摘要(yào):文章介紹(shao)了金屬管(guǎn)浮子流量(liang)計 硬件設(she)計及基于(yú)Modbus的通訊系(xì)統,并将modbus協(xie)議應用到(dao)傳統🔴儀表(biao)_上,使得儀(yi)表具有了(le)真正智能(neng)的意義，同(tong)時也爲今(jin)後實現數(shu)字化組網(wang)提供了接(jiē)口。
　　金屬管(guan)浮子流量(liang)計具有抗(kang)幹擾能力(li)強,使用壽(shòu)命長，可以(yǐ)在🌈高黏度(du)酸、堿、粉塵(chen)振動等惡(e)劣環境下(xia)工👨‍❤️‍👨作,在石(shi)油、化工、冶(yě)金電力食(shi)品醫藥給(gei)排水.等多(duo)個行業得(dé)到了廣泛(fàn)應用。.
　　基于(yú)Modbus協議的金(jin)屬管浮子(zi)流量計。通(tōng)過選擇低(di)功耗🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的微(wēi)處理器和(hé)通訊芯片(pian),将具有開(kāi)放協議的(de)Modbus協議移植(zhí)😄到傳統的(de)🏃‍♀️金屬管浮(fu)子流量計(jì)中,使得儀(yi)表具👣有現(xian)場總線組(zu)網功能。該(gai)流量計具(jù)有結構簡(jiǎn)單、精度高(gao)、功耗低等(děng)特點㊙️，可廣(guang)泛用于工(gōng)業測❓量。
1流(liú)量計硬件(jiàn)設計
　　浮子(zǐ)流量計的(de)浮子位移(yi)與流量之(zhi)間存在明(ming)确對應的(de)函數🔆關系(xì)，測出浮子(zi)位移即可(ke)确定流量(liàng)大小。由于(yu)流量計的(de)浮子位移(yi)不能直接(jiē)讀出,所以(yǐ),将磁鋼封(fēng)入浮子内(nèi)，由設在轉(zhuan)換器内的(de)磁耦合機(ji)構得到浮(fú)子位移,并(bing)由位💜移傳(chuan)感器将與(yu)流量對應(yīng)的浮子位(wèi)移轉換成(cheng)電信号,經(jing)處理後送(sòng)入單片機(jī)。
 
　　本系統使(shi)用高性能(neng)低功耗16位(wèi)微處理器(qi)MSP430fe425作爲流量(liàng)☀️計🈲的中心(xīn)部件。它内(nèi)部含有16位(wèi)Ab,并具有FLASH存(cun)儲器,這樣(yang)不需外擴(kuò)A/D就可實現(xiàn)對流量信(xin)号的采集(jí),以及表校(xiào)和設定數(shù)據的存儲(chu)。
2基于Modbus的通(tong)訊系統
2.1Modbus通(tong)訊協議概(gài)述
　　Modbus協議是(shì)應用于電(diàn)子控制器(qì)上的-種通(tong)用協議。通(tong)過此協議(yi)，控制器相(xiàng)互之間控(kong)制器經由(you)網絡(例如(rú)以太網)和(hé)其☔他設備(bèi)之間可以(yi)通信。它已(yǐ)經成爲一(yī)通用工業(ye)标準。有了(le)它,不同廠(chǎng)商生産的(de)控制設備(bei)可以連成(cheng)工業網絡(luo),進行集中(zhong)監控,減少(shǎo)了人力成(cheng)本，提高了(le)生産🌈效率(lü)。
　　Modbus協議采用(yòng)主從工作(zuò)方式，允許(xǔ)一台主機(ji)和多台從(cóng)機通信,每(měi)🔅台✊從機地(di)址由用戶(hù)設定，地址(zhi)範圍爲1~255。通(tōng)信采用命(ming)令,應答方(fāng)式，每一-種(zhong)命:令幀都(dou)對應一-個(ge)應答幀。命(mìng)令幀由主(zhu)機發出，所(suǒ)有從機🐆都(dou)将收到報(bao)文,但隻有(you)被尋址的(de)從機才會(hui)響應命令(ling),返回相應(yīng)⭐的應答幀(zhēn)。如果命令(ling)幀中✍️尋址(zhǐ)地址爲0,則(zé)視爲全局(ju)廣播,所有(you)從💞機把它(tā)當一條命(ming)令執行,不(bu)返回應答(dá)幀。
2.2Modbus網絡通(tōng)訊傳輸模(mo)式
　　Modbus網絡通(tōng)訊可以設(she)置爲兩種(zhong)傳輸模式(shi):ASCII模式或RTU(RenoteTeminalUnit)模(mo)式。流量計(jì)采用的是(shì)RTU模式。RTU模式(shì)主要優點(diǎn)是:在同樣(yàng)的‼️波特率(lü)下可比ASCII方(fāng)式🆚傳送更(geng)多的數據(ju)。
RTU模式中字(zi)節的格式(shi)如下:
編碼(ma)系統:8位二(er)進制，十六(liu)進制0-9,A-F。
數據(jù)位:1個起始(shi)位;8個數據(jù)位;奇/偶校(xiào)驗時1個停(tíng)止位❓,無奇(qi)⛷️偶⚽校驗🛀時(shí)2個停止位(wei)。
錯誤校驗(yan)區:循環冗(rong)餘校驗(CRC)。
 
