【摘要(yào)】本文分(fen)析了基(jī)于Modbus協議(yi)的電磁(ci)流量計(jì) 通訊在(zai)污水計(jì)量中的(de)應用，通(tōng)過RS-485串口(kǒu)連接，進(jin)行相關(guān)的🈲流量(liàng)信息的(de)讀取，從(cóng)而切實(shi)可靠的(de)保證了(le)數據穩(wen)定性、可(ke)靠👈性和(hé)👅正确率(lü)。
0引言
　　随(suí)着中國(guó)城市經(jīng)濟的發(fa)展，無論(lùn)是生活(huó)污水量(liang)還是工(gōng)業💘污水(shuǐ)🐪量都出(chū)現了較(jiào)快增長(zhǎng)的态勢(shi)，使得水(shui)環境污(wū)染和水(shuǐ)環境🔞質(zhì)量下降(jiang)的趨勢(shì)也在不(bu)斷加劇(ju)。因此，國(guó)家加強(qiang)了對💜污(wū)水處理(li)的投資(zī)，興建和(hé)投運了(le)大量的(de)污水處(chu)理廠，從(cóng)而改善(shàn)我們💛所(suo)處的生(sheng)态環境(jìng)。如何保(bao)證污水(shuǐ)處理的(de)水質、水(shui)量達到(dào)國家🌈排(pai)放标準(zhun)，這就對(dui)計量檢(jian)測儀表(biǎo)的配置(zhi)和管👉理(lǐ)提出了(le)新的要(yao)求。
　　目前(qian)，污水處(chù)理廠對(duì)電磁流(liu)量計這(zhè)種計量(liang)比較準(zhun)👨‍❤️‍👨确的儀(yi)表🏒逐漸(jiàn)推廣和(hé)普及。在(zai)傳統的(de)污水處(chù)理廠🌈的(de)自動化(huà)📞監控及(jí)信息集(ji)成系統(tong)中，電磁(cí)流量計(jì)采用4-20mA（傳(chuan)送👅模拟(nǐ)量信息(xi)）或24VDC（傳送(sòng)開關量(liàng)信息）信(xìn)号進行(hang)通訊傳(chuan)輸㊙️，很多(duō)現場層(ceng)流量計(jì)與控制(zhi)器之間(jiān)的連接(jiē)是一對(dui)一（一個(gè)I/O點對設(she)♉備的一(yī)個測🐅控(kong)點）所謂(wèi)I/O接線方(fāng)式。但是(shì)這🐇樣的(de)系統存(cun)在一些(xie)明顯的(de)缺點，那(nà)就是信(xin)息✂️集成(cheng)能力不(bu)強；系統(tǒng)不開放(fàng)、可集成(chéng)性差、專(zhuān)業性不(bu)強；可靠(kào)性不易(yì)保證；可(kě)維護性(xing)不高等(děng)。
如果現(xiàn)場層設(she)備配有(you)串行數(shu)據接口(kou)（如RS-232/485），控制(zhi)器就🏃‍♂️可(kě)以按接(jie)😄口🙇‍♀️規定(dìng)協議，通(tōng)過串行(háng)通信方(fāng)式（而不(bú)是I/O方式(shì)）完成對(dui)現🏃🏻場設(she)備的監(jian)控。[1]如果(guo)設想全(quán)部或大(da)部分現(xiàn)場設備(bèi)都具有(you)串行通(tōng)信接口(kǒu)并具有(yǒu)統一的(de)通信協(xie)議，控制(zhì)器隻需(xu)一根通(tōng)信電纜(lan)🙇🏻就可将(jiang)分散的(de)現場設(shè)備連接(jiē)，完成🤟對(dui)所有現(xiàn)場🌐設備(bei)的監控(kong)，這就是(shi)所說的(de)采用現(xian)場總線(xian)技術。
1Modbus協(xie)議在電(dian)磁流量(liàng)計通訊(xun)中實現(xian)的簡介(jie)
　　目前，污(wu)水處理(li)廠所用(yòng)的電磁(ci)流量計(ji)大部分(fèn)都配💔有(you)串行數(shù)據接口(kou)（如RS-232/485），并且(qiě)接口支(zhī)持MODBUS總線(xiàn)協議。一(yī)般電磁(cí)流量轉(zhuan)換器MODBUS通(tōng)訊采用(yòng)标準MODBUS通(tong)訊協議(yì)，MODBUS模塊和(hé)上位機(jī)進行通(tong)訊的波(bō)🏃特率爲(wei)600–19200，波特率(lü)設備地(dì)址可以(yi)通過鍵(jian)盤進行(háng)設🛀置。通(tōng)訊由主(zhu)機發起(qǐ)，主機首(shou)先發送(sòng)消息幀(zhen)，消息幀(zhēn)的發送(song)間隔必(bì)須大于(yú)3.5個以上(shàng)字符的(de)發送時(shi)間。[2]消息(xi)幀發送(sòng)的第一(yī)個字節(jiē)是設備(bei)地址，從(cong)設備不(bu)斷的偵(zhēn)測網絡(luo)總線當(dang)接收到(dao)第一個(ge)字節，每(měi)一個設(shè)👣備都進(jin)行解碼(ma)以🐕判斷(duan)是否是(shì)發往自(zì)己的消(xiao)息幀；接(jiē)收到一(yī)個字符(fú)之後，如(ru)果停🔞頓(dùn)時間超(chao)過3.5個以(yi)上字符(fu)的發送(song)時間，标(biāo)志着前(qian)一個消(xiao)息幀發(fā)送結束(shù)，一個新(xin)的消息(xī)幀在此(cǐ)停頓後(hou)開始。字(zi)符間隔(gé)不能大(da)于☁️一個(gè)字符，否(fǒu)則認爲(wèi)是一條(tiáo)新的消(xiāo)息幀開(kāi)始，老的(de)消息幀(zhen)結束💚。
消(xiao)息幀定(ding)義如下(xia)：

