摘(zhai)要:文章介(jie)紹了金屬(shu)管浮子流(liu)量計
硬件(jian)設計及基(ji)于Modbus的通訊(xun)系統,并将(jiang)modbus協議應用(yong)到傳統儀(yi)表_上🔴,使得(de)儀表具有(you)了真正智(zhi)能的意義(yi)，同時也爲(wei)🆚今後實現(xian)數字化組(zu)網提供了(le)接口。
金屬(shu)管浮子流(liu)量計具有(you)抗幹擾能(neng)力強,使用(yong)壽命長，可(ke)💛以在高💜黏(nian)度酸、堿、粉(fen)塵振動等(deng)惡劣環境(jing)下工作,在(zai)石油、化工(gong)、冶金🍉電力(li)食品醫藥(yao)給排水.等(deng)多個行業(ye)得🧡到了廣(guang)泛應用。.
基(ji)于Modbus協議的(de)金屬管浮(fu)子流量計(ji)。通過選擇(ze)低功耗的(de)微處理器(qi)和通訊芯(xin)片,将具有(you)開放協議(yi)的Modbus協議移(yi)植到傳統(tong)的金屬管(guan)浮子流量(liang)計中,使得(de)儀表具有(you)現場😄總線(xian)組網功能(neng)。該流量計(ji)具有結構(gou)簡單、精⛱️度(du)高、功耗低(di)等特點，可(ke)廣泛用于(yu)工業測量(liang)。
1流量計硬(ying)件設計
浮(fu)子流量計(ji)的浮子位(wei)移與流量(liang)之間存在(zai)明确對💃🏻應(ying)的🍉函數關(guan)系，測出浮(fu)子位移即(ji)可确定流(liu)量大小🔴。由(you)于流量計(ji)的浮子位(wei)移不能直(zhi)接讀出,所(suo)以,将磁⚽鋼(gang)封入浮子(zi)内🐕，由設在(zai)轉換器内(nei)的磁🈲耦合(he)機構得到(dao)浮子位移(yi),并由位移(yi)傳感器将(jiang)與流量對(dui)應的浮子(zi)位移轉換(huan)成電信号(hao),經處理後(hou)送入單片(pian)機。
本系統(tong)使用高性(xing)能低功耗(hao)16位微處理(li)器MSP430fe425作爲流(liu)量計👉的中(zhong)心部件。它(ta)内部含有(you)16位Ab,并具有(you)FLASH存儲器,這(zhe)樣不需🆚外(wai)擴A/D就可實(shi)現對流👉量(liang)信号的采(cai)集,以及表(biao)校♌和設定(ding)數據的存(cun)儲。
2基于Modbus的(de)通訊系統(tong)
2.1Modbus通訊協議(yi)概述
Modbus協議(yi)是應用于(yu)電子控制(zhi)器上的-種(zhong)通用協議(yi)。通過此💛協(xie)議，控制💋器(qi)相互之間(jian)控制器經(jing)由網絡(例(li)如以太網(wang))和其他設(she)備之間可(ke)㊙️以通信。它(ta)已經成爲(wei)一通用工(gong)業标準。有(you)了它,不同(tong)廠商生産(chan)的控制設(she)備可以連(lian)成工業網(wang)絡,進行集(ji)中監控,減(jian)少了㊙️人力(li)成本，提高(gao)了生産效(xiao)率。
Modbus協議采(cai)用主從工(gong)作方式，允(yun)許一台主(zhu)機和多台(tai)從機通信(xin),每💃🏻台☔從機(ji)地址由用(yong)戶設定，地(di)址範圍爲(wei)1~255。通信采⛱️用(yong)命令,應答(da)方式，每🎯一(yi)-種命:令幀(zhen)都對應一(yi)-個👉應答幀(zhen)。命令幀由(you)主機發出(chu)，所😍有從機(ji)都将收到(dao)報文,但隻(zhi)有被尋址(zhi)的從機才(cai)會響應命(ming)令,返回相(xiang)應😄的應答(da)幀。如果命(ming)令幀中尋(xun)址地址爲(wei)0,則視爲全(quan)局🧑🏽🤝🧑🏻廣播,所(suo)有從機😄把(ba)它當一條(tiao)命🔞令執行(hang),不返回應(ying)答㊙️幀。
