【摘要(yao)】本文分(fen)析了基(ji)于Modbus協議(yi)的電磁(cí)流量計(ji) 通訊在(zai)污水計(ji)量中的(de)應用，通(tōng)過RS-485串口(kǒu)連接，進(jìn)行相關(guan)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(kě)靠性和(he)❤️正确率(lǜ)。
0引言
　　随(sui)着中國(guó)城市經(jīng)濟的發(fa)展，無論(lùn)是生活(huo)污水量(liang)還是工(gong)業污水(shui)💁量都出(chu)現了較(jiào)快增長(zhang)的态勢(shì)，使得水(shui)環境🐉污(wū)染和水(shuǐ)環境質(zhi)量下降(jiàng)的趨勢(shì)也在不(bu)斷加劇(jù)。因此，國(guó)家加強(qiang)了對污(wu)水處🐇理(lǐ)的投資(zi)，興建和(hé)投運了(le)大量的(de)污水處(chu)理廠，從(cóng)而改善(shan)我們所(suǒ)處的生(sheng)态環境(jing)。如何保(bǎo)證污水(shuǐ)處理的(de)水質、水(shuǐ)量達到(dao)國家🧑🏾‍🤝‍🧑🏼排(pái)放标準(zhǔn)，這就對(duì)計量檢(jiǎn)測儀表(biao)的配置(zhì)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(zhǔn)确🚶的儀(yí)表👄逐漸(jiàn)推廣和(hé)普及。在(zài)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(tǒng)中，電磁(ci)流量計(ji)采用4-20mA（傳(chuán)送模拟(ni)量信息(xī)）或🐇24VDC（傳送(sòng)開關量(liàng)信息）信(xìn)号進行(hang)通訊傳(chuan)輸，很多(duo)現場層(céng)流量計(ji)與控制(zhì)器之間(jiān)的連接(jiē)是一對(dui)一（一個(ge)I/O點對設(she)備的一(yī)個測❓控(kòng)點）所謂(wèi)I/O接💃線方(fang)式。但是(shi)這樣的(de)系統存(cun)在一些(xiē)明顯的(de)缺🈲點，那(na)就是信(xìn)息👈集成(cheng)能力不(bu)強；系統(tǒng)不開放(fang)、可集成(cheng)性差、專(zhuan)業性不(bú)強；可靠(kào)性不易(yì)保證；可(kě)維護性(xing)不高等(deng)。
如果現(xian)場層設(shè)備配有(yǒu)串行數(shu)據接口(kǒu)（如RS-232/485），控制(zhi)器就可(kě)以按接(jiē)口🧑🏽‍🤝‍🧑🏻規定(ding)協議，通(tong)過串行(hang)通信方(fang)式（而不(bu)是I/O方式(shi)）完成💛對(duì)現場設(shè)備的♍監(jiān)控。[1]如果(guǒ)設想全(quán)部或大(da)部分現(xiàn)場設備(bèi)都具有(yǒu)串行通(tong)信接口(kou)❄️并具有(you)統一的(de)通信協(xie)議，控制(zhi)器隻需(xū)一根通(tong)信電纜(lǎn)就可将(jiāng)分🐕散的(de)現場設(she)備連接(jie)，完成對(duì)所有現(xian)場設備(bèi)的監控(kòng)，這就是(shi)所說的(de)🌂采用現(xian)場總線(xiàn)技術。
1Modbus協(xie)議在電(diàn)磁流量(liàng)計通訊(xùn)中實現(xian)的簡介(jiè)
　　目前，污(wu)水處理(lǐ)廠所用(yong)的電磁(cí)流量計(jì)大部分(fèn)都配有(yǒu)串🧑🏽‍🤝‍🧑🏻行數(shù)🌈據接口(kou)（如RS-232/485），并且(qiě)接口支(zhī)持MODBUS總線(xian)協議。一(yi)般電磁(ci)流量轉(zhuan)換器MODBUS通(tōng)訊采用(yòng)标準MODBUS通(tōng)訊協議(yi)，MODBUS模塊和(he)上位機(jī)進行通(tōng)訊的波(bo)特率爲(wèi)㊙️600–19200，波特率(lü)設備地(dì)址可以(yi)通過鍵(jiàn)💛盤進行(háng)設🛀🏻置。通(tōng)訊由主(zhǔ)機發起(qǐ)，主機首(shǒu)先發送(sòng)消息幀(zhen)，消息幀(zhen)的發送(song)間隔必(bi)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(yi)個字節(jiē)是設備(bei)地址，從(cong)設備不(bu)斷的偵(zhen)測網絡(luò)總🔴線當(dang)接收到(dao)第一🐉個(ge)字節，每(mei)一個設(she)備都進(jìn)行解碼(mǎ)以判斷(duàn)是否是(shi)發往自(zi)己的消(xiao)息幀；接(jie)🤟收到一(yī)個字符(fu)之後，如(rú)果停頓(dùn)時間超(chao)過3.5個以(yǐ)🈲上字符(fú)的發送(sòng)時間，标(biao)志着前(qian)一🚩個消(xiāo)息幀發(fā)送結束(shù)，一個新(xīn)的消息(xi)幀在此(ci)停頓後(hou)開始。字(zì)符間隔(ge)不能大(da)于👉一個(gè)字符，否(fǒu)則認爲(wei)是一條(tiáo)新的消(xiao)息幀開(kai)始，老的(de)消息幀(zhēn)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(tong)訊方式(shi)。RTU(REMOTETERMINALUNIT)方式通(tong)訊采用(yong)8位字節(jiē)🌈的二進(jin)制數據(jù)通訊，數(shù)據校驗(yan)采用CRC循(xún)環冗餘(yu)校驗，通(tong)訊速度(du)較快；ASCII方(fāng)🛀🏻式采用(yong)7位ASCII碼進(jin)行通訊(xùn)，數據校(xiao)驗采用(yong)LRC邏輯冗(rǒng)餘校驗(yan)，通訊速(su)率較慢(man)。針對MODBUS在(zài)電磁流(liu)量轉換(huàn)器上的(de)應用，在(zai)MODBUS的功能(néng)碼中，不(bu)同公司(sī)采用不(bú)同的方(fang)式實現(xiàn)，有的公(gōng)司隻用(yòng)了3個功(gong)能碼：03、04、06。03号(hao)功能碼(ma)主要用(yong)來讀取(qu)流量信(xin)息，包括(kuò)瞬時流(liu)量、流速(su)、流量百(bǎi)分比、電(diàn)極電阻(zu)、正向累(lèi)計☎️、反向(xiang)累計、儀(yi)表口♻️徑(jìng)、報警狀(zhuàng)态等；04号(hao)功能碼(ma)用來讀(du)取鍵盤(pan)參數，06号(hao)功能碼(ma)用來設(she)置鍵盤(pán)參數。
2基(ji)于Modbus協議(yì)的電磁(ci)流量計(jì)信息讀(du)取
　　在污(wū)水處理(lǐ)廠和運(yùn)行泵站(zhan)中作爲(wei)污水計(jì)量的儀(yi)表，電磁(ci)流量計(ji)信息的(de)讀取就(jiu)顯得異(yì)常重要(yào)。現場儀(yi)表的流(liu)🚶量信息(xi)，由瞬時(shi)流量、流(liu)速、百分(fèn)比、報警(jǐng)狀态等(děng)參🛀數進(jin)行反映(ying)，參數存(cún)放地址(zhi)如下表(biao)：