　　Modbus通訊協(xié)議規定(dìng)了2種通(tōng)訊方式(shì)。RTU(REMOTETERMINALUNIT)方式通(tōng)訊采用(yòng)8位字節(jie)的二進(jìn)❤️制😍數據(jù)通訊，數(shu)據校驗(yan)采用CRC循(xun)環冗餘(yú)校📐驗，通(tōng)訊速度(dù)較快；ASCII方(fāng)👣式采用(yong)7位ASCII碼進(jìn)行通訊(xùn)，數據校(xiao)驗采用(yòng)💃🏻LRC邏輯冗(rǒng)💁餘校驗(yan)，通訊速(su)率較慢(màn)。針對MODBUS在(zài)電磁流(liu)量轉換(huan)器上的(de)應用，在(zài)MODBUS的功🤞能(neng)碼中，不(bú)同公司(sī)采用不(bú)同的方(fang)💃🏻式實現(xiàn)，有的公(gong)司隻用(yòng)了3個功(gōng)能碼：03、04、06。03号(hao)㊙️功能碼(mǎ)主要用(yong)來讀取(qu)流量信(xìn)息，包括(kuo)瞬時流(liu)量、流速(su)、流量百(bai)分比、電(dian)極電阻(zu)、正向累(lèi)計、反向(xiàng)累計、儀(yi)表口🌂徑(jing)、報警狀(zhuang)态等；04号(hào)功能碼(mǎ)用來讀(du)取♍鍵💜盤(pán)參數，06号(hao)功能碼(ma)用來設(shè)置鍵盤(pan)參數。
2基(ji)于Modbus協議(yi)的電磁(ci)流量計(jì)信息讀(du)取
　　在污(wu)水處理(li)廠和運(yùn)行泵站(zhàn)中作爲(wei)污水計(jì)量的儀(yí)🈚表，電💛磁(cí)流量計(jì)信息的(de)讀取就(jiù)顯得異(yi)常重要(yao)。現場🙇‍♀️儀(yí)表的流(liú)量信☔息(xī)，由瞬時(shí)流量、流(liu)速、百分(fen)比、報警(jing)狀态等(děng)參數進(jìn)行反映(ying)，參數存(cún)放地址(zhi)如下表(biao)：

