【摘要】本(ben)文分析了基(jī)于Modbus協議的電(dian)磁流量計 通(tong)訊在污水計(ji)量中的應用(yòng)，通過RS-485串口連(lian)接，進行相關(guān)的流量信息(xi)的讀取，從而(ér)切實可靠的(de)保證了數據(jù)穩定性、可靠(kao)性和正确率(lǜ)。
0引言
　　随着中(zhōng)國城市經濟(ji)的發展，無論(lun)是生活污水(shuǐ)量還是工業(ye)污水量都出(chu)現了較快增(zēng)長的态勢，使(shǐ)得水環境污(wū)染和水💞環境(jing)🐉質量下降的(de)趨勢也在不(bu)斷加劇。因此(ci)♉，國家加強了(le)對污水處理(lǐ)的投🔞資，興建(jiàn)和投運了大(dà)量的污水處(chù)理廠，從而改(gai)善我們🐅所處(chù)的生态環境(jìng)。如何保證污(wu)水處理的水(shuǐ)質、水量達到(dào)國家🧑🏽‍🤝‍🧑🏻排放标(biao)準，這就對計(jì)量檢測儀表(biǎo)的配置和管(guǎn)🐅理提出了新(xin)的要求。
　　目前(qián)，污水處理廠(chǎng)對電磁流量(liang)計這種計量(liang)比較準确的(de)儀表🏒逐漸推(tuī)廣和普及。在(zai)傳統的污水(shui)處理廠的自(zì)動化監控及(ji)信🥰息集成系(xi)統中，電磁流(liú)量計采用4-20mA（傳(chuán)送📞模拟量信(xìn)息）或24VDC（傳送開(kai)關量信息）信(xìn)号進行通訊(xun)傳輸，很多現(xiàn)場層流量計(ji)與控制器之(zhī)間的連接是(shi)一對一✉️（一個(ge)I/O點對設備的(de)一個測控點(dian)）所謂I/O接⭕線方(fang)式。但是㊙️這☂️樣(yang)的系統存在(zai)一些明顯的(de)缺💛點，那就是(shì)信息🈲集成能(néng)力不強；系統(tong)不開放、可集(jí)成性差、專業(yè)性不強；可靠(kao)性不易保證(zhèng)；可維護性不(bu)高等。
如果現(xian)場層設備配(pei)有串行數據(ju)接口（如RS-232/485），控制(zhi)器就可以按(àn)接✔️口規定協(xié)議，通過串行(hang)通信方式（而(ér)不是I/O方式）完(wán)成對現場設(she)⚽備的監控。[1]如(ru)果設想全部(bu)或大部分現(xiàn)場設備都具(ju)有串行通信(xìn)接口并具有(yǒu)統一的通信(xìn)協👨‍❤️‍👨議，控制器(qì)隻需一根通(tong)信電纜就可(kě)将分💜散的現(xiàn)場設備連接(jie)，完成對所有(yǒu)現場設備的(de)監控，這就是(shi)所說⭐的采用(yong)現場總線🙇‍♀️技(ji)術。
1Modbus協議在電(diàn)磁流量計通(tong)訊中實現的(de)簡介
　　目前，污(wū)水處理廠所(suǒ)用的電磁流(liú)量計大部分(fèn)都配🥰有串行(hang)數🆚據接口（如(rú)RS-232/485），并且接口支(zhī)持MODBUS總線協議(yì)。一般電磁流(liu)量轉換器MODBUS通(tong)💔訊采用标準(zhun)MODBUS通訊協議，MODBUS模(mo)塊和上位機(jī)進行通訊的(de)波🌐特率爲600–19200，波(bō)特率♍設備地(di)址可以通過(guo)鍵盤進行設(shè)置。通訊由主(zhu)機發起，主機(jī)首先發送消(xiao)息幀，消息幀(zhēn)的發送間隔(gé)必須大于3.5個(ge)以上字符的(de)發送時間。[2]消(xiāo)息幀發送的(de)第一個字節(jie)💚是設備地址(zhǐ)，從設備不斷(duan)的偵測網絡(luo)總♉線當接收(shou)到第一個字(zì)節，每一個設(shè)備都進行解(jiě)碼以判🥵斷是(shi)否是⭐發往自(zì)己🔞的消息幀(zhen)；接收到一個(gè)字符之後，如(rú)果停🈚頓時間(jian)超過3.5個以📱上(shàng)字符的發送(sòng)時間，标志着(zhe)前一個消息(xī)幀發送結束(shù)，一個新🔞的消(xiāo)息幀在此停(ting)頓後開始。字(zi)符間隔不能(néng)大于一個字(zì)☁️符，否則認爲(wèi)是一條新的(de)消🏃‍♂️息幀開始(shǐ)，老的消息幀(zhēn)結束。
消息幀(zhēn)定義如下：