2.2Modbus網絡(luo)通訊傳輸(shu)模式
Modbus網絡(luo)通訊可以(yi)設置爲兩(liang)種傳輸模(mo)式:ASCII模式或(huo)RTU(RenoteTeminalUnit)模式。流🤟量(liang)計⁉️采用的(de)是RTU模式。RTU模(mo)式主要優(you)點是:在同(tong)樣的波特(te)率下可比(bi)♈ASCII方式傳送(song)更多的數(shu)據。
RTU模式中(zhong)字節的格(ge)式如下:
編(bian)碼系統:8位(wei)二進制，十(shi)六進制0-9,A-F。
數(shu)據位:1個起(qi)始位;8個數(shu)據位;奇/偶(ou)校驗時1個(ge)停止位,無(wu)奇偶校驗(yan)👨❤️👨時2個停止(zhi)位。
錯誤校(xiao)驗區:循環(huan)冗餘校驗(yan)(CRC)。
開始和終(zhong)止都需要(yao)至少35個字(zi)符時間的(de)停頓間隔(ge)。
2.3Modbus功能碼
Modbus定(ding)義的功能(neng)代碼範圍(wei)爲1~127,不同功(gong)能的設備(bei)往往隻使(shi)用其中的(de)一部分。在(zai)主機要求(qiu)傳輸中,功(gong)能代碼☎️告(gao)訴從機要(yao)執行一🏃🏻一(yi)個什麽動(dong)作。在從機(ji)響應傳輸(shu)中，如果從(cong)機發送的(de)功能代碼(ma)與主機發(fa)送的功能(neng)代碼相同(tong),則表明從(cong)機已執行(hang)所要求的(de)功能;如果(guo)不同則表(biao)明從機沒(mei)有執行所(suo)要求的功(gong)能，返回了(le)一個錯誤(wu)信息。
流量(liang)計設計在(zai)通訊過程(cheng)中用03H(讀取(qu)内部寄存(cun)内容🐅和10H（刷(shua)新多個寄(ji)存器内容(rong)）兩個功能(neng)。
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應用
流量(liang)計通過亞(ya)控組态王(wang)可将現場(chang)變送器的(de)瞬時流量(liang)🤟和累計流(liu)量讀上來(lai)。通訊功能(neng)協議符合(he)基于RS-485的RTU格(ge)式Modbus通訊協(xie)議，用戶可(ke)根據下位(wei)機的具體(ti)要求🥵,修改(gai)不同寄存(cun)器的内容(rong)。下位機具(ju)有AD采集、4-20mA模(mo)拟輸出瞬(shun)時、累計流(liu)量顯示功(gong)能設定數(shu)據備份數(shu)據恢㊙️複等(deng)功能，下位(wei)機的地址(zhi)可由用戶(hu)在.上、下位(wei)機設☔定。如(ru)果在通🔞訊(xun)過程中有(you)設備斷線(xian)，組态王經(jing)過兩次查(cha)詢未🔴果,将(jiang)送出問号(hao),并繼續與(yu)其他設備(bei)通訊。通過(guo)設定可定(ding)時查🔞詢故(gu)障設備是(shi)否💃恢複通(tong)訊。
經現場(chang)測試，該流(liu)量計的瞬(shun)間流量精(jing)度基本誤(wu)差:0.3125%，回🏃♀️差:0.375%;累(lei)計精度不(bu)超過10%，且通(tong)過溫度測(ce)試發現，溫(wen)度變化對(dui)變👣送器電(dian)流🏃♂️輸出影(ying)響不大。
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