摘要:文章(zhāng)介紹了金屬管浮(fú)子流量計 硬件設(she)計及基于Modbus的通訊(xùn)系統,并将modbus協議應(ying)用到傳統儀表✏️_上(shang),使得儀表具有了(le)真正智能的意義(yì)，同時也爲今後實(shí)現數字化組網提(ti)供了接口。
　　金屬管(guan)浮子流量計具有(you)抗幹擾能力強,使(shi)用壽命長，可🔴以在(zai)高黏度酸、堿、粉塵(chen)振動等惡劣環境(jing)下工作,在🥵石油✨、化(huà)工✔️、冶金電力食品(pin)醫藥給排水.等多(duō)個行業得到了廣(guǎng)泛應用。.
　　基于Modbus協議(yì)的金屬管浮子流(liú)量計。通過選擇低(dī)功耗⛷️的💋微處理器(qì)和通訊芯片,将具(jù)有開放協議的Modbus協(xie)議🤟移植到傳統的(de)金屬管浮子流量(liang)計中,使得儀表具(jù)有現場總線組網(wang)功能。該流量🌂計具(jù)有結構簡單、精度(du)高、功耗低等特點(diǎn)，可廣泛用于工業(ye)測量。
1流量計硬件(jiàn)設計
　　浮子流量計(jì)的浮子位移與流(liu)量之間存在明确(què)對應的函🌍數關系(xì)，測出浮子位移即(ji)可确定流量大小(xiǎo)。由于流量計的💜浮(fu)子位移不能直接(jiē)讀出,所以,将磁鋼(gāng)封入浮子内，由設(she)在🐆轉換器内的磁(cí)耦合機構得到浮(fú)子位移,并由位移(yi)傳感器将與流量(liang)對應的浮子位移(yí)轉換成電信号,經(jīng)處理後送入單片(piàn)機。
 
　　本系統使用高(gāo)性能低功耗16位微(wēi)處理器MSP430fe425作爲流量(liang)計⛱️的中心部件。它(ta)内部含有16位Ab,并具(jù)有FLASH存儲器,這樣不(bu)需☂️外擴✔️A/D就可實現(xian)對流量信号的采(cai)集,以及表校和設(she)定數據的存儲。
2基(jī)于Modbus的通訊系統
2.1Modbus通(tōng)訊協議概述
　　Modbus協議(yì)是應用于電子控(kong)制器上的-種通用(yong)協議。通過🥰此協議(yì)，控制器相互之間(jiān)控制器經由網絡(luò)(例如以♌太網)和其(qi)他設備之間可以(yǐ)通信。它已經成爲(wèi)一通用工業🌈标準(zhun)。有了它,不同廠商(shāng)生産的💃控制設備(bèi)可以連成工業網(wang)絡,進✨行集中監控(kong),減少了🍓人力成本(běn)，提高了生産效率(lü)。
　　Modbus協議采用主從工(gong)作方式，允許一台(tái)主機和多台從機(jī)通信💯,每⛱️台從機地(dì)址由用戶設定，地(di)址範圍爲1~255。通信采(cǎi)用命令,應答方式(shi)，每一-種命:令幀都(dōu)對應一-個應答幀(zhen)。命令幀由主機發(fā)出，所有從機都将(jiang)收到報文,但隻有(yǒu)被尋址的從機才(cái)會響應命令♋,返回(hui)相應的應答幀。如(rú)果命令幀中尋址(zhǐ)地址爲0,則視爲全(quán)局廣播,所有從機(jī)把它當一條命令(ling)執行,不返回應答(dá)幀。
2.2Modbus網絡通訊傳輸(shu)模式
　　Modbus網絡通訊可(ke)以設置爲兩種傳(chuán)輸模式:ASCII模式或RTU(RenoteTeminalUnit)模(mo)式。流量計采🚶‍♀️用的(de)是RTU模式。RTU模式主要(yào)優點是:在同樣的(de)波特率下🔆可比ASCII方(fāng)式傳送☀️更多的數(shu)據。
RTU模式中字節的(de)格式如下:
編碼系(xi)統:8位二進制，十六(liu)進制0-9,A-F。
數據位:1個起(qi)始位;8個數據位;奇(qi)/偶校驗時1個停止(zhi)位,無奇偶校驗時(shi)2個停止位。
錯誤校(xiao)驗區:循環冗餘校(xiao)驗(CRC)。
 
開始和終止都(dou)需要至少35個字符(fu)時間的停頓間隔(ge)。
2.3Modbus功能碼
　　Modbus定義的功(gong)能代碼範圍爲1~127,不(bú)同功能的設備往(wang)往隻使用其中的(de)一部分。在主機要(yào)求傳輸中,功能代(dai)碼告訴🤟從機☁️要執(zhi)✔️行一㊙️一個什麽動(dong)作。在從機響應傳(chuan)輸中，如果從機發(fa)送的功能代碼與(yǔ)主機發送的功能(neng)代碼相同,則表明(míng)從機已執❗行所要(yao)求的功能;如⭐果不(bú)同則表明從機沒(mei)有執行所要求的(de)功能，返回了一個(gè)錯誤🔅信息。
 
　　流量計(ji)設計在通訊過程(cheng)中用03H(讀取内部寄(jì)存内容和❓10H（刷新多(duo)個寄存器内容）兩(liǎng)個功能。

1. 應用

 
　　流量(liang)計通過亞控組态(tài)王可将現場變送(song)器的瞬時流量和(he)累計流量讀上來(lai)。通訊功能協議符(fu)合基于RS-485的RTU格⛱️式Modbus通(tōng)訊協議，用戶可🍉根(gen)據下位機的具體(ti)要求,修改不同寄(jì)存器的内容。下位(wèi)機具有⛷️AD采集、4-20mA模拟(ni)輸出瞬時、累‼️計流(liú)量顯示功能設定(dìng)數據備份數據恢(hui)複等功能，下位機(jī)的地址可由用戶(hù)在❌.上、下位機設定(dìng)。如果在通訊過程(cheng)中有設備斷線，組(zǔ)态王經過兩次查(chá)詢未果,将送🈲出問(wèn)号,并繼續與其他(tā)設備通訊。通過設(shè)定可定時查詢故(gù)障設備是否💯恢複(fú)通訊。
　　經現場測試(shi)，該流量計的瞬間(jiān)流量精度基本誤(wù)差:0.3125%，回差:0.375%;累計♻️精度(dù)不超過10%，且通過溫(wen)度測試發現，溫度(du)變化對變送器👉電(dian)流輸出🐉影響不大(da)。

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