　　定義如(rú)下：讀取(qu)流量信(xin)息時，主(zhu)機發出(chū)功能編(biān)碼03：讀取(qu)輸入💘寄(ji)存器值(zhí)。參數存(cun)放首址(zhi)對應輸(shu)入寄存(cun)器首址(zhi)🤞的低字(zì)節。主機(ji)發送命(mìng)令格式(shi)如下：
　　從(cong)機地址(zhi)(1Byte)+功能編(biān)碼(1Byte)+輸入(rù)寄存器(qì)首址(2Byte)+輸(shu)入寄存(cún)器個數(shu)(2Byte)+CRC校驗🏃值(zhí)(2Byte),從機地(dì)址值範(fàn)圍在1-99；
　　輸(shū)入寄存(cún)器高字(zi)節全部(bù)是0，低字(zi)節範圍(wei)在01~09，對應(yīng)上面表(biǎo)格中參(cān)數存放(fang)首址。輸(shū)入寄存(cún)器個數(shù)高字節(jie)是0，低字(zì)節是3,從(cóng)機回應(ying)格式如(rú)下：
　　從機(jī)地址(1Byte)+功(gong)能編碼(ma)(1Byte)+讀出的(de)字節個(ge)數(1Byte)+字節(jiē)内容(6Byte)+CRC校(xiào)驗🍉值(2Byte),返(fan)回🐕的🔞參(cān)數占6個(gè)字節，故(gù)字節個(gè)數是6。
　　注(zhu)：讀取流(liu)量信息(xī)時，對瞬(shun)時流量(liang)、流速、百(bai)分比、報(bào)警狀态(tài)等參數(shù)，用戶可(kě)以分别(bie)讀取，即(jí)一次隻(zhī)讀取一(yī)個參數(shù)。用戶也(yě)可以‼️一(yi)次🌍性讀(du)取所有(you)的8個參(can)數或一(yi)次讀🤟取(qǔ)其中的(de)幾個參(cān)數。讀出(chu)的流量(liang)信息有(yǒu)兩種表(biǎo)示方🌈法(fa)：整形數(shù)表示法(fa)和浮點(diǎn)數表示(shi)法。如沒(mei)有特殊(shū)聲明，儀(yí)表一般(ban)采用整(zhěng)形數據(jù)進行傳(chuán)輸。
詳細(xi)信息結(jié)構定義(yì)如下：
1）瞬(shùn)時流量(liàng)信息定(ding)義
主機(jī)發送：
01H03H00H01H00H03H54H0BH
從(cóng)機響應(yīng)：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高
　　如(ru)果數據(jù)以整形(xing)數格式(shì)進行傳(chuán)輸，則D0、D1代(dài)表瞬時(shi)流量整(zhěng)🌂數部🔆分(fèn)的高4位(wei)（16進制），D2、D3代(dai)表瞬時(shi)流量整(zhěng)數部分(fen)的低4位(wèi)（16進制），D4、D5代(dài)表瞬時(shí)流量小(xiǎo)數部分(fen)值（16進制(zhì)）。
2）流速信(xin)息定義(yi)
主機發(fa)送：
01H03H00H04H00H03H44H0AH
從機(jī)響應：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低(dī)CRC16高
　　如果(guǒ)數據以(yi)整形數(shù)格式進(jìn)行傳輸(shū)，則D0、D1代表(biǎo)流速整(zheng)數部🚶分(fèn)的🍓高4位(wei)（16進制），D2、D3代(dài)表流速(sù)整數部(bù)分的低(di)4位（16進制(zhi)），D4、D5代表流(liu)✉️速小數(shù)部📧分值(zhi)（16進制）。
3）正(zheng)向總量(liàng)信息定(ding)義
主機(jī)發送：
01H03H00H0DH00H03H94H08H
從(cong)機響應(yīng)
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高
　　如(ru)果數據(jù)以整形(xing)數格式(shì)進行傳(chuán)輸，則将(jiang)D0、D1由16進制(zhi)轉換成(chéng)10進制X0X1X2X3，将(jiang)D2、D3由16進制(zhi)轉換成(cheng)10進制X4X5X6X7，将(jiang)D4、D5由16進制(zhì)轉換成(chéng)10進制💞X8X9X10X11，數(shu)據由X0X1X2X3X4X5X6X7X8X9組(zǔ)成，小數(shu)點✊位置(zhì)和累計(jì)單位由(you)X10X11決定。

