统：要对金属结构表面的电位、电流密度等参数进行实时监测，并可以根据监测结果对电流进行调节，从而保证系统的稳定性和可靠性。
5. 接地系统：接地系统是强制电流阴极保护系统的重要组成部分，在设计时需要考虑接地电阻、接地方式和接地位置等因素，保证接地系统的可靠性和稳定性。
三、应用范围强制电流阴极保护系统广泛应用于钢结构、地下管道、海洋平台、船舶、储罐、桥梁、海水结构等金属结构的防腐蚀工程中。
其应用范围几乎涵盖了所有金属结构的防腐蚀领域，具有非常广泛的市场前景。
随着金属结构的规模和使用寿命的不断增加，强制电流阴极保护系统的需求也将会不断增加。
强制电流阴极保护及智能监测系统
参 比电极 也称 参考 电极 ，其 功 用是 在测 量对象 的电极 电位 时提 供基 准 电位 （ 称参 考 电位 、参 比 或
圈 ｌ 阴极 保 护 系 统 及 监 测 系 统 接 线 示 意 圈
电位 ，参 比 电极 名 称 即 由此 而来 ） ，实 现 准 确 、定 量 、可 比较 的测量 ，是金 属 防腐及 其他 电化 学研 究
制 电位 值上 ；同样 ，如果 通 电点 电位 下降 ，参 比电
极得 到 的取 样信 号下 降 ，经过 与控 制信 号 比较使 放 大器 放 大倍 数上 升 ，控制极 化 电源 输 出增大 ，通 电 点 电位上 升 ，回复到 原设定 的控制 电位 值上 。也 就 是 当外 部 或 内部任 何原 因造 成被 保护 物对 地 电位变 化 时 ，恒 电位 仪都 能相应 地 增大 或减 小输 出，把变 化 的 电位拉 回来 ，使 通 电点 电位保 持 不变 。
瓷 做 电 极 体 ，内装 硫 酸铜 晶 体 ，晶体 中置 人 铜 电 极， 埋设 后 与 土壤 环 境 融 为 一 体 ， （ 进 下转 和 ７ 页 ） ０
维普资讯
７ ０
油气 田 地 面 工 程 第 ２ ７卷 第 ７期 （０ ８ ７ ２ ０ ．
组 成 。传统 的 阴极保 护 电位监 测方式 采用 人工 方式 测 量 ，不 能 及时反 映 区域 阴极保 护 的整体 质量 和效
果 。为此 ，把 自动 化 技 术 引 入 阴极 保 护 电 位 监 测 中 ，很好 地解 决 了上述 问题 。 阴极 保护智 能 监测 系统包 括监 测 主机 、参 比 电
图如 图 １所 示 。
恒 电位 仪 的接线 一般 由 ４条 电缆组 成 ，分别 是
强制电流阴极保护系统设计
强制电流阴极保护系统设计强制电流阴极保护系统是一种使用电流进行阴极保护的措施，通常用于金属结构的防腐。
以下是一个强制电流阴极保护系统的设计方案，包括系统组成和原理。
1. 系统组成：(1) 阴极保护源：通常是一个直流电源，用于提供保护电流。
(2) 电流传输装置：由电缆、连接头等组成，用于将阴极保护源的电流传输到受保护金属结构上。
(3) 保护电流分配装置：用于将阴极保护电流分配到受保护金属结构上的各个部位，以确保整个金属结构均受到保护。
(4) 测量监控装置：用于监测和测量阴极保护电流的大小和金属结构的电位，以便及时调整和控制电流的分配。
(5) 接地系统：用于提供电流回路的接地，形成一个完整的电流回路。
2. 工作原理：强制电流阴极保护系统的工作原理基于阴极保护原理，通过将保护电流引入金属结构，形成一个保护电流环路，从而达到防止金属结构腐蚀的目的。
当阴极保护系统开始工作时，阴极保护源提供直流电流，通过电流传输装置将电流输送到受保护金属结构上。
保护电流分配装置将电流按需分配到各个部位，以保证整个金属结构均受到保护。
