【摘要(yào)】本文分(fen)析了基(ji)于Modbus協議(yi)的電磁(cí)流量計(jì) 通訊在(zai)污水計(jì)量中的(de)應用，通(tōng)過RS-485串口(kou)連接，進(jin)行相關(guān)的🐪流量(liang)信息的(de)讀取，從(cóng)而切實(shi)可靠的(de)保證了(le)數據穩(wen)定性、可(ke)靠性和(hé)正确率(lü)。
0引言
　　随(sui)着中國(guo)城市經(jing)濟的發(fa)展，無論(lun)是生活(huo)污水量(liang)還是工(gong)業污😄水(shuǐ)量都出(chu)現了較(jiào)快增長(zhǎng)的态勢(shi)，使得水(shui)環境📧污(wu)染和水(shuǐ)⭐環境質(zhì)量下降(jiang)的趨勢(shì)也在不(bú)斷加劇(jù)。因此，國(guo)家加強(qiáng)了對污(wu)水處理(li)的投資(zī)，興建和(hé)投運了(le)大量的(de)污水處(chù)理廠，從(cóng)而改善(shan)我們所(suo)處的生(shēng)态環境(jìng)。如何保(bǎo)證污水(shui)處💔理的(de)水質、水(shuǐ)🚶量達到(dào)國家排(pái)放标準(zhun)，這就🔞對(duì)計量檢(jiǎn)測儀表(biao)的配置(zhì)和管理(li)提出了(le)新的要(yao)求。
　　目前(qian)，污水處(chù)理廠對(dui)電磁流(liú)量計這(zhe)種計量(liàng)比較準(zhun)确的儀(yi)表逐漸(jian)推廣和(he)普及。在(zài)傳統的(de)污水處(chù)理廠的(de)自動化(hua)🔞監控及(ji)信🔞息集(ji)成系統(tǒng)中，電磁(ci)流量計(ji)采用4-20mA（傳(chuan)送模拟(ni)量信息(xī)）或24VDC（傳送(song)開關量(liàng)信息）信(xìn)号進行(hang)通訊傳(chuán)輸，很多(duō)現場💰層(céng)流量計(jì)與控制(zhi)器🌂之間(jiān)的連接(jie)是一對(duì)一（一個(gè)I/O點對設(she)備的一(yī)個測控(kòng)點）所謂(wèi)I/O接線方(fāng)式。但是(shi)這🐆樣的(de)系統存(cún)在一些(xiē)明顯的(de)缺點，那(nà)就是信(xin)息集成(cheng)能力不(bú)強；系統(tong)不開放(fang)、可集成(chéng)性差、專(zhuan)業性不(bú)強；可靠(kào)性不易(yi)保證；可(kě)維護性(xing)不高等(děng)。
如果現(xian)場層設(she)備配有(you)串行數(shù)據接口(kou)（如RS-232/485），控制(zhi)器就可(kě)以按接(jiē)口😘規定(ding)協議，通(tong)過串行(háng)通信方(fang)式（而不(bu)是I/O方式(shì)✨）完成對(duì)現場設(shè)備的☁️監(jiān)控。[1]如果(guo)設想全(quán)部或大(dà)🌍部分現(xiàn)💋場設備(bei)都具有(yǒu)串行通(tōng)信接口(kǒu)并具有(you)統一的(de)通信協(xié)議，控制(zhi)器隻需(xū)一根通(tong)信電纜(lǎn)就可将(jiāng)分👄散的(de)現場設(shè)備連接(jiē)，完成對(duì)所有現(xian)場設備(bei)的監控(kòng)，這就是(shì)所說的(de)采用現(xian)場總線(xiàn)技術。
1Modbus協(xié)議在電(diàn)磁流量(liàng)計通訊(xun)中實現(xiàn)的簡介(jiè)
　　目前，污(wu)水處理(lǐ)廠所用(yòng)的電磁(cí)流量計(jì)大部分(fen)都配有(yǒu)✏️串☔行數(shù)據接口(kou)（如RS-232/485），并且(qiě)接口支(zhī)持MODBUS總線(xian)協議。一(yī)般電磁(ci)流量轉(zhuan)換🏃🏻‍♂️器MODBUS通(tong)訊采🌏用(yong)标準MODBUS通(tōng)訊協議(yì)，MODBUS模塊和(he)上位機(ji)進行通(tōng)訊的波(bō)特率爲(wèi)600–19200，波特率(lǜ)設備地(dì)址可以(yi)通過鍵(jian)♌盤進行(háng)設置。通(tōng)訊由主(zhǔ)機發起(qǐ)，主機首(shou)先✨發送(song)消息幀(zhen)，消息幀(zhēn)的發送(song)間隔必(bi)須大于(yú)3.5個以上(shang)♍字符的(de)發送時(shí)間。[2]消息(xi)幀發送(sòng)的第一(yi)個字節(jiē)是設備(bèi)地址，從(cong)設備不(bú)斷的偵(zhen)測網絡(luo)總線當(dang)接收到(dao)第一個(ge)字節，每(mei)一個設(she)備都進(jin)行解碼(mǎ)以判斷(duan)是否是(shi)發往自(zi)己🌈的消(xiāo)息幀；接(jie)收到一(yī)個字符(fú)之後，如(ru)果停🔞頓(dùn)時間超(chāo)過3.5個以(yǐ)上字符(fu)的發送(song)時間，标(biao)志着前(qian)一個消(xiao)息幀發(fā)送結束(shu)，一個新(xīn)的消息(xi)幀在此(ci)停頓後(hou)開始。字(zì)符間隔(gé)不能大(dà)于一個(ge)字🚩符，否(fou)則認爲(wei)是一條(tiao)新的消(xiāo)息幀開(kāi)始，老的(de)消息幀(zhen)結束。
消(xiao)息幀定(ding)義如下(xia)：

