【導讀】：将Modbus通(tōng)訊協議移植(zhi)到金屬管浮(fu)子流量計 ，使(shi)得檢測儀表(biǎo)更具智能化(huà)和網絡化，同(tóng)時爲實現數(shù)字🧑🏾‍🤝‍🧑🏼化組網提(tí)供了可行接(jie)口。經過調試(shi)表明移植🌐後(hou)的Modbus通訊協議(yì)可以實現基(ji)本功能，取得(de)了預期的效(xiao)果。
摘要：随着(zhe)通信技術、集(jí)成電路技術(shu)的發展，傳統(tǒng)的現場檢💛測(cè)儀☂️器的智能(néng)化和數字化(hua)程度在逐漸(jiàn)提升。現場總(zǒng)線作爲開✉️放(fang)化、數字化、多(duo)點通訊的底(dǐ)層控制網絡(luò)，成爲了近代(dai)工業控🚶制系(xì)統的熱門研(yan)究項目。将Modbus通(tōng)訊協議移植(zhí)到金屬💔管浮(fu)子流🤟量計，使(shi)得檢測儀表(biao)更具智能化(huà)和網絡化，同(tong)時爲實現數(shù)字化組網提(ti)供了可行接(jiē)口。經過調試(shi)表明移植後(hou)的🤟Modbus通訊協議(yi)可以實現基(ji)本功能，取得(de)了預期的效(xiao)果。
　　浮子流量(liàng)計 是一種經(jīng)典的變面積(jī)式流量計，具(ju)有結構簡單(dan)、直🈲觀、壓損小(xiǎo)、測🈲量範圍大(da)、運行可靠、可(ke)測中小流量(liàng)及低雷諾數(shu)流量、維護🍉方(fāng)便🌍、壽命長，對(dui)儀表前後直(zhi)管段長度要(yào)求不高等優(you)點。金屬管浮(fu)子🔴流量計可(kě)以适應高溫(wen)、高壓、強腐蝕(shí)、劇毒等多種(zhong)苛刻環境，較(jiào)少的可動部(bù)件、便于維護(hu)，解決了生産(chǎn)中的許多難(nan)題💔。基于Modbus協議(yi)的金屬管浮(fú)子流量計，通(tōng)過選擇低功(gōng)耗的微處理(lǐ)器和通訊芯(xīn)片，将具有開(kāi)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻放協議的Modbus協(xie)議移植到傳(chuan)統的金屬管(guan)浮子流量計(ji)中，使得儀表(biao)具有現場總(zong)線組網功能(néng)。
1.金屬管浮子(zi)流量計整體(ti)結構設計
　　圖(tu)1是金屬管浮(fú)子流量計整(zheng)體結構圖。流(liú)量測量過程(chéng)可概括爲：磁(ci)阻傳感器将(jiang)浮子位移信(xìn)号轉化爲🎯電(diàn)信号送👄給信(xìn)号處理電路(lu)，經過信号處(chu)理電路進☂️行(háng)放大濾波後(hou)再經由AD采樣(yàng)模塊采樣🌐，非(fēi)常後送給微(wēi)處理器🎯處理(li)，微處理器經(jing)過一系列處(chù)理後得到當(dang)前流量信息(xī)，送給液晶模(mó)塊顯示或者(zhě)通過Modbus模塊将(jiang)信号遠傳給(gěi)其他設備使(shi)用♉。

2.Modbus模塊硬件電(dian)路設計
　　Modbus通信(xin)協議有兩種(zhong)串行傳輸模(mó)式：ASCII模式和RTU（遠(yuan)程終端🚩單💃元(yuan)）模💰式，與這兩(liang)種模式對應(yīng)的幀格式是(shì)ASCII幀格式和RTU幀(zhen)格式。本文采(cǎi)用RTU幀格式，其(qí)數據幀格式(shì)爲如表1所示(shi)。
　　一次發送的(de)數據幀必須(xū)是作爲一個(gè)連續的數據(jù)流進行傳🈚輸(shū)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼。Modbus的RTU模式規定(dìng)不同數據幀(zhēn)之間的間隔(gé)是3．5個字節通(tōng)信時間以上(shàng)❤️（即起始位和(hé)結束符T1－T2－T3－T4）。
　　CRC校驗(yàn)是爲了防止(zhi)傳送過程中(zhōng)傳輸錯誤，将(jiang)自己計🍓算的(de)校🍉驗碼與接(jiē)收的校驗碼(ma)進行對比，相(xiàng)同則确♻️認接(jie)收正确繼續(xù)解析報文，否(fǒu)則接收到的(de)是誤碼并停(tíng)止♉解析報文(wen)。
　　Modbus通訊模塊硬(yìng)件電路比較(jiao)簡單，采用MAXIM（美(mei)信）公司的Max3072芯(xīn)片将數字信(xin)号轉換爲差(cha)壓信号傳輸(shū)，圖2爲Modbus通訊模(mo)塊硬件設計(ji)圖，通過USART與CPU進(jìn)🔞行數據交互(hù)。