　　Modbus通(tong)訊協議規定(dìng)了2種通訊方(fang)式。RTU(REMOTETERMINALUNIT)方式通訊(xun)采用8位字節(jie)☎️的二進制數(shù)據通訊，數據(jù)校驗采用CRC循(xun)環冗餘校驗(yan)，通訊速度較(jiào)快；ASCII方😘式采用(yong)7位ASCII碼進行通(tong)訊，數據校驗(yan)采用♊LRC邏輯冗(rǒng)餘校驗🙇‍♀️，通訊(xùn)速率較慢。針(zhen)對MODBUS在電磁💋流(liu)量轉換📐器上(shang)的應用，在MODBUS的(de)功能碼中，不(bu)同公司采用(yong)不同的方式(shi)實現，有的公(gong)司隻用了3個(ge)功能碼：03、04、06。03号🛀🏻功(gōng)能碼主要用(yong)來讀取流量(liang)信息，包括瞬(shun)時流量、流速(sù)、流量百分比(bi)、電極電阻、正(zhèng)向累計、反向(xiàng)累計、儀表口(kǒu)徑、報警狀态(tài)等；04号🌈功能碼(mǎ)用來讀取鍵(jiàn)盤參數，06号功(gōng)能碼用來設(she)置鍵盤參數(shu)。
2基于Modbus協議的(de)電磁流量計(jì)信息讀取
　　在(zài)污水處理廠(chang)和運行泵站(zhan)中作爲污水(shui)計量的儀表(biǎo)🙇‍♀️，電♋磁💃流量計(ji)信息的讀取(qu)就顯得異常(cháng)重要。現場儀(yí)表的流量信(xìn)息，由瞬時流(liu)量、流速、百分(fen)比、報警狀态(tài)等參數進行(hang)反映，參數存(cun)放地址如下(xià)表：

　　定義如下(xià)：讀取流量信(xin)息時，主機發(fā)出功能編碼(mǎ)03：讀取輸入寄(ji)存器值。參數(shu)存放首址對(duì)應輸入寄存(cún)器首址的低(dī)字節🌈。主機發(fa)送命令格式(shì)如下：
　　從機地(dì)址(1Byte)+功能編碼(mǎ)(1Byte)+輸入寄存器(qì)首址(2Byte)+輸入寄(ji)存器個數(2Byte)+CRC校(xiào)🤟驗🆚值🔱(2Byte),從機地(di)址值範圍在(zai)1-99；
　　輸入寄存器(qì)高字節全部(bù)是0，低字節範(fàn)圍在01~09，對應上(shang)面表🔅格♉中參(cān)數存放首址(zhǐ)。輸入寄存器(qi)個數高字節(jie)🔆是0，低字節是(shì)3,從機回應格(gé)⛱️式如下：
　　從機(ji)地址(1Byte)+功能編(biān)碼(1Byte)+讀出的字(zi)節個數(1Byte)+字節(jiē)内容(6Byte)+CRC校驗值(zhi)(2Byte),返回的🥰參數(shu)占6個字節，故(gù)字節個數是(shì)6。
　　注：讀取流量(liang)信息時，對瞬(shun)時流量、流速(su)、百分比、報警(jǐng)狀态🎯等👄參數(shu)，用戶可以分(fen)别讀取，即一(yī)次隻讀取一(yī)個參數。用戶(hù)也可以一次(cì)性讀取所有(yǒu)的8個參數或(huò)一次讀✏️取其(qí)中的幾個參(cān)數。讀出的流(liú)量信息有兩(liang)❗種表示方法(fǎ)：整形數表示(shi)法和浮點數(shù)表示法。如沒(mei)有特殊聲明(ming)，儀表一般采(cǎi)用整形數據(jù)進行傳輸。
詳(xiang)細信息結構(gou)定義如下：
1）瞬(shùn)時流量信息(xī)定義
主機發(fa)送：
01H03H00H01H00H03H54H0BH
從機響應(ying)：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高
　　如果數(shu)據以整形數(shù)格式進行傳(chuán)輸，則D0、D1代表瞬(shun)時流量✍️整數(shu)部分🐆的高4位(wèi)（16進制），D2、D3代表瞬(shùn)時流量整數(shu)部分的低✔️4位(wei)（16進制），D4、D5代📧表瞬(shun)時流🏃🏻‍♂️量小數(shù)部分值（16進制(zhì)）。
2）流速信息定(dìng)義
主機發送(sòng)：
01H03H00H04H00H03H44H0AH
從機響應：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低(dī)CRC16高
　　如果數據(jù)以整形數格(gé)式進行傳輸(shū)，則D0、D1代表流速(su)整🤟數部分的(de)高4位（16進制），D2、D3代(dài)表流速整數(shù)部分的低4位(wei)（16進制），D4、D5代表流(liu)速小㊙️數部分(fen)值🐪（16進制）。
3）正向(xiang)總量信息定(dìng)義
主機發送(song)：
01H03H00H0DH00H03H94H08H
從機響應
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低(dī)CRC16高
　　如果數據(jù)以整形數格(gé)式進行傳輸(shu)，則将D0、D1由16進制(zhi)轉換成10進制(zhi)👨‍❤️‍👨X0X1X2X3，将D2、D3由16進制轉(zhuan)換成10進制X4X5X6X7，将(jiāng)D4、D5由16進制轉換(huan)成10進制⚽X8X9X10X11，數據(jù)由X0X1X2X3X4X5X6X7X8X9組🧡成，小數(shù)點位置和累(lei)計單位由X10X11決(jué)定。