测量监控装置实时监测金属结构的电位和保护电流的大小，当发现电位过高或保护电流不足时，会发出警报并调整电流的分配，以实现最佳的阴极保护效果。
接地系统起到了提供电流回路的作用，使得电流能够流经金属结构，形成一个完整的闭合回路。
良好的接地系统也能够有效降低结构上的电位，提高阴极保护的效果。
3. 设计要点：(1) 选择合适的阴极保护源：根据金属结构的大小和防腐要求选择合适的阴极保护源。
一般来说，阴极保护源需要能够提供稳定的直流电流。
(2) 合理布置电流传输装置和保护电流分配装置：根据金属结构的形状和大小，合理布置电流传输装置和保护电流分配装置，确保保护电流能够均匀分配到各个部位。
(3) 选择合适的测量监控装置：选择合适的测量监控装置，能够实时监测电位和电流，并具备报警和调整功能，以确保阴极保护系统的稳定工作。
埋地管道强制电流阴极保护系统检测方法
埋地管道强制电流阴极保护系统检测方法
郭永强;管子旭;王瑜;梁新亮;姜宜成
【期刊名称】《特种设备安全技术》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】目前我国长输埋地管道采取的主要防腐措施是给钢管加防腐涂层和阴极保护两种方式联合并用。
涂层的作用主要是物理阻隔作用,将金属基体与外界环境分离,从而避免金属与周围环境的作用。
但是由于涂层本身存在缺陷,如针孔的存在;或者是在施工和运行过程中不可避免涂层破坏,使金属暴露于腐蚀环境中。
这些缺陷的存在会导致大阴极小阳极的现象,使得涂层破损处腐蚀加速,因此给管道施加准确合适的保护电位就尤为重要,而目前使用单位在管道运行过程中大多只是通过巡线方式在测试桩测量管道的保护电位,这种方法所测保护电位包含了土壤中的IR降,不能反映准确的保护电位,很可能造成保护电位不足,使管道得不到保护。
【总页数】3页(P22-23)
【作者】郭永强;管子旭;王瑜;梁新亮;姜宜成
【作者单位】陕西省特种设备检验检测研究院;华阴市聚信电力科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG1
【相关文献】
1.埋地钢质管道阴极保护系统附属设施定位检测方法的实践
2.城镇钢制埋地燃气管道阴极保护电位检测方法的应用研究
3.刍议道路桥梁施工中裂缝成因与预防措施
4.
基于长输天然气埋地管道阴极保护系统检测案例分析5.埋地管道阴极保护检测系统设计
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强制电流阴极保护系统设计
强制电流阴极保护系统设计1. 引言1.1 背景介绍强制电流阴极保护系统是一种常用的金属防腐蚀技术，通过施加外部电流控制金属结构表面的电位，将金属结构的阳极和阴极区域之间形成保护电位差，从而实现对金属结构的防腐蚀保护。
在海洋平台、油气管道、桥梁等工程中，金属结构长期暴露在恶劣的环境中容易受到腐蚀的侵害，因此需要采取阴极保护措施。
强制电流阴极保护系统具有防腐蚀效果好、操作简便、成本低廉等优点，因此受到广泛应用。
本文旨在研究强制电流阴极保护系统的设计原理、设计要素、系统组成部分、操作流程以及参数调整等关键内容，以探讨其在工程实践中的可行性和实际应用价值，同时分析存在的问题，并提出改进方向，展望未来强制电流阴极保护系统在防腐蚀领域的发展前景。
通过对该技术的深入研究和探讨，旨在为相关工程领域的技术人员提供参考和借鉴，推动该技术的进一步应用和发展。
1.2 研究目的本文旨在深入探讨强制电流阴极保护系统设计的相关原理、要素和操作流程，以及系统组成部分和参数调整等内容。
