摘(zhai)要:文(wen)章介(jie)紹了(le)金屬(shu)管(guan)浮子流(liu)量計(ji) 硬件(jian)設計(ji)及基(ji)于Modbus的通訊(xun)系統,并将(jiang)modbus協議應用(yong)到傳統儀(yi)表_上(shang),使得(de)儀表(biao)具有(you)了真正智(zhi)能的意義(yi)，同時(shi)也爲(wei)今(jin)後實現(xian)數字化(hua)組(zu)網提(ti)供了(le)接(jie)口。
　　金屬(shu)管浮(fu)子(zi)流(liu)量計(ji)具有抗(kang)幹擾能(neng)力強,使用壽命長，可(ke)以在高黏(nian)度酸、堿(jian)、粉塵振動等(deng)惡(e)劣(lie)環境(jing)下工(gong)作(zuo),在(zai)石油(you)、化工、冶金電力(li)食品(pin)醫(yi)藥給排(pai)水.等(deng)多個行業(ye)得到(dao)了廣(guang)泛應(ying)用。.
　　基(ji)于Modbus協(xie)議的(de)金屬管浮(fu)子流量計(ji)。通(tong)過選擇(ze)低功耗的微處(chu)理器(qi)和通訊芯(xin)片,将具有(you)開放協議(yi)的(de)Modbus協議移(yi)植到(dao)傳統(tong)的金屬管(guan)浮(fu)子流量(liang)計中(zhong),使得(de)儀表(biao)具有(you)現場(chang)總線(xian)組網(wang)功能(neng)。該流(liu)量計(ji)具有結構(gou)簡單、精(jing)度(du)高、功(gong)耗低等特點，可(ke)廣泛(fan)用于(yu)工業測量(liang)。
1流量計硬(ying)件設計(ji)
　　浮子流(liu)量計(ji)的(de)浮子位(wei)移與流量之間(jian)存在明确對應(ying)的函(han)數關(guan)系，測(ce)出浮(fu)子位(wei)移即(ji)可确(que)定流(liu)量大(da)小。由于流量計(ji)的浮(fu)子位移不(bu)能直(zhi)接讀(du)出,所(suo)以,将(jiang)磁鋼(gang)封入(ru)浮子(zi)内，由設在(zai)轉換器内(nei)的磁(ci)耦合(he)機構得到(dao)浮子位移(yi),并由(you)位移(yi)傳(chuan)感(gan)器将(jiang)與流(liu)量對(dui)應的浮子(zi)位移(yi)轉換(huan)成電(dian)信(xin)号(hao),經處(chu)理後送入(ru)單片(pian)機。
 
　　本系(xi)統(tong)使用(yong)高性(xing)能低功耗(hao)16位微(wei)處理(li)器MSP430fe425作(zuo)爲流量計的中(zhong)心部件。它内部(bu)含有(you)16位Ab,并具有(you)FLASH存儲器(qi),這(zhe)樣不需外(wai)擴A/D就(jiu)可實(shi)現對流量信号的采(cai)集(ji),以(yi)及表(biao)校和(he)設定(ding)數據(ju)的存儲。
2基于Modbus的(de)通訊系(xi)統
2.1Modbus通訊(xun)協議(yi)概述
　　Modbus協議(yi)是應用于(yu)電子(zi)控制(zhi)器上的-種(zhong)通用(yong)協議(yi)。通過此協議，控制器(qi)相互之(zhi)間(jian)控制器經由(you)網(wang)絡(例(li)如以太網(wang))和其(qi)他設(she)備之(zhi)間可(ke)以通(tong)信。它(ta)已經(jing)成爲(wei)一通用工(gong)業标準。有了它,不同廠商生産(chan)的控制設(she)備可(ke)以連(lian)成工業網(wang)絡,進行(hang)集中監(jian)控,減(jian)少(shao)了(le)人力(li)成本，提高了生(sheng)産效(xiao)率(lü)。
　　Modbus協(xie)議采(cai)用主從工作方式，允(yun)許一(yi)台主(zhu)機和(he)多(duo)台從機通信(xin),每台(tai)從機(ji)地址(zhi)由(you)用(yong)戶設(she)定，地址(zhi)範圍爲(wei)1~255。通信采(cai)用(yong)命令(ling),應答(da)方式(shi)，每一(yi)-種命:令幀(zhen)都對(dui)應一(yi)-個(ge)應答幀(zhen)。命令(ling)幀由(you)主機發出(chu)，所(suo)有從機(ji)都将收(shou)到(dao)報文(wen),但隻(zhi)有(you)被尋址(zhi)的從(cong)機才會響應命(ming)令,返回相(xiang)應的(de)應答(da)幀。如(ru)果命(ming)令(ling)幀中尋(xun)址地址爲(wei)0,則視(shi)爲全局廣播,所(suo)有從機把(ba)它當(dang)一條(tiao)命(ming)令執行(hang),不返(fan)回應(ying)答幀。
2.2Modbus網絡通(tong)訊(xun)傳輸(shu)模式(shi)
　　Modbus網(wang)絡通訊(xun)可以(yi)設置(zhi)爲兩(liang)種傳(chuan)輸模(mo)式:ASCII模(mo)式或(huo)RTU(RenoteTeminalUnit)模式。流量(liang)計采用的(de)是RTU模(mo)式。RTU模式主要優(you)點是:在(zai)同樣的波特率下(xia)可比(bi)ASCII方式傳送更多的數(shu)據。
RTU模(mo)式中(zhong)字節(jie)的(de)格式如下:
編(bian)碼系(xi)統:8位(wei)二進(jin)制(zhi)，十六進(jin)制0-9,A-F。
數據位(wei):1個起(qi)始位;8個(ge)數(shu)據位(wei);奇/偶(ou)校(xiao)驗時1個(ge)停止位(wei),無奇偶(ou)校驗(yan)時2個停止(zhi)位。
錯(cuo)誤校(xiao)驗區(qu):循環(huan)冗餘校驗(yan)(CRC)。
 
