摘要(yào):文章介紹(shao)了金屬管(guǎn)浮子流量(liàng)計 硬件設(shè)計及基于(yú)Modbus的通訊系(xì)統,并将modbus協(xié)議應用到(dao)傳🔞統儀表(biǎo)_上,使得儀(yi)表具有了(le)真正智能(néng)的意義，同(tong)時也爲📞今(jīn)後實現數(shù)字化組網(wǎng)提供了接(jie)口。
　　金屬管(guǎn)浮子流量(liàng)計具有抗(kàng)幹擾能力(li)強,使用壽(shou)命長，可以(yǐ)在高黏度(dù)酸、堿、粉塵(chén)振動等惡(e)劣環境下(xia)工作,在石(shi)油、化工❓、冶(yě)金電力🎯食(shi)品醫藥給(gěi)排水.等多(duo)個行業得(de)到了廣泛(fàn)應用。.
　　基于(yu)Modbus協議的金(jin)屬管浮子(zi)流量計。通(tōng)過選擇低(di)功耗🐪的微(wēi)🐅處理器和(he)通訊芯片(pian),将具有開(kai)放協議的(de)Modbus協議移植(zhi)💃到傳統的(de)金屬管浮(fú)子流量計(jì)中,使得儀(yí)表具有現(xian)場‼️總線組(zǔ)網功能。該(gai)流量計具(jù)有結構簡(jian)單、精度高(gao)、功耗低等(deng)特點，可廣(guang)泛用💋于工(gong)業測🌐量。
1流(liu)量計硬件(jiàn)設計
　　浮子(zǐ)流量計的(de)浮子位移(yí)與流量之(zhi)間存在明(ming)确對❄️應😍的(de)函🤞數關系(xi)，測出浮子(zǐ)位移即可(ke)确定流量(liàng)大小🈚。由于(yu)流量計的(de)浮子位移(yí)不能直接(jie)讀出,所以(yǐ),将磁鋼封(fēng)入🌈浮子内(nèi)，由設在轉(zhuan)換器💘内的(de)磁耦合機(jī)構得到浮(fu)子位移,并(bing)由位移傳(chuán)感器🍓将與(yǔ)流量對應(yīng)的浮子位(wei)移轉換成(chéng)電信号,經(jīng)處理後送(song)入單片機(ji)。
 
　　本系統使(shǐ)用高性能(néng)低功耗16位(wei)微處理器(qi)MSP430fe425作爲流量(liang)計的中心(xīn)部件。它内(nei)部含有16位(wei)Ab,并具有FLASH存(cun)儲器,這樣(yàng)不需外擴(kuò)A/D就可實現(xian)對流量信(xin)号的采集(ji),以及表校(xiao)和設定數(shu)據的存儲(chǔ)。
2基于Modbus的通(tōng)訊系統
2.1Modbus通(tōng)訊協議概(gai)述
　　Modbus協議是(shi)應用于電(diàn)子控制器(qì)上的-種通(tong)用協議。通(tong)過此協議(yì)，控制器相(xiàng)互之間控(kòng)制器經由(you)網絡(例如(ru)以太網)和(hé)其㊙️他設備(bèi)之間可以(yǐ)通信。它已(yǐ)經成爲一(yi)通用工業(ye)标準。有🏃🏻了(le)它,不😘同廠(chǎng)商生産的(de)🌈控制設備(bei)可以連成(chéng)工💃業網絡(luo),進行集中(zhong)監控,減少(shǎo)了人力成(cheng)本，提高了(le)生産🏃‍♂️效率(lü)。
　　Modbus協議采用(yong)主從工作(zuo)方式，允許(xu)一台主機(ji)和多台從(cóng)機💰通信❤️,每(měi)台🥰從機地(di)址由用戶(hù)設定，地址(zhǐ)範圍爲1~255。通(tōng)信采用命(ming)🏃令,應答方(fāng)式，每一-種(zhong)命:令幀都(dou)對應一-個(gè)應答幀。命(mìng)令幀由主(zhu)機發出，所(suǒ)有從機都(dōu)将收到報(bào)文,但隻有(yǒu)被尋址的(de)✊從機才會(huì)響應命令(ling),返回相應(yīng)的應答幀(zhen)。如果命令(lìng)幀中🔴尋址(zhi)地址爲0,則(ze)視爲全局(ju)廣播,所有(you)從⭐機把它(ta)當一條命(mìng)令執行,不(bu)返回應答(da)幀。
2.2Modbus網絡通(tōng)訊傳輸模(mo)式
　　Modbus網絡通(tōng)訊可以設(shè)置爲兩種(zhong)傳輸模式(shì):ASCII模式或RTU(RenoteTeminalUnit)模(mó)式。流量計(jì)采用的是(shi)RTU模式。RTU模式(shì)主要優點(diǎn)是:在同樣(yang)的波特率(lǜ)下可比ASCII方(fang)式💋傳送更(gèng)多的數據(jù)。
RTU模式中字(zì)節的格式(shi)如下:
編碼(ma)系統:8位二(er)進制，十六(liu)進制0-9,A-F。
數據(ju)位:1個起始(shǐ)位;8個數據(ju)位;奇/偶校(xiao)驗時1個停(ting)止位,無奇(qi)偶校驗時(shí)2個停止位(wei)。
錯誤校驗(yàn)區:循環冗(rǒng)餘校驗(CRC)。
 