通过对这些内容的详细分析和讨论，旨在为相关领域的研究人员和工程师提供参考和指导，帮助他们更好地理解和应用强制电流阴极保护技术，提高阴极保护系统的设计和运行效率。
具体来说，本文将通过对强制电流阴极保护系统设计原理的介绍，帮助读者了解阴极保护系统工作的基本原理，从而为系统设计提供理论支持。
接着，本文将详细解析设计阴极保护系统所需考虑的要素，包括材料选择、电流密度、涂层方式等因素，帮助读者制定合理的设计方案。
本文还将对系统的组成部分进行详细描述，包括阳极、电源、监测设备等组成部分，帮助读者了解系统的整体结构和功能。
通过对操作流程和参数调整的讨论，本文旨在帮助读者了解如何正确操作和调整阴极保护系统，确保系统运行稳定和有效。
本文的研究目的是为了促进强制电流阴极保护系统设计的进一步发展和应用，提高系统的设计水平和运行效率，从而更好地保护金属结构免受腐蚀的侵害。
强制电流阴极保护系统设计
强制电流阴极保护系统设计【摘要】强制电流阴极保护系统是一种常用的防腐蚀技术，可以有效延长金属设备的使用寿命。
本文主要介绍了强制电流阴极保护系统的设计原则、设计流程、系统组成、系统维护和系统优化等方面。
设计原则包括合理选择保护电流密度和保护电位、设计耐腐蚀性能良好的阳极材料等。
设计流程则涵盖了系统功能需求分析、设计方案确定、施工安装调试等步骤。
系统组成主要包括阳极、电源、电解液和监控系统。
系统维护是确保系统长期有效运行的关键，包括定期检查、维修和替换部件。
系统优化则是为了提高系统的保护效果和节约能源。
强制电流阴极保护系统设计的重要性在于其可以有效预防金属设备的腐蚀损坏，未来发展方向将更加注重系统的智能化和节能性能。
【关键词】强制电流阴极保护系统设计、概述、设计原则、设计流程、系统组成、系统维护、系统优化、重要性、未来发展方向1. 引言1.1 强制电流阴极保护系统设计概述强制电流阴极保护系统设计是一种用于对金属结构进行保护的技术手段，通过施加外加电流，使金属表面产生负电极，在电化学上形成保护性氧化膜，从而防止金属结构发生腐蚀的过程。
强制电流阴极保护系统设计是一项涉及工程设计、材料科学、电化学等多学科综合应用的工程技术，具有广泛的应用价值和重要的意义。
在强制电流阴极保护系统设计中，设计原则是核心，其决定了系统的稳定性和有效性。
设计流程包括对金属结构进行腐蚀情况的评估、电化学参数的确定以及系统参数的优化等内容。
系统组成主要包括电源装置、电极装置、监测系统等部分，每个组成部分都有其独特的功能和作用。
系统维护是保证系统长期稳定运行的关键，包括对系统各部分的定期检测、维修和替换等工作。
系统优化是持续改进系统性能和降低运行成本的重要手段，需要通过不断地调整参数和改进技术手段来实现。
强制电流阴极保护系统设计的重要性在于能够有效地延长金属结构的使用寿命，降低维护成本和减少环境污染。
未来发展方向包括提高系统的自动化程度、优化系统参数和控制策略，以及开发更加环保和经济的新型材料和技术。
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强制电流阴极保护及智能监测系统
王峰
(胜利油田胜利工程设计咨询有限责任公司)
摘要:强制电流阴极保护系统在油田罐区有广泛应用,正确的施工是阴极保护系统良好运行的关键。
智能监测系统可实时监测阴极保护系统运行状态。
多个数据采集模块连接在RS -485总线上,监控主机采用轮询的方式与数据总线上的模块进行数据通讯,实现了区域阴极保护系统多个阴极保护电位的实时在线监测。
