【摘要(yào)】本文分析了基(ji)于Modbus協議的電磁(cí)流量計 通訊在(zai)污水計量中的(de)應用，通過RS-485串口(kou)連接，進行相關(guan)的🔞流量🥰信息的(de)讀取，從而切實(shi)可靠的保證了(le)數據穩定性🤟、可(ke)靠性和🛀🏻正确率(lü)。
0引言
　　随着中國(guó)城市經濟的發(fā)展，無論是生活(huó)污水量還是工(gong)業污水量都出(chū)現了較快增長(zhang)的态勢，使得水(shui)環境🐆污染和水(shuǐ)環境質量下降(jiàng)的趨勢也在不(bú)斷加劇。因此，國(guó)家加強了對污(wu)水處理的投資(zī)，興建和投運了(le)大量的污水處(chù)理廠，從而改善(shan)我們所處的生(sheng)态環境。如何保(bǎo)證污水處理的(de)水質、水量達到(dao)國家排放标準(zhun)，這就對計量檢(jiǎn)測儀表的配置(zhì)和管理提♻️出了(le)新的要求。
　　目前(qian)，污水處理廠對(duì)電磁流量計這(zhè)種計量比較準(zhǔn)确的儀表逐漸(jiàn)推廣和普及。在(zài)傳統的污水處(chu)理廠的自動化(hua)監控及信息集(ji)成系統中，電磁(cí)流量計采用4-20mA（傳(chuán)送模拟量信息(xī)）或🌍24VDC（傳送開關量(liàng)信息）信号進行(háng)通訊傳輸，很多(duo)現場層流量計(jì)與控制器🔴之間(jiān)的連接是一對(duì)一（一個I/O點對設(shè)備的一個測控(kòng)點）所謂I/O接線方(fāng)式。但是這樣的(de)系統存在一些(xie)明顯的缺✌️點，那(nà)就是信息🈲集成(cheng)能力不強；系統(tǒng)不開放、可集成(chéng)性差、專業性不(bu)強；可靠性不易(yì)保證；可維護性(xing)不高等。
如果現(xiàn)場層設備配有(you)串行數據接口(kǒu)（如RS-232/485），控制器就可(ke)以按接口規定(dìng)協議，通過串行(hang)通信方式（而不(bú)是㊙️I/O方式）完成🙇‍♀️對(duì)現場設備的監(jian)控。[1]如果設想全(quan)部或大部分現(xian)場設備都具有(you)串行通信接口(kou)并具有統一的(de)通信協議，控制(zhi)器隻需一根💞通(tong)信電纜就可将(jiāng)分🏃‍♀️散的現場設(she)🚶備連接，完成對(dui)所有現場設備(bei)的監控，這就是(shì)所說🛀🏻的采用現(xiàn)場總線技術。
1Modbus協(xie)議在電磁流量(liàng)計通訊中實現(xian)的簡介
　　目前，污(wu)水處理廠所用(yong)的電磁流量計(ji)大部分都配有(yǒu)串行🤞數據接口(kǒu)（如RS-232/485），并且接口支(zhī)持MODBUS總線協議。一(yī)般電磁流量🚶‍♀️轉(zhuan)換器MODBUS通訊采用(yòng)标準MODBUS通訊協議(yi)，MODBUS模塊和上位機(jī)進行通訊的波(bo)特率爲600–19200，波特率(lü)設備地址可以(yi)通過鍵盤進行(hang)設置。通訊由主(zhǔ)機發起🤟，主機首(shou)先發送消息幀(zhen)，消息幀的發🌈送(song)間隔必須大于(yu)3.5個以上✔️字符的(de)發送時間。[2]消息(xi)幀發送💜的第一(yi)個字節是設備(bèi)地址，從設備不(bú)🔞斷的偵測網絡(luò)總線當接收到(dao)第一個字節，每(mei)一個設備都進(jìn)行解碼以判斷(duàn)是否是發往自(zi)己的消息幀；接(jie)收到一個字符(fu)之後，如果停頓(dùn)時間超過3.5個以(yǐ)🏃🏻上字符🔆的發送(song)時間，标志着前(qian)一🔴個消息幀發(fā)送結束，一個⭕新(xin)的消息幀在此(cǐ)停頓後開始。字(zi)符間隔不能大(dà)于一個👣字🔴符，否(fǒu)則認爲是一條(tiao)新的消息幀開(kai)始，老的消息幀(zhēn)結束。
消息幀定(dìng)義如下：