　　Modbus通訊協(xié)議規定(dìng)了2種通(tong)訊方式(shi)。RTU(REMOTETERMINALUNIT)方式通(tong)訊采用(yong)8位字節(jie)的二進(jin)制🈲數據(jù)通訊，數(shu)據校驗(yan)采用CRC循(xún)環冗餘(yú)校驗，通(tong)訊速度(du)較快；ASCII方(fāng)式采用(yòng)7位ASCII碼進(jin)行通訊(xùn)，數據校(xiao)♈驗采用(yong)LRC邏輯冗(rǒng)餘校驗(yàn)，通訊速(su)💁率較慢(màn)。針對MODBUS在(zài)電磁流(liu)量轉換(huan)器上的(de)應用，在(zai)MODBUS的功能(néng)碼中，不(bu)🌍同公司(sī)采用不(bu)同的方(fāng)式實現(xian)，有的公(gong)司隻用(yòng)了3個功(gōng)能碼：03、04、06。03号(hào)功能碼(ma)主要用(yong)來讀取(qu)流量信(xìn)息，包括(kuò)瞬時流(liú)量、流速(sù)、流量百(bǎi)分比、電(dian)極電阻(zǔ)、正向累(lèi)計、反向(xiang)累計、儀(yi)表口徑(jing)、報警狀(zhuang)态等；04号(hào)功能碼(ma)用來讀(dú)取鍵盤(pan)參數，06号(hao)功能碼(mǎ)用來設(shè)置鍵盤(pán)參數。
2基(ji)于Modbus協議(yi)的電磁(cí)流量計(jì)信息讀(du)取
　　在污(wū)水處理(li)廠和運(yùn)行泵站(zhàn)中作爲(wèi)污水計(ji)量的儀(yi)表，電磁(ci)流量💚計(jì)信息的(de)讀取就(jiù)顯得異(yi)常重要(yào)。現場儀(yi)表的流(liú)量信🏃🏻息(xi)，由瞬時(shí)流量、流(liu)速、百分(fen)比、報警(jǐng)狀态等(deng)參數進(jin)行反映(yìng)，參✊數存(cun)放地址(zhǐ)如🔴下表(biao)：