舉(jǔ)例說明(ming)如下：
如(ru)接收到(dao)的數據(ju)是
01H04H06H00H22H16430C84686B
則0022（16進(jìn)制）=34（十進(jìn)制）
則1643（16進(jìn)制）=5699（十進(jìn)制）
則0C84（16進(jin)制）=3204（十進(jìn)制）
則數(shù)據可表(biǎo)示爲34569932，04是(shì)小數點(dian)位數，查(cha)表爲0.001m3，故(gù)實際數(shù)據爲34569.932m3。
4）反(fan)向總量(liang)信息定(dìng)義
主機(jī)發送：
01H03H00H10H00H03H04H0EH
從(cóng)機響應(ying)：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高
數(shu)據表示(shi)方法和(hé)正向總(zǒng)量一樣(yang)。
5）報警狀(zhuàng)态信息(xī)定義
主(zhu)機發送(song)：
01H03H00H16H00H03HE4H0FH
從機響(xiang)應：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高(gao)
　　如果數(shù)據以整(zhěng)形數格(ge)式進行(háng)傳輸，則(zé)D2、D3代表報(bào)警狀☁️态(tai)整🌂數值(zhí)(十㊙️六進(jin)制)，D0、D1、D4、D5保留(liú)。
　　報警狀(zhuàng)态的值(zhí)範圍不(bu)會超過(guò)1024，用二進(jìn)制位表(biao)示爲：Bit9Bit8Bit7Bit6Bit5Bit4BIT3bit2Bit1Bit0，分(fèn)别定義(yi)如下：
位(wèi)定義：Bitx=0無(wu)警狀态(tài)；Bitx=1報警狀(zhuàng)态；

3基于(yu)Modbus協議的(de)電磁流(liú)量計參(can)數讀取(qu)
基于Modbus協(xié)議的電(dian)磁流量(liàng)計在進(jìn)行參數(shu)讀取時(shi)，可以先(xiān)定義⚽


現(xiàn)場儀表(biao)的各個(gè)參數，參(cān)數編号(hào)定義如(rú)下：
3．1語言(yán)選擇
參(can)數值=0：中(zhōng)文
參數(shu)值=1：英文(wen)
3．2流量量(liang)程設置(zhì):0～65535。
4電磁流(liú)量計Modbus通(tong)訊的安(ān)裝與布(bu)線
電磁(cí)流量計(jì)按照RS-485串(chuàn)口方式(shi)進行布(bu)線和連(lian)接，按照(zhao)☎️下圖方(fāng)式進行(hang)連接：