　　Modbus通訊協(xié)議規定了2種通(tōng)訊方式。RTU(REMOTETERMINALUNIT)方式通(tōng)訊采用8位字🧡節(jie)🌂的二進制❗數據(jù)通訊，數據校驗(yàn)采用CRC循環冗餘(yú)校驗，通訊速度(du)較快；ASCII方🈲式采用(yòng)7位ASCII碼進行通訊(xùn)，數據校驗采用(yòng)LRC邏輯冗餘校驗(yàn)，通訊速率較慢(màn)🐇。針對MODBUS在電磁♻️流(liu)量轉換器上的(de)應用，在MODBUS的功能(neng)碼中，不同公司(si)采用不同的方(fang)式實現，有的🈲公(gōng)司隻用了3個功(gōng)能碼：03、04、06。03号功能碼(ma)主要用來讀取(qǔ)流量信息，包括(kuò)瞬時流量、流速(su)、流量百分比、電(dian)極電阻、正向累(lèi)計😄、反向累計、儀(yi)表口👣徑、報警狀(zhuàng)态等；04号功能碼(ma)用來讀取鍵盤(pan)參數，06号功能碼(ma)用來設置鍵盤(pán)參數。
2基于Modbus協議(yì)的電磁流量計(jì)信息讀取
　　在污(wu)水處理廠和運(yun)行泵站中作爲(wei)污水計量的儀(yi)表📞，電磁🙇🏻流量計(jì)信息的讀取就(jiù)顯得異常重要(yao)。現場儀表的流(liu)量信🙇🏻息，由瞬時(shi)流量、流速、百分(fen)比、報警狀态等(děng)參數進行反映(ying)，參⭐數存放地址(zhǐ)如下表：