关键词:阴极保护;监测;自动控制
1 概述
油田罐区阴极保护一般采用强制电流阴极保护。
强制电流阴极保护系统由恒电位仪、辅助阳极、长效参比电极、阴/阳极电缆、零线接阴电缆组成。
传统的阴极保护电位监测方式采用人工方式测量,不能及时反映区域阴极保护的整体质量和效果。
为此,把自动化技术引入阴极保护电位监测中,很好地解决了上述问题。
阴极保护智能监测系统包括监测主机、参比电极、数据采集模块、数据传输电缆、测试桩等部分。
系统采用RS -485现场总线方式,在线自动精确测量阴极保护系统内监测点的阴极电位,一对双绞线可挂接多个数据采集模块,系统结构简单,便于用户维护。
阴极保护系统及监测系统接线示意图如图1所示。
图1 阴极保护系统及监测系统接线示意图
2 强制电流阴极保护系统
强制电流阴极保护系统就是利用腐蚀电池的原理,将需要被保护的金属结构(罐体、管道)作为
阴极,通过阳极(高硅铸铁)向阴极不间断地提供电子,首先使结构极化,进而在结构表面富集电子,使其不易产生离子,因而大大地减缓了结构的腐蚀速度。
在这里向阳极提供外加电流的是恒电位仪。
恒电位仪整体来说是一个负反馈放大—输出系统,与被保护物构成闭环调节,通过参比电极测量通电点电位,并作为取样信号与控制信号进行比较,实现控制并调节极化电流输出,使通电点电位得以保持在设定的控制电位上。
其过程是:不管什么原因(供电系统电压波动,环境介质导电性变化,或电路参数漂移)使输出增大,导致通电点电位上升,则取样信号增大,取样信号是加在恒电位仪比较放大的反相输入端,与接在正相输入端控制信号比较后使放大器放大倍数下降,控制极化电源输出减小,使通电点电位下降,回复到原设定的控制电位值上;同样,如果通电点电位下降,参比电极得到的取样信号下降,经过与控制信号比较使放大器放大倍数上升,控制极化电源输出增大,通电点电位上升,回复到原设定的控制电位值上。
也就是当外部或内部任何原因造成被保护物对地电位变化时,恒电位仪都能相应地增大或减小输出,把变化的电位拉回来,使通电点电位保持不变。
恒电位仪的接线一般由4条电缆组成,分别是输出阴极、输出阳极、零位接阴、参比电极。
输出阴极是恒电位仪输出的负端子,接至被保护物的通电点;输出阳极是恒电位仪的正端子,接至辅助阳极(高硅铸铁阳极);零位接阴是仪器电路的地端,接于被保护物通电点附近;参比电极即取样信号输入端,接埋设在通电点附近的参比电极。
其中零位接阴电缆作为整个仪器电路的“地”,必须接在被保护物上,并避开输出阴极通电点5～10cm ,以防电流涌入。
为恒电位仪提供取样信号的参比电极质量好坏也是系统稳定运行的关键。
参比电极也称参考电极,其功用是在测量对象的电极电位时提供基准电位(或称参考电位、参比电位,参比电极名称即由此而来),实现准确、定量、可比较的测量,是金属防腐及其他电化学研究和应用领域不可缺少的工具。
其种类很多,在这里特指饱和硫酸铜参比电极。
长效参比电极以陶或素瓷做电极体,内装硫酸铜晶体,晶体中置入铜电极,埋设后与土壤环境融为一体,进(下转和70页)
输入、输出信号;具有24V仪表电源输出,可直接接入两线制仪表;可检测液位、油温、启停状态等不同类型的信号;灵活的通信方式,标准的通信协议,可方便地组成SCADA系统;提供2路或3路对外串行接口;可配接显示器、按键、手操器、笔记本电脑等多种现场读写设备;支持标准的Modbus R TU、Modbus ASCII通信协议及支持可自定义;运行温度:-40～70℃,储运湿度5%～95%R H,无冷凝。
中心主计算机系统是SCADA系统的中心枢纽,按C/S(客户机/服务器)结构设置,由服务器、操作站、网络设备组成。