　　工控機(jī)或PC機通(tong)過串口(kou)連接到(dào)RS232/RS485轉換器(qi)，轉換器(qì)的+A、+B分别(bie)連🌏接到(dao)☂️各個電(diàn)磁流量(liàng)計。
　　如果(guǒ)是 分體(ti)式電磁(ci)流量計(jì) ，将RS232/RS485轉換(huan)器的+A、+B分(fen)别和電(dian)磁流量(liàng)計的A2、B2相(xiang)連接，如(ru)果接線(xian)🤞較👌長，連(lián)接的儀(yí)表較多(duō)，有必要(yao)在遠端(duān)加一個(gè)100Ω-200Ω的匹配(pei)電阻。
　　如(ru)果是 一(yi)體式電(dian)磁流量(liàng)計 ，将RS232/RS485轉(zhuǎn)換器的(de)+A、+B分别和(hé)電磁流(liu)量計的(de)TRX+、TRX-相連接(jiē)，如果接(jiē)線💜較長(zhǎng)，連接的(de)儀表較(jiào)多，有必(bì)要在遠(yuǎn)端加一(yi)個100Ω-200Ω的匹(pǐ)配電阻(zǔ)。
5電磁流(liu)量計的(de)Modbus通訊測(ce)試
　　如果(guo)用戶需(xu)要和現(xiàn)場儀表(biao)進行MODBUS通(tōng)訊，可以(yǐ)安裝測(ce)試程序(xu)進行測(cè)試，利用(yong)測試應(ying)用程序(xu)MODBUSV1.0及通訊(xun)範例源(yuán)程序（VB）進(jìn)行通訊(xùn)測試。
　　用(yòng)戶在應(ying)用MODNUS之前(qián)應該仔(zǎi)細閱讀(du)電磁流(liu)量計MODBUS通(tong)訊協☂️議(yi)，這樣上(shàng)位機才(cai)能正确(què)的讀、寫(xiě)電磁流(liu)量計的(de)相關參(can)數👌。測試(shi)時，打開(kai)測試應(yīng)用程序(xù)MODBUSV1.0，如下圖(tu)：
如果RS232/RS485轉(zhuǎn)換器輸(shu)出是與(yu)多台電(dian)磁流量(liàng)計相連(lián)接，首先(xian)應該注(zhù)意的是(shi)：
1）必須将(jiāng)每一台(tái)電磁流(liu)量計設(she)置爲不(bu)同的地(di)址，地址(zhi)範圍是(shì)01-32。地💋址如(ru)果重複(fú)，通訊很(hěn)容易出(chu)錯。

2）記住(zhu)每一台(tái)電磁流(liu)量計的(de)通訊速(sù)度。通訊(xùn)速度的(de)波特率(lǜ)包括600、1200、2400、4800、9600、14400、19200。每(mei)一台電(dian)磁流量(liàng)計的通(tong)訊速度(du)應該盡(jìn)量一緻(zhi)，這樣操(cāo)作方便(bian)，也減少(shao)了出錯(cuò)的幾率(lǜ)。
連接完(wan)畢後，操(cāo)作如下(xia)：
　　如果連(lián)接的儀(yí)表中有(you)一台儀(yi)表地址(zhi)是02，通訊(xun)速度是(shì)❌19200，則首先(xiān)在測試(shì)畫面的(de)左面，在(zai)通訊速(sù)度的列(lie)表🛀框中(zhong)選擇19200，在(zai)設🍉備地(dì)址的列(lie)表框中(zhong)選擇02；此(cǐ)時在右(you)邊的空(kōng)白框中(zhōng)就會有(yǒu)數據顯(xian)示。點擊(jī)顯示刷(shuā)新按扭(niǔ)，會對右(yòu)邊的數(shù)據進行(háng)瞬間清(qing)屏。
如果(guo)要對02号(hao)儀表的(de)鍵盤參(cān)數進行(háng)讀、寫，可(kě)點擊左(zuǒ)邊的讀(du)/寫參數(shù)按扭，彈(dan)出下圖(tú)：
寫參數(shu)時，可在(zài)下拉列(liè)表框中(zhong)選擇，或(huo)在文本(ben)框中輸(shū)入參數(shù)👨‍❤️‍👨。參🚶‍♀️數下(xia)面有提(ti)示，輸入(ru)不能超(chao)過範圍(wéi)。

6結束語(yu)
　　目前中(zhong)國對于(yu)環境治(zhi)理的重(zhong)視程度(du)日益增(zeng)強，其中(zhong)🚶‍♀️污水✊處(chù)理是重(zhòng)中之重(zhong)。[3]在污水(shui)計量中(zhong)起到關(guan)鍵作用(yong)的流量(liang)計就顯(xiǎn)得非常(chang)重要，爲(wèi)了保證(zheng)計量數(shù)據的穩(wěn)定性、可(ke)靠性和(hé)精确性(xing)，采用串(chuan)口方式(shi)基于Modbus協(xié)議進行(háng)數據通(tōng)訊的優(yōu)勢就尤(yóu)爲突出(chu)。這種串(chuàn)口🛀通訊(xun)方式，必(bì)将在今(jin)後污水(shui)處理廠(chang)的自動(dong)化系統(tong)和信息(xi)集成系(xi)統中，應(ying)用的更(geng)加廣泛(fan)。

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