　　定義如(ru)下：讀取流量信(xin)息時，主機發出(chu)功能編碼03：讀取(qǔ)💯輸入寄🔆存器值(zhi)。參數存放首址(zhǐ)對應輸入寄存(cun)器☔首址的低字(zì)節。主機發送命(mìng)令格式如下：
　　從(cong)機地址(1Byte)+功能編(bian)碼(1Byte)+輸入寄存器(qi)首址(2Byte)+輸入寄存(cun)器個數(2Byte)+CRC校驗值(zhí)(2Byte),從機地址值範(fàn)圍在1-99；
　　輸入寄存(cun)器高字節全部(bu)是0，低字節範圍(wei)在01~09，對應上👄面✏️表(biao)格中參數存放(fàng)首址。輸入寄存(cun)器個數高字節(jiē)是0，低字節是3,從(cóng)機回應格式如(rú)下：
　　從機地址(1Byte)+功(gōng)能編碼(1Byte)+讀出的(de)字節個數(1Byte)+字節(jie)内容(6Byte)+CRC校驗值(2Byte),返(fǎn)回的參數占6個(gè)字節，故字節個(gè)數是6。
　　注：讀取流(liu)量信息時，對瞬(shun)時流量、流速、百(bai)分比、報警狀态(tai)等參數，用戶可(ke)以分别讀取，即(jí)一次隻讀取一(yī)個參數。用戶也(yě)可以💋一次性讀(du)取所有的8個參(cān)數或一次讀🌈取(qu)其中的幾個參(can)數。讀出的流量(liang)信息有兩種表(biǎo)示方法：整形數(shu)表示法和浮點(dian)數表示法。如沒(mei)💘有特殊聲明🔆，儀(yi)表一般采用整(zheng)形數據進行傳(chuán)輸。
詳細信息結(jié)構定義如下：
1）瞬(shun)時流量信息定(ding)義
主機發送：
01H03H00H01H00H03H54H0BH
從(cong)機響應：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高
　　如(rú)果數據以整形(xíng)數格式進行傳(chuan)輸，則D0、D1代表瞬時(shí)流🈲量整數部分(fen)的高4位（16進制），D2、D3代(dai)表瞬時流量整(zheng)數部分的低🔴4位(wèi)（16進制），D4、D5代表瞬😍時(shí)流量小數部分(fèn)值（16進制）。
2）流速信(xin)息定義
主機發(fa)送：
01H03H00H04H00H03H44H0AH
從機響應：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低(dī)CRC16高
　　如果數據以(yǐ)整形數格式進(jin)行傳輸，則D0、D1代表(biǎo)流速整數部分(fèn)💘的高4位（16進制），D2、D3代(dai)表流速整數部(bù)分的低4位（16進制(zhì)），D4、D5代表流速小數(shù)部分值（16進制）。
3）正(zhèng)向總量信息定(ding)義
主機發送：
01H03H00H0DH00H03H94H08H
從(cóng)機響應
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高
　　如(ru)果數據以整形(xíng)數格式進行傳(chuán)輸，則将D0、D1由16進制(zhì)轉換成10進制X0X1X2X3，将(jiāng)D2、D3由16進制轉換成(chéng)10進制X4X5X6X7，将D4、D5由16進制(zhi)轉換成10進制❄️X8X9X10X11，數(shù)據⚽由X0X1X2X3X4X5X6X7X8X9組成，小👣數(shu)點位置和累計(jì)單位由X10X11決定✊。

舉(jǔ)例說明如下：
如(ru)接收到的數據(ju)是
01H04H06H00H22H16430C84686B
則0022（16進制）=34（十進(jìn)制）
則1643（16進制）=5699（十進(jin)制）
則0C84（16進制）=3204（十進(jìn)制）
則數據可表(biao)示爲34569932，04是小數點(diǎn)位數，查表爲0.001m3，故(gù)實際數據🔅爲34569.932m3。
4）反(fǎn)向總量信息定(dìng)義
主機發送：
01H03H00H10H00H03H04H0EH
從(cong)機響應：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高
數(shu)據表示方法和(hé)正向總量一樣(yang)。
5）報警狀态信息(xi)定義
主機發送(sòng)：
01H03H00H16H00H03HE4H0FH
從機響應：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高(gao)
　　如果數據以整(zhěng)形數格式進行(hang)傳輸，則D2、D3代表報(bao)警狀态整數值(zhí)(十六進制)，D0、D1、D4、D5保留(liú)。
　　報警狀态的值(zhí)範圍不會超過(guò)1024，用二進制位表(biǎo)示爲：Bit9Bit8Bit7Bit6Bit5Bit4BIT3bit2Bit1Bit0，分别定義(yì)🏃🏻‍♂️如下：
位定義：Bitx=0無(wú)警狀态；Bitx=1報警狀(zhuàng)态；

3基于Modbus協議的(de)電磁流量計參(can)數讀取
基于Modbus協(xié)議的電磁流量(liang)計在進行參數(shù)讀取時，可以先(xiān)定💋義


現場儀表(biao)的各個參數，參(cān)數編号定義如(ru)下：
3．1語言選擇
參(cān)數值=0：中文
參數(shù)值=1：英文
3．2流量量(liàng)程設置:0～65535。
4電磁流(liu)量計Modbus通訊的安(an)裝與布線
電磁(cí)流量計按照RS-485串(chuàn)口方式進行布(bu)線和連接，按照(zhào)下圖方☀️式🐅進行(hang)連接：