開(kai)始和終止(zhǐ)都需要至(zhì)少35個字符(fú)時間的停(ting)頓間隔。
2.3Modbus功(gong)能碼
　　Modbus定義(yì)的功能代(dai)碼範圍爲(wei)1~127,不同功能(néng)的設備往(wang)往隻使用(yong)🙇🏻其📐中🔴的一(yi)部分。在主(zhǔ)機要求傳(chuán)輸中,功能(néng)代碼👉告訴(su)從機要執(zhi)行一一個(ge)💃什麽動作(zuo)。在從機響(xiǎng)應傳輸中(zhong)，如果從機(ji)🐆發送的🚶‍♀️功(gōng)能代碼與(yu)主⛱️機發送(sòng)的功能代(dai)碼相同,則(zé)表明從機(ji)已執行所(suǒ)要求的功(gong)能;如果不(bú)同則表明(míng)從機沒有(yǒu)執行所要(yào)求的功能(neng)，返回了一(yi)個錯誤☔信(xin)息。
 
　　流量計(jì)設計在通(tong)訊過程中(zhong)用03H(讀取内(nei)部寄存内(nèi)容和10H（刷新(xīn)多個☂️寄存(cún)器内容）兩(liǎng)個功能。

1. 應(yīng)用

 
　　流量計(ji)通過亞控(kong)組态王可(ke)将現場變(biàn)送器的瞬(shun)時流量和(hé)♻️累☂️計流量(liang)讀上來。通(tōng)訊功能協(xie)議符合基(jī)于RS-485的RTU格式(shi)Modbus通🐉訊協🛀議(yì)，用戶可🌂根(gēn)據下位機(jī)的具體要(yao)求📞,修改不(bu)同寄存器(qì)的内容。下(xia)位機具有(you)AD采集、4-20mA模拟(ni)輸🌈出瞬時(shi)、累計流量(liang)顯示功能(neng)設定數據(jù)備份數據(jù)恢複等功(gōng)能，下位機(jī)的地址可(kě)由用戶在(zài).上、下位機(jī)設定。如果(guǒ)在通訊過(guò)程中有設(shè)備斷線，組(zu)态王經過(guo)兩♌次查詢(xún)未果,将送(song)出問号,并(bìng)繼續與✔️其(qí)他設備通(tong)訊。通過設(she)定可定時(shi)查♻️詢故障(zhàng)設備是否(fǒu)😍恢複通訊(xùn)。
　　經現場測(ce)試，該流量(liang)計的瞬間(jian)流量精度(dù)基本誤差(cha)⁉️:0.3125%，回差:0.375%;累計(jì)精度不超(chāo)過10%，且通過(guò)溫度測試(shì)發現，溫度(du)變化對變(biàn)送器電流(liu)輸出影響(xiang)不大。

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