　　定義如(ru)下：讀取(qu)流量信(xìn)息時，主(zhu)機發出(chu)功能編(biān)碼03：讀取(qu)輸入寄(ji)存器值(zhi)。參數存(cun)放首址(zhǐ)對應輸(shū)入寄存(cún)器🤟首址(zhǐ)🤞的低字(zì)節。主機(jī)發送✏️命(ming)令格式(shì)如下：
　　從(cóng)機地址(zhǐ)(1Byte)+功能編(bian)碼(1Byte)+輸入(rù)寄存器(qi)首址(2Byte)+輸(shu)入寄存(cún)器👣個數(shù)㊙️(2Byte)+CRC校驗值(zhi)❗(2Byte),從機地(di)址值範(fàn)圍在1-99；
　　輸(shu)入寄存(cun)器高字(zì)節全部(bu)是0，低字(zi)節範圍(wéi)在01~09，對應(yīng)上面表(biǎo)格🌂中參(cān)數存放(fàng)首址。輸(shu)入寄存(cún)器個數(shu)高字節(jiē)是0，低字(zi)節💯是3,從(cóng)機回應(yīng)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(gè)數(1Byte)+字節(jie)内容(6Byte)+CRC校(xiao)驗值(2Byte),返(fan)回的參(can)數占6個(gè)字節，故(gù)字節個(ge)數是6。
　　注(zhù)：讀取流(liú)量信息(xī)時，對瞬(shun)時流量(liang)、流速、百(bǎi)分比、報(bào)警狀态(tai)等🔴參數(shù)，用戶可(ke)以分别(bié)讀取，即(ji)一次隻(zhi)讀取一(yi)個參數(shu)。用🈲戶也(ye)可以🔆一(yī)次性讀(du)取所有(you)的8個參(cān)數或🚶‍♀️一(yī)次讀取(qu)其中的(de)幾個✏️參(can)數。讀出(chu)的流量(liàng)信息有(yǒu)兩㊙️種表(biao)示方法(fǎ)：整形數(shu)表示法(fǎ)和浮點(dian)數表示(shì)法。如沒(mei)有特殊(shu)聲明，儀(yí)表一般(ban)采📞用整(zheng)形數據(ju)⛷️進行傳(chuán)輸。
詳細(xì)信息結(jie)構定義(yi)如下：
1）瞬(shùn)時流量(liàng)信息定(ding)義
主機(ji)發送：
01H03H00H01H00H03H54H0BH
從(cóng)機響應(ying)：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高
　　如(ru)果數據(jù)以整形(xing)數格式(shi)進行傳(chuán)輸，則D0、D1代(dài)表瞬時(shi)流量整(zhěng)數部分(fen)的高4位(wei)（16進制），D2、D3代(dai)表瞬時(shi)流量整(zheng)數部分(fèn)的低👄4位(wèi)（16進制），D4、D5代(dài)表瞬時(shí)流量小(xiao)數部分(fen)值（16進制(zhi)）。
2）流速信(xin)息定義(yì)
主機發(fa)送：
01H03H00H04H00H03H44H0AH
從機(ji)響應：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低(dī)CRC16高
　　如果(guǒ)數據以(yǐ)整形數(shù)格式進(jin)行傳輸(shu)，則D0、D1代表(biao)流速整(zheng)數⛷️部分(fen)的高4位(wèi)（16進制），D2、D3代(dài)表流速(sù)整數部(bù)分的低(dī)4位（16進制(zhi)），D4、D5代表流(liu)速小數(shù)部分值(zhí)（16進制）。
3）正(zhèng)向總量(liàng)信息定(ding)義
主機(jī)發送：
01H03H00H0DH00H03H94H08H
從(cóng)機響應(yīng)
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高
　　如(rú)果數據(ju)以整形(xing)數格式(shi)進行傳(chuán)輸，則将(jiāng)D0、D1由16進制(zhi)轉☎️換成(chéng)10進制X0X1X2X3，将(jiāng)D2、D3由16進制(zhi)轉換成(cheng)10進制X4X5X6X7，将(jiāng)D4、D5由16進制(zhì)轉換成(cheng)😍10進制X8X9X10X11，數(shu)據由X0X1X2X3X4X5X6X7X8X9組(zǔ)成，小🔞數(shù)點㊙️位置(zhi)和累計(ji)單位由(yóu)X10X11決定。