開(kāi)始和終止(zhi)都需要至(zhì)少35個字符(fú)時間的停(ting)頓間隔。
2.3Modbus功(gong)能碼
　　Modbus定義(yì)的功能代(dai)碼範圍爲(wèi)1~127,不同功能(neng)的設備往(wang)往隻使用(yòng)其中的一(yi)部分。在主(zhǔ)機要求傳(chuan)輸中,功能(neng)代碼告訴(sù)從機要執(zhi)行一一個(ge)什麽動作(zuò)。在從機響(xiang)應傳輸中(zhōng)，如🏃‍♀️果從機(jī)發送的功(gōng)能代碼與(yǔ)主機發送(song)的功能代(dài)碼相💃同,則(ze)表明🔞從機(jī)已執❌行所(suo)要求的功(gong)能;如果不(bú)同則表明(ming)從機沒有(yǒu)㊙️執行所要(yào)求的功能(néng)，返回了一(yi)個錯誤♌信(xìn)息。
 
　　流量計(ji)設計在通(tong)訊過程中(zhōng)用03H(讀取内(nei)部寄存内(nèi)容和🔱10H（刷新(xin)多個寄存(cún)器内容）兩(liang)個功能。

1. 應(yīng)用

 
　　流量計(jì)通過亞控(kòng)組态王可(kě)将現場變(biàn)送器的瞬(shùn)時🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流🏃量和(hé)累計流量(liang)讀上來。通(tōng)訊功能協(xie)議符合基(jī)于RS-485的RTU格式(shì)Modbus通訊協議(yì)，用戶可根(gēn)據下位機(ji)的具體要(yào)求,修改不(bú)同寄存器(qì)的内容。下(xià)位機具有(yǒu)AD采集、4-20mA模拟(nǐ)輸出瞬時(shi)、累計流量(liang)顯🈚示功能(néng)設♉定數據(jù)備份數據(jù)恢🐪複等功(gong)能，下位機(ji)的地址🛀可(kě)由用戶在(zai).上、下位機(ji)設定。如果(guo)在通訊過(guò)程中有設(shè)備斷線，組(zǔ)态王經過(guo)兩次查詢(xún)未🐕果,将送(sòng)出問号,并(bìng)繼續與其(qi)他設備通(tong)訊。通過設(shè)定可定時(shi)查詢故障(zhang)設備是否(fǒu)恢複通訊(xùn)。
　　經現場測(ce)試，該流量(liang)計的瞬間(jian)流量精度(dù)基本誤差(cha):0.3125%，回差:0.375%;累計(ji)精度不超(chāo)過10%，且通過(guo)溫度測試(shì)發現，溫度(dù)變化對變(bian)送器電流(liú)輸出影響(xiang)不大。

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