　　定義如(ru)下：讀取(qu)流量信(xìn)息時，主(zhu)機發出(chū)功能編(biān)碼03：讀取(qu)♉輸♊入寄(ji)🔞存器值(zhí)。參數存(cún)放首址(zhǐ)對應輸(shu)入寄存(cun)器首址(zhi)的低字(zi)節。主機(ji)發送命(ming)令格式(shi)如下：
　　從(cóng)機地址(zhǐ)(1Byte)+功能編(bian)碼(1Byte)+輸入(rù)寄存器(qi)首址(2Byte)+輸(shū)入寄存(cún)器個數(shu)(2Byte)+CRC校驗🔞值(zhi)🙇🏻(2Byte),從機地(di)址值範(fàn)圍在1-99；
　　輸(shu)入寄存(cun)器高字(zi)節全部(bù)是0，低字(zi)節範圍(wei)在01~09，對應(yīng)上面表(biao)格中參(can)✍️數存放(fàng)首址。輸(shū)入寄存(cun)器個數(shù)高字節(jie)🔴是0，低字(zì)節是3,從(cóng)⭐機回應(yīng)格式如(ru)下：
　　從機(ji)地址(1Byte)+功(gong)能編碼(ma)(1Byte)+讀出的(de)字節個(gè)數(1Byte)+字節(jiē)内容(6Byte)+CRC校(xiao)驗值(2Byte),返(fǎn)回的參(can)數占6個(gè)字節，故(gù)字節個(ge)數是6。
　　注(zhù)：讀取流(liu)量信息(xī)時，對瞬(shùn)時流量(liang)、流速、百(bai)分比、報(bào)警狀态(tài)等📧參數(shù)，用戶可(ke)以分别(bie)讀取，即(jí)一次隻(zhi)讀取一(yi)個參數(shù)。用戶也(ye)可以一(yī)次🤟性讀(dú)取所有(you)的8個參(cān)數或一(yī)次讀取(qǔ)其中的(de)幾個參(cān)數。讀出(chū)的流量(liang)信息有(yǒu)兩種表(biǎo)示方法(fǎ)：整形數(shù)表示法(fa)和浮點(diǎn)數表🏃‍♂️示(shi)法。如沒(mei)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻有特殊(shū)聲明♌，儀(yí)表一般(bān)采用整(zheng)形數據(jù)👅進行傳(chuan)輸。
詳細(xì)信息結(jie)構定義(yì)如下：
1）瞬(shun)時流量(liàng)信息定(dìng)義
主機(ji)發送：
01H03H00H01H00H03H54H0BH
從(cóng)機響應(yīng)：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高
　　如(rú)果數據(ju)以整形(xíng)數格式(shi)進行傳(chuan)輸，則D0、D1代(dai)表瞬時(shí)流量👣整(zheng)數部分(fèn)的高4位(wèi)（16進制），D2、D3代(dai)表瞬時(shí)流量整(zhěng)數部分(fen)的低4位(wèi)（16進制），D4、D5代(dài)表瞬時(shi)流量小(xiao)數部分(fen)值（16進制(zhì)）。
2）流速信(xin)息定義(yi)
主機發(fa)送：
01H03H00H04H00H03H44H0AH
從機(jī)響應：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低(di)CRC16高
　　如果(guǒ)數據以(yi)整形數(shù)格式進(jin)行傳輸(shu)，則D0、D1代表(biǎo)流速整(zhěng)數部分(fèn)的高4位(wèi)（16進制），D2、D3代(dài)表流速(su)整數部(bu)分的低(dī)4位（16進制(zhì)），D4、D5代表流(liu)速小數(shu)部分值(zhí)（16進制）。
3）正(zhèng)向總量(liàng)信息定(ding)義
主機(ji)發送：
01H03H00H0DH00H03H94H08H
從(cong)機響應(ying)
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高
　　如(ru)果數據(jù)以整形(xing)數格式(shì)進行傳(chuán)輸，則将(jiāng)D0、D1由16進制(zhi)轉換成(cheng)10進制😍X0X1X2X3，将(jiāng)D2、D3由16進制(zhi)轉換成(cheng)10進制X4X5X6X7，将(jiāng)D4、D5由16進制(zhi)轉換成(cheng)10進制X8X9X10X11，數(shu)據由X0X1X2X3X4X5X6X7X8X9組(zǔ)🤩成，小數(shù)點位置(zhi)和累計(ji)單位由(yóu)X10X11決定。