　　Modbus模塊通過兩(liang)根串口線RX＿485和(he)TX＿485與CPU相連，經過(guo)MAX3072後轉化爲差(chà)壓信号在485總(zong)線上傳輸，差(chà)壓信号幅值(zhí)在200mV左右。
3.Modbus模塊(kuài)軟件設計
　　Modbus通(tong)訊模塊功能(néng)是實現流量(liàng)儀表與主機(ji)或其他設🌈備(bei)的❓數🈲據交互(hu)，儀表Modbus模塊的(de)信号是通過(guo)RS485總線進行傳(chuán)輸，其狀🔞态轉(zhuan)換圖如圖3所(suǒ)示。程序初始(shǐ)化結束後，首(shou)先進入初始(shǐ)狀态。由于Modbus協(xie)議規定兩次(cì)幀數據傳輸(shū)的時間間隔(gé)不能小于30μs，因(yin)此在進入初(chū)始狀态後🚶會(huì)開啓定時💁器(qi)，30μs以後進入就(jiu)緒狀态。有數(shù)據傳輸時，進(jin)入接收狀态(tài)，幀數據接收(shou)完成後進入(ru)幀解析封裝(zhuang)狀态，若接收(shōu)數據出錯則(ze)進入錯誤狀(zhuàng)态，封裝後再(zai)♌進入發送狀(zhuang)态，若數據正(zhèng)确則直接完(wan)成封裝進入(rù)發送狀态，數(shu)據發送完成(chéng)後則再次進(jin)入初✌️始狀态(tai)。Modbus模塊軟件設(shè)計流程圖🈲如(ru)圖4所示。
4.系統(tǒng)調試
　　Modbus通訊模(mó)塊驗證實驗(yàn)的目的是驗(yan)證流量儀表(biǎo)能否通過485總(zong)👉線實💔現流量(liang)信息與控制(zhì)台的信息交(jiao)互。本文應☔用(yong)Modbus調試助手軟(ruan)件模拟控制(zhì)台與Modbus模塊進(jìn)行通信，驗證(zhèng)儀表Modbus模塊能(neng)否🚶實現正✊常(chang)通訊。圖5是Modbus模(mó)塊與控制台(tai)通信的電路(lù)連接圖。
　　爲驗(yan)證Modbus模塊通訊(xùn)的正确性，本(běn)文通過Modbus調試(shi)助手往Modbus模🏃🏻‍♂️塊(kuài)下發數據，若(ruo)能返回正确(què)數據，則證明(míng)通訊成功。圖(tú)6爲通過Modbus調試(shi)助手與Modbus模塊(kuài)通訊圖。以03（0x03）命(ming)令爲例⭐進行(háng)調💁試的測試(shì)結果圖，03命令(ling)的功能是讀(dú)取特定寄存(cun)器的值。串口(kou)調試助手下(xia)發的數據爲(wèi)“010300000001840A”，其中01爲設備(bei)地址，03爲命令(ling)碼，0000爲起始地(di)址，0001爲寄存器(qi)數量，840A爲CRC校驗(yàn)碼。Modbus回發🆚數據(ju)爲“0103020810BE48”，其中01爲設(she)備地址，03爲命(ming)令碼，02爲字節(jiē)數，0810爲寄存的(de)值，BE48爲CRC校驗碼(mǎ)。測試🤟結果表(biǎo)明，Modbus模塊✉️能正(zhèng)常工作。
5結束(shu)語
　　選擇低功(gong)耗的微處理(lǐ)器和通訊芯(xin)片，将具有開(kāi)放協議的Modbus協(xié)㊙️議移植到傳(chuan)統的金屬管(guan)浮子流量計(jì)中，實現了硬(yìng)件平台設計(ji)和軟件平台(tái)設計，調試結(jie)果表明，移植(zhí)後的Modbus協議能(néng)夠與控制台(tái)實現實時通(tong)信，使得儀表(biao)具有現場總(zǒng)線組網功能(neng)。

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