　　工控機或PC機通(tong)過串口連接到(dao)RS232/RS485轉換器，轉換器(qì)的+A、+B分别連接到(dao)各✔️個電磁流量(liang)計。
　　如果是 分體(ti)式電磁流量計(ji) ，将RS232/RS485轉換器的+A、+B分(fèn)别和電磁流量(liàng)計的A2、B2相連接，如(rú)果接線🚩較長，連(lian)接的儀表較多(duo)，有必要在遠端(duān)加一個100Ω-200Ω的匹配(pei)電阻🚶。
　　如果是 一(yī)體式電磁流量(liang)計 ，将RS232/RS485轉換器的(de)+A、+B分别和電磁流(liú)量計的TRX+、TRX-相連接(jie)，如果接線較長(zhǎng)，連接的儀表較(jiao)多，有必要在遠(yuǎn)端加一個100Ω-200Ω的匹(pi)配電阻🏃🏻。
5電磁流(liu)量計的Modbus通訊測(cè)試
　　如果用戶需(xu)要和現場儀表(biao)進行MODBUS通訊，可以(yi)安裝測試♋程序(xù)進行測試，利用(yong)測試應用程序(xu)MODBUSV1.0及通訊範例源(yuán)程序（VB）進行通🌍訊(xùn)測試。
　　用戶在應(ying)用MODNUS之前應該仔(zai)細閱讀電磁流(liú)量計MODBUS通訊協議(yi)，這🔞樣上🧑🏽‍🤝‍🧑🏻位機才(cai)能正确的讀、寫(xiě)電磁流量計的(de)相關參數。測試(shi)時，打開測試應(ying)用程序MODBUSV1.0，如下圖(tú)：
如果RS232/RS485轉換器輸(shu)出是與多台電(dian)磁流量計相連(lian)接，首✏️先應該注(zhù)意的是：
1）必須将(jiāng)每一台電磁流(liu)量計設置爲不(bu)同的地址，地址(zhi)範圍是01-32。地址如(ru)果重複，通訊很(hen)容易出錯。

2）記住(zhu)每一台電磁流(liú)量計的通訊速(su)度。通訊速度的(de)波㊙️特率包括💰600、1200、2400、4800、9600、14400、19200。每(mei)一台電磁流量(liàng)計的通訊速度(du)應該盡量一緻(zhì)，這樣操作方便(biàn)♊，也減少了出錯(cuò)的幾率。
連接完(wan)畢後，操作如下(xià)：
　　如果連接的儀(yi)表中有一台儀(yí)表地址是02，通訊(xun)速度是19200，則首先(xian)在☁️測試畫面的(de)左面，在通訊速(su)度的列表框中(zhong)✌️選擇19200，在設㊙️備地(dì)址的💛列表框中(zhong)選擇02；此時在右(yòu)邊的空白框中(zhōng)㊙️就會有數據顯(xiǎn)示。點擊顯示刷(shuā)新按扭，會對右(you)㊙️邊的數據進行(hang)瞬間清屏。
如果(guǒ)要對02号儀表的(de)鍵盤參數進行(háng)讀、寫，可點擊左(zuǒ)邊💘的讀/寫參🐉數(shù)按扭，彈出下圖(tú)：
寫參數時，可在(zài)下拉列表框中(zhong)選擇，或在文本(běn)框中💘輸入參數(shù)。參數下面有提(ti)示，輸入不能超(chao)過範圍。

6結束語(yu)
　　目前中國對于(yú)環境治理的重(zhòng)視程度日益增(zēng)強，其中污⭐水處(chu)理是重中之重(zhong)。[3]在污水計量中(zhong)起到關鍵🐉作用(yong)的流量計就顯(xian)得非常重要，爲(wei)了保證計量數(shù)據的穩定性、可(ke)靠性和精确性(xing)，采用串口方式(shi)基于Modbus協議進行(háng)數據通訊🛀的優(yōu)勢就尤爲突出(chu)。這種串口通訊(xùn)方式，必‼️将在今(jin)後污⚽水處理廠(chǎng)的自動化系統(tong)和信息集成系(xi)統中，應用的更(gèng)加廣泛。

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