舉(ju)例說明(ming)如下：
如(ru)接收到(dao)的數據(jù)是
01H04H06H00H22H16430C84686B
則0022（16進(jìn)制）=34（十進(jìn)制）
則1643（16進(jìn)制）=5699（十進(jìn)制）
則0C84（16進(jin)制）=3204（十進(jin)制）
則數(shu)據可表(biǎo)示爲34569932，04是(shi)小數點(dian)位數，查(chá)表爲0.001m3，故(gu)實際數(shu)據爲34569.932m3。
4）反(fan)向總量(liang)信息定(dìng)義
主機(jī)發送：
01H03H00H10H00H03H04H0EH
從(cong)機響應(ying)：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高
數(shu)據表示(shì)方法和(hé)正向總(zǒng)量一樣(yàng)。
5）報警狀(zhuang)态信息(xī)定義
主(zhǔ)機發送(sòng)：
01H03H00H16H00H03HE4H0FH
從機響(xiǎng)應：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高(gāo)
　　如果數(shù)據以整(zhěng)形數格(ge)式進行(hang)傳輸，則(ze)D2、D3代表報(bao)警狀态(tài)整💁數值(zhi)(十六進(jìn)制)，D0、D1、D4、D5保留(liu)。
　　報警狀(zhuàng)态的值(zhí)範圍不(bú)會超過(guo)1024，用二進(jìn)制位表(biǎo)示爲：Bit9Bit8Bit7Bit6Bit5Bit4BIT3bit2Bit1Bit0，分(fèn)别定義(yì)如🔞下：
位(wei)定義：Bitx=0無(wu)警狀态(tài)；Bitx=1報警狀(zhuàng)态；

3基于(yú)Modbus協議的(de)電磁流(liu)量計參(can)數讀取(qǔ)
基于Modbus協(xié)議的電(diàn)磁流量(liang)計在進(jin)行參數(shù)讀取時(shí)，可以先(xiān)定義


現(xian)場儀表(biǎo)的各個(ge)參數，參(can)數編号(hào)定義如(rú)下：
3．1語言(yán)選擇
參(can)數值=0：中(zhōng)文
參數(shu)值=1：英文(wén)
3．2流量量(liàng)程設置(zhì):0～65535。
4電磁流(liú)量計Modbus通(tong)訊的安(an)裝與布(bu)線
電磁(cí)流量計(jì)按照RS-485串(chuan)口方式(shì)進行布(bù)線和連(lián)接，按照(zhào)下圖‼️方(fang)式進✨行(háng)連接：

　　工控機(ji)或PC機通(tōng)過串口(kǒu)連接到(dào)RS232/RS485轉換器(qi)，轉換器(qi)的+A、+B分🍓别(bié)連接到(dao)各個電(dian)磁流量(liàng)計。
　　如果(guo)是 分體(tǐ)式電磁(cí)流量計(ji) ，将RS232/RS485轉換(huàn)器的+A、+B分(fèn)别和電(diàn)磁流量(liàng)計的A2、B2相(xiàng)連接，如(ru)果接線(xian)較長💜，連(lián)接😄的儀(yi)表較多(duo)，有必要(yao)在遠端(duān)加一個(gè)100Ω-200Ω的匹配(pèi)電阻🔱。
　　如(ru)果是 一(yi)體式電(dian)磁流量(liang)計 ，将RS232/RS485轉(zhuan)換器的(de)+A、+B分别和(hé)電磁流(liu)量計的(de)TRX+、TRX-相連接(jiē)，如果接(jiē)線較長(zhang)，連接的(de)儀表較(jiao)多，有必(bì)要在遠(yuǎn)端加一(yi)個100Ω-200Ω的匹(pǐ)配電阻(zǔ)。
5電磁流(liu)量計的(de)Modbus通訊測(cè)試
　　如果(guǒ)用戶需(xu)要和現(xiàn)場儀表(biǎo)進行MODBUS通(tōng)訊，可以(yǐ)安裝測(cè)🔞試程序(xù)🈲進行測(ce)試，利用(yong)測試應(ying)用程序(xù)MODBUSV1.0及通訊(xun)範例⭐源(yuán)程序（VB）進(jin)👣行通訊(xun)測♻️試。
　　用(yòng)戶在應(ying)用MODNUS之前(qián)應該仔(zǎi)細閱讀(du)電磁流(liú)量計MODBUS通(tōng)訊協☁️議(yì)，這❄️樣上(shang)位機才(cái)能正确(que)的讀、寫(xiě)電磁流(liu)量計的(de)相關參(can)數。測試(shì)時，打開(kai)測試應(yīng)用程序(xu)MODBUSV1.0，如下圖(tú)：
如果RS232/RS485轉(zhuǎn)換器輸(shu)出是與(yǔ)多台電(dian)磁流量(liàng)計相連(lián)接，首📧先(xiān)應該❌注(zhu)意的是(shi)：
1）必須将(jiāng)每一台(tai)電磁流(liú)量計設(shè)置爲不(bú)同的地(dì)址，地✏️址(zhǐ)範🌍圍是(shì)01-32。地址如(ru)果重複(fú)，通訊很(hen)容易出(chū)錯。