操作站按原油系统、天然气系统分别设置;服务器按冗余、容错设置;操作站为双网热备,局域网冗余配置,确保系统运行的可靠性及可用性。
正常情况下,调度室的调度及操作人员可通过中心主计算机系统完成各站的监视、控制、调度、管理,如下达命令、采集各种数据、协调各站场运行、处理全线的突发事故。
各站R TU可独立完成本站的监控及管理,接受和执行中心主计算机系统的控制命令,向调度室中心主计算机系统上传经选择的数据及报警信息,并可完成授权内的工作。
R TU与中心主计算机系统保持时钟同步,采集的各种数据均做时间标记,若通讯发生故障或中心主计算机系统发生故障及检修,R TU可独立完成本站的监控及管理,能够在存储器中存储故障期间内的数据直到故障排除,然后上传至调度室中心主计算机系统,并按时间顺序补充数据。
R TU发生故障及检修时,可进行就地手动控制。
应用软件的核心是Intellution公司的i FIX SCADA软件,它完成数据采集、数据处理、监控、报警管理等功能。
由于油气现场采用安控E 系列R TU,所以应选用安控公司自行开发的R TU 接口驱动软件。
EC HO监控仿真软件,实现了R TU的远程异地小键盘操作和采集等功能。
ECHO油田管理系统软件对整个SCADA系统的数据提供了安全、详细的数据库管理。
(栏目主持 关梅君)
(上接第67页)
#vi/etc/crontab
#加入如下一行:
105333root/usr/sbin/ntpdate pgadmin1; /sbin/hwclock-w
使用cro n之后,每天5∶10Linux系统就会自动进行网络时间校正。
4 结语
在一个大型的集群系统中,建议在群集中的每个节点上启用网络时间协议(N TP)服务,使用N TP(它在每个系统上作为守候进程运行)确保了所有节点上的系统时间是一致的,从而使日志文件中的时间戳记一致,并且与消息服务的行为一致。
这样确保了群集中运行的应用程序正确同步,也可以减轻网络管理员的负担,而Linux系统是运行这个协议的优秀平台。
(栏目主持 关梅君)
(上接第68页)行双向的电解质交换,在硫酸铜晶体数量足够消耗的时段里,实现“长效”运行。
长效参比电极在埋设前应用净水或5%硫酸铜溶液浸泡24h进行活化处理,还应为参比电极配辅料袋,其主要成分是石膏粉、硫酸钠、彭润土等,使用前用水和成糊状。
活化好的参比电极装入辅料袋中埋设,以改善参比电极与土壤的接触电阻,其中硫酸根中和氯离子,减轻土壤对参比电极的污染。
处理后的参比电极在含水性和蓄水性较好的土壤环境下能稳定运行10～15年。
3 阴极保护智能监测系统
阴极保护智能监测系统数据采集模块可选用研华ADAM-4017。
ADAM-4017设置为差分电压输入,由参比电极提供基准电位(即当地土壤电位),引入模块的Vin+,被保护物保护电位应为-850～-1150mV,引入模块的Vin-,模块之间采用RS-485总线方式进行数据通讯,即模块数据输出端子DA TE+和DA TE-采用手握手方式连接在一起,数据线再通过RS232/RS-485转换器接入监测主机。
这样多个数据采集模块连接在RS-485总线上,监控主机采用轮询的方式与数据总线上的模块进行数据通讯,实现了区域阴极保护系统多个阴极保护电位的实时在线监测。
RS-485总线通讯理论上最远通讯距离1200m,实际应用中受模块通讯芯片、转换器通讯芯片、数据通讯线质量、通讯波特率等影响,如果通讯距离过长,可选用485中继器来增强系统通讯性能。
(栏目主持 关梅君)。