舉(jǔ)例說明(ming)如下：
如(rú)接收到(dào)的數據(ju)是
01H04H06H00H22H16430C84686B
則0022（16進(jìn)制）=34（十進(jin)制）
則1643（16進(jìn)制）=5699（十進(jin)制）
則0C84（16進(jìn)制）=3204（十進(jin)制）
則數(shù)據可表(biǎo)示爲34569932，04是(shi)小數點(diǎn)位數，查(cha)表爲0.001m3，故(gù)實際數(shu)據爲34569.932m3。
4）反(fǎn)向總量(liang)信息定(dìng)義
主機(jī)發送：
01H03H00H10H00H03H04H0EH
從(cong)機響應(yīng)：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高
數(shu)據表示(shì)方法和(he)正向總(zong)量一樣(yang)。
5）報警狀(zhuang)态信息(xī)定義
主(zhu)機發送(song)：
01H03H00H16H00H03HE4H0FH
從機響(xiǎng)應：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高(gāo)
　　如果數(shu)據以整(zhěng)形數格(gé)式進行(háng)傳輸，則(ze)D2、D3代表報(bao)警狀态(tài)整數值(zhi)(十六進(jin)制)，D0、D1、D4、D5保留(liú)。
　　報警狀(zhuàng)态的值(zhi)範圍不(bú)會超過(guo)1024，用二進(jìn)制位表(biǎo)示爲❗：Bit9Bit8Bit7Bit6Bit5Bit4BIT3bit2Bit1Bit0，分(fen)别定義(yì)如下：
位(wei)定義：Bitx=0無(wu)警狀态(tài)；Bitx=1報警狀(zhuang)态；

3基于(yú)Modbus協議的(de)電磁流(liu)量計參(cān)數讀取(qǔ)
基于Modbus協(xie)議的電(dian)磁流量(liàng)計在進(jìn)行參數(shù)讀取時(shi)，可以先(xiān)定🥰義


現(xian)場儀表(biǎo)的各個(ge)參數，參(cān)數編号(hào)定義如(ru)下：
3．1語言(yán)選擇
參(can)數值=0：中(zhong)文
參數(shù)值=1：英文(wén)
3．2流量量(liàng)程設置(zhì):0～65535。
4電磁流(liú)量計Modbus通(tōng)訊的安(an)裝與布(bù)線
電磁(cí)流量計(ji)按照RS-485串(chuàn)口方式(shì)進行布(bù)線和連(lian)接，按照(zhào)下圖方(fang)式🚶‍♀️進行(hang)連接：