2）記住(zhu)每一台(tái)電磁流(liu)量計的(de)通訊速(su)度。通訊(xùn)速度的(de)波特率(lü)包🌈括600、1200、2400、4800、9600、14400、19200。每(mei)一台電(diàn)磁流量(liang)計的通(tōng)訊速度(dù)應該盡(jin)量一緻(zhi)，這樣操(cāo)作方便(bian)，也減少(shǎo)了出錯(cuò)的幾率(lü)。
連接完(wan)畢後，操(cao)作如下(xià)：
　　如果連(lián)接的儀(yí)表中有(you)一台儀(yí)表地址(zhǐ)是02，通訊(xun)速度♈是(shi)19200，則首先(xiān)在測試(shì)畫面的(de)左面，在(zai)通訊速(su)度的列(liè)表框中(zhōng)選擇19200，在(zai)設備地(dì)址的列(liè)表框中(zhong)選擇02；此(cǐ)時在右(yòu)邊的空(kōng)❤️白框中(zhōng)⛹🏻‍♀️就會有(yǒu)💛數據顯(xiǎn)示。點擊(ji)顯示刷(shua)新按扭(niu)，會對右(yòu)邊的數(shu)據進行(háng)瞬間清(qing)屏。
如果(guǒ)要對02号(hao)儀表的(de)鍵盤參(can)數進行(hang)讀、寫，可(kě)點擊左(zuǒ)🈚邊的讀(du)/寫參數(shù)按扭，彈(dan)出下圖(tú)：
寫參數(shù)時，可在(zai)下拉列(liè)表框中(zhong)選擇，或(huò)在文本(ben)框中👉輸(shū)入參數(shu)。參數下(xia)面有提(ti)示，輸入(ru)不能超(chao)過範圍(wei)。

6結束語(yǔ)
　　目前中(zhong)國對于(yú)環境治(zhi)理的重(zhong)視程度(du)日益增(zeng)強，其中(zhōng)污水處(chu)理是重(zhòng)中之重(zhòng)。[3]在污水(shuǐ)計量中(zhong)起到關(guān)鍵作用(yòng)的流🈲量(liang)計就顯(xian)得非常(chang)重要，爲(wei)了保證(zheng)計量數(shu)據的穩(wěn)定性、可(kě)靠性和(hé)精确性(xing)，采用串(chuàn)口方式(shi)基于Modbus協(xie)議進行(háng)數據通(tong)訊🈲的優(you)勢就尤(yóu)爲突出(chu)。這種串(chuan)口🏃🏻通訊(xun)方式，必(bì)🈲将在今(jīn)後污水(shuǐ)處理廠(chang)的自動(dong)化系統(tong)🥰和信息(xī)集成系(xi)統中，應(ying)用的更(geng)加廣泛(fàn)。

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