摘要:文章(zhang)介紹了金屬管(guan)浮子流量計
硬(ying)件設計及基于(yú)Modbus的通訊系統,并(bìng)将modbus協議應用到(dao)傳統🌂儀表_上💃,使(shǐ)得儀表具有了(le)真正智能的意(yi)義，同時也爲今(jin)後實現數字化(hua)組網提供了接(jiē)口。
金屬管浮子(zi)流量計具有抗(kang)幹擾能力強,使(shi)用壽命✍️長，可以(yǐ)在高黏度酸、堿(jiǎn)、粉塵振動等惡(è)劣環境下工👅作(zuò),在石油、化工、冶(ye)金電力♍食品醫(yī)藥給排水.等多(duo)個✉️行業得到了(le)廣泛應用。.
基于(yú)Modbus協議的金屬管(guan)浮子流量計。通(tong)過選擇低功耗(hào)的微處理器和(hé)通訊芯片,将具(jù)有開放協議的(de)Modbus協議移植到傳(chuan)統的金屬管浮(fú)子流量計中,使(shi)得儀表具有現(xian)場總線組網功(gong)能。該流量計具(jù)有結構簡單、精(jing)度高、功耗低等(deng)特點，可廣泛用(yong)于工業測量。
1流(liú)量計硬件設計(jì)
浮子流量計的(de)浮子位移與流(liu)量之間存在明(ming)确對應💋的函數(shu)關系，測出浮子(zǐ)位移即可确定(ding)流量大小。由于(yú)流量💜計的浮子(zi)位移不能直接(jiē)讀出,所以,将磁(ci)⛹🏻♀️鋼封入浮子内(nèi)，由設在轉換器(qì)内的磁耦合機(ji)構得到浮子位(wei)🧑🏾🤝🧑🏼移,并由位移傳(chuan)感器🚶♀️将與流量(liang)對應的浮子位(wei)移轉換成電信(xin)号,經處理後送(song)入單片機。
本系(xi)統使用高性能(néng)低功耗16位微處(chu)理器MSP430fe425作爲流量(liàng)計的中心部件(jiàn)。它内部含有16位(wei)Ab,并具有FLASH存儲器(qì),這樣⛷️不需外擴(kuò)A/D就可實現對流(liu)量信号的采集(ji),以及表校和設(shè)定數據的存儲(chǔ)。
2基于Modbus的通訊系(xi)統
2.1Modbus通訊協議概(gài)述
Modbus協議是應用(yong)于電子控制器(qì)上的-種通用協(xie)議。通過此♉協🈲議(yì)👅，控制器相互之(zhi)間控制器經由(you)網絡(例如以太(tai)網)和其♋他設備(bei)之間可以通信(xìn)。它已經成爲一(yī)通用工業标準(zhun)。有了它,不同廠(chǎng)商生産的控制(zhi)設備可以連成(chéng)工業網絡,進行(háng)集中監控,減少(shao)了人力成本，提(ti)高了生産效率(lü)。
Modbus協議采用主從(cóng)工作方式，允許(xu)一台主機和多(duō)台從機通信,每(mei)台從機地址由(you)用戶設定，地址(zhi)範圍爲1~255。通💚信采(cǎi)用命令,應答方(fang)式，每一-種命:令(lìng)幀都對應一-個(gè)應答幀👄。命令幀(zhen)由主機發出，所(suǒ)有從機都将收(shou)到報文,但隻有(yǒu)被尋址的♈從機(jī)才會🐇響應命令(ling),返回相應⛱️的應(yīng)答幀。如🏃♀️果命令(ling)幀中尋址地址(zhǐ)爲0,則視爲全局(ju)👨❤️👨廣播,所有從機(jī)把它當一條命(mìng)令執行,不返回(huí)🐆應答幀。
2.2Modbus網絡通(tōng)訊傳輸模式
Modbus網(wang)絡通訊可以設(she)置爲兩種傳輸(shu)模式:ASCII模式或RTU(RenoteTeminalUnit)模(mo)式⁉️。流量計采用(yòng)的是RTU模式。RTU模式(shi)主要優點是:在(zai)同樣的波特率(lǜ)下可比ASCII方式傳(chuan)送更多的數據(jù)。
RTU模式中字節的(de)格式如下:
編碼(mǎ)系統:8位二進制(zhì)，十六進制0-9,A-F。
數據(jù)位:1個起始位;8個(ge)數據位;奇/偶校(xiao)驗時1個停止位(wei),無奇偶校驗時(shi)2個停止位。
錯誤(wu)校驗區:循環冗(rong)餘校驗(CRC)。
開始和(he)終止都需要至(zhi)少35個字符時間(jiān)的停頓間隔。
2.3Modbus功(gong)能碼
Modbus定義的功(gōng)能代碼範圍爲(wèi)1~127,不同功能的設(she)備往往隻使用(yong)其中的一部分(fèn)。在主機要求傳(chuán)輸中,功能代碼(mǎ)告訴從機要執(zhi)行一一個什麽(me)動作。在從機響(xiang)應傳🍉輸中，如果(guǒ)從機發送的功(gong)能代碼與主👣機(jī)發送的功能代(dài)碼相同,則表明(míng)從機已執行所(suǒ)要求🔞的功能;如(ru)🔆果不同則表明(ming)從機沒有執行(hang)所要求的功能(neng)，返回✔️了一個錯(cuò)誤信🏒息。
流量計(jì)設計在通訊過(guò)程中用03H(讀取内(nèi)部寄存内容♌和(hé)10H（刷新多📞個寄存(cun)器内容）兩個功(gong)能。
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應用
流量計(ji)通過亞控組态(tài)王可将現場變(biàn)送器的瞬時流(liú)量和累計🚶♀️流量(liàng)讀上來。通訊功(gong)能協議符合基(ji)于RS-485的RTU格式Modbus通🚶訊(xun)協議，用戶可根(gēn)據下位機的具(ju)體要求,修改不(bú)同寄存器的内(nèi)容。下位機具有(you)AD采集、4-20mA模拟輸出(chū)瞬時、累計流量(liang)顯示功能設定(ding)數據備份數據(ju)恢複等功能，下(xià)位機的地址📞可(ke)由用戶在.上、下(xià)位機設⛹🏻♀️定。如果(guo)在通訊🧡過程中(zhong)有設備☔斷線，組(zǔ)态王經過兩次(ci)查詢未果,将送(sòng)出問号💰,并繼續(xu)與其他設備通(tong)訊。通過設定可(kě)定時查🌏詢故障(zhang)設備是否恢🐕複(fú)通訊。
經現場測(cè)試，該流量計的(de)瞬間流量精度(du)基本誤差:0.3125%，回差(chà):0.375%;累計㊙️精度不超(chao)過10%，且通過溫度(du)測試發現，溫度(du)變化對變送器(qì)電流🤩輸出影響(xiang)不大。
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