　　工控機(ji)或PC機通(tōng)過串口(kou)連接到(dao)RS232/RS485轉換器(qi)，轉換器(qì)的+A、+B分别(bié)📱連接到(dao)各💃個電(dian)磁流量(liang)計。
　　如果(guo)是 分體(ti)式電磁(cí)流量計(ji) ，将RS232/RS485轉換(huàn)器的+A、+B分(fen)别和電(dian)磁流量(liang)計的A2、B2相(xiang)連接，如(ru)果接📱線(xiàn)較長，連(lián)接的儀(yí)表較多(duo)，有必要(yào)在遠端(duan)加一個(gè)100Ω-200Ω的匹配(pèi)電阻。
　　如(rú)果是 一(yi)體式電(diàn)磁流量(liàng)計 ，将RS232/RS485轉(zhuǎn)換器的(de)+A、+B分别和(he)電磁流(liu)量計的(de)TRX+、TRX-相連接(jiē)，如果接(jie)線較長(zhǎng)，連♋接的(de)儀表較(jiào)多，有必(bì)要在遠(yuan)端加一(yi)個100Ω-200Ω的匹(pi)配電阻(zu)♻️。
5電磁流(liú)量計的(de)Modbus通訊測(cè)試
　　如果(guǒ)用戶需(xu)要和現(xiàn)場儀表(biao)進行MODBUS通(tōng)訊，可以(yi)安裝測(ce)🌍試程序(xù)進行測(cè)試，利用(yòng)測試應(yīng)用程序(xu)MODBUSV1.0及通訊(xùn)範例源(yuan)程💔序（VB）進(jìn)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻行通⛱️訊(xun)測✂️試。
　　用(yong)戶在應(yīng)用MODNUS之前(qián)應該仔(zai)細閱讀(du)電磁流(liú)量計MODBUS通(tōng)訊🏃‍♂️協議(yi)，這樣上(shang)位機才(cái)能正确(què)的讀、寫(xie)電磁流(liu)量計的(de)📞相關參(cān)數。測試(shi)時，打開(kāi)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(xiān)應該注(zhu)☁️意🐕的是(shi)：
1）必須将(jiāng)每一台(tai)電磁流(liu)量計設(shè)置爲不(bu)同的地(di)址，地址(zhǐ)範圍是(shi)01-32。地址如(ru)果重複(fú)，通訊很(hen)容易出(chu)錯。

2）記住(zhù)每一台(tai)電磁流(liú)量計的(de)通訊速(sù)度。通訊(xùn)速度的(de)波特率(lü)包㊙️括600、1200、2400、4800、9600、14400、19200。每(měi)一台電(diàn)磁流量(liàng)計的通(tong)訊速度(dù)應該⁉️盡(jìn)量一緻(zhi)，這樣操(cāo)作方便(biàn)，也減少(shǎo)了出錯(cuò)的幾率(lü)。
連接完(wan)畢後，操(cāo)作如下(xia)：
　　如果連(lián)接的儀(yi)表中有(yǒu)一台儀(yi)表地址(zhǐ)是02，通訊(xùn)速度是(shì)19200，則首先(xiān)在測試(shi)畫面的(de)左面，在(zài)通訊速(su)度的列(lie)表框中(zhong)選擇19200，在(zài)設🌏備地(di)址的列(lie)表框中(zhong)選擇02；此(ci)時在右(you)邊的空(kōng)白框中(zhong)🌈就會有(yǒu)數據顯(xiǎn)示。點擊(ji)顯示刷(shua)新按扭(niu)，會對右(you)邊的數(shù)據進行(háng)瞬間‼️清(qīng)屏。
如果(guo)要對02号(hao)儀表的(de)鍵盤參(cān)數進行(háng)讀、寫，可(ke)點擊左(zuo)邊的讀(du)🔞/寫參數(shu)按扭，彈(dàn)出下圖(tu)：
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(xià)面有提(tí)示，輸入(ru)不能超(chao)過範圍(wéi)。

6結束語(yǔ)
　　目前中(zhong)國對于(yu)環境治(zhì)理的重(zhòng)視程度(dù)日益增(zeng)強，其中(zhōng)污水處(chu)理❤️是重(zhòng)中之重(zhòng)。[3]在污水(shuǐ)計量中(zhong)起到關(guan)鍵作用(yong)的流量(liàng)計就顯(xiǎn)得非常(cháng)重要，爲(wei)了保證(zhèng)計量數(shu)據的穩(wěn)定性、可(ke)靠性和(he)精确性(xing)，采用串(chuan)口方式(shì)基于Modbus協(xié)議進行(háng)數據通(tong)訊的優(you)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(tǒng)🔴和信息(xi)集成系(xi)統中，應(yīng)用的更(geng)加廣泛(fan)。

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