開始和終(zhong)止都(dou)需要(yao)至少(shao)35個字(zi)符時間的(de)停頓(dun)間隔(ge)。
2.3Modbus功能(neng)碼
　　Modbus定(ding)義的功能(neng)代碼(ma)範圍(wei)爲1~127,不(bu)同功(gong)能的設備(bei)往往(wang)隻使用其中的(de)一部分(fen)。在(zai)主機(ji)要求(qiu)傳輸中,功(gong)能代碼(ma)告(gao)訴從(cong)機要(yao)執行(hang)一一(yi)個什麽動(dong)作。在(zai)從機響應(ying)傳輸(shu)中，如(ru)果從機發送的功能代碼(ma)與主(zhu)機發(fa)送的功能代碼(ma)相同(tong),則表明從(cong)機已執行(hang)所要求的(de)功能;如(ru)果不同(tong)則表(biao)明(ming)從機沒(mei)有執行所要求的功(gong)能(neng)，返(fan)回了(le)一個(ge)錯誤(wu)信息。
 
　　流量(liang)計設計在(zai)通訊(xun)過(guo)程(cheng)中用(yong)03H(讀取内部寄存(cun)内容和10H（刷(shua)新多(duo)個寄(ji)存器内容(rong)）兩個功能(neng)。

1. 應用(yong)

 
　　流量(liang)計通(tong)過亞(ya)控組(zu)态王可将現場(chang)變(bian)送器的(de)瞬時流量(liang)和累(lei)計流(liu)量(liang)讀上來(lai)。通訊功能(neng)協議符合(he)基于RS-485的RTU格(ge)式Modbus通訊協(xie)議，用(yong)戶可根(gen)據下位(wei)機的具體要求,修改(gai)不同寄存(cun)器的内容。下位機具(ju)有AD采集、4-20mA模(mo)拟輸出瞬(shun)時、累(lei)計流量顯示功(gong)能設(she)定數(shu)據備份數(shu)據恢複等(deng)功能，下位(wei)機的(de)地址(zhi)可由用戶(hu)在.上、下位(wei)機設定。如(ru)果(guo)在通訊(xun)過程中(zhong)有(you)設備(bei)斷線，組态王經(jing)過兩次(ci)查(cha)詢未(wei)果,将(jiang)送出問号(hao),并繼(ji)續與其他(ta)設備(bei)通(tong)訊(xun)。通過(guo)設定可定(ding)時查(cha)詢故(gu)障設備是(shi)否恢複通(tong)訊。
　　經現場(chang)測試，該流(liu)量計的(de)瞬(shun)間流量精(jing)度基本誤(wu)差:0.3125%，回(hui)差:0.375%;累(lei)計精(jing)度不(bu)超(chao)過10%，且通(tong)過溫(wen)度測(ce)試發(fa)現，溫度變化對(dui)變送(song)器(qi)電(dian)流輸(shu)出影(ying)響不大。

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