舉例說明(ming)如下：
如接收(shou)到的數據是(shì)
01H04H06H00H22H16430C84686B
則0022（16進制）=34（十進(jìn)制）
則1643（16進制）=5699（十(shí)進制）
則0C84（16進制(zhi)）=3204（十進制）
則數(shu)據可表示爲(wei)34569932，04是小數點位(wèi)數，查表爲0.001m3，故(gù)實際數據爲(wèi)34569.932m3。
4）反向總量信(xìn)息定義
主機(jī)發送：
01H03H00H10H00H03H04H0EH
從機響(xiǎng)應：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高
數據(ju)表示方法和(hé)正向總量一(yī)樣。
5）報警狀态(tài)信息定義
主(zhu)機發送：
01H03H00H16H00H03HE4H0FH
從機(ji)響應：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高
　　如(rú)果數據以整(zheng)形數格式進(jìn)行傳輸，則D2、D3代(dài)表報警狀态(tài)🐪整數值(十六(liu)進制)，D0、D1、D4、D5保留。
　　報(bào)警狀态的值(zhí)範圍不會超(chāo)過1024，用二進制(zhi)位表示爲：Bit9Bit8Bit7Bit6Bit5Bit4BIT3bit2Bit1Bit0，分(fen)别定義🌏如下(xià)：
位定義：Bitx=0無警(jing)狀态；Bitx=1報警狀(zhuàng)态；

3基于Modbus協議(yì)的電磁流量(liàng)計參數讀取(qǔ)
基于Modbus協議的(de)電磁流量計(jì)在進行參數(shù)讀取時，可以(yǐ)先定義


現場(chǎng)儀表的各個(ge)參數，參數編(biān)号定義如下(xia)：
3．1語言選擇
參(can)數值=0：中文
參(can)數值=1：英文
3．2流(liu)量量程設置(zhì):0～65535。
4電磁流量計(ji)Modbus通訊的安裝(zhuang)與布線
電磁(cí)流量計按照(zhao)RS-485串口方式進(jin)行布線和連(lian)接，按照下圖(tú)🔴方式進🧑🏾‍🤝‍🧑🏼行連(lian)接：

　　工控機或(huò)PC機通過串口(kou)連接到RS232/RS485轉換(huan)器，轉換器的(de)+A、+B分🛀别🌈連接到(dao)各個電磁流(liu)量計。
　　如果是(shì) 分體式電磁(ci)流量計 ，将RS232/RS485轉(zhuǎn)換器的+A、+B分别(bie)和電磁流量(liang)計的A2、B2相連接(jiē)，如果接線🔞較(jiào)長，連接的儀(yi)表較多，有必(bi)要在遠端加(jiā)一個100Ω-200Ω的匹配(pei)電阻。
　　如果是(shi) 一體式電磁(ci)流量計 ，将RS232/RS485轉(zhuǎn)換器的+A、+B分别(bie)和電磁流量(liang)計的TRX+、TRX-相連接(jiē)，如果接線較(jiao)長，連接的儀(yi)表較多，有必(bì)要在遠端加(jia)一個100Ω-200Ω的匹配(pèi)電阻。
5電磁流(liú)量計的Modbus通訊(xun)測試
　　如果用(yong)戶需要和現(xiàn)場儀表進行(hang)MODBUS通訊，可以安(ān)裝測試程🤩序(xù)進行🐕測試，利(li)用測試應用(yòng)程序MODBUSV1.0及通訊(xùn)範例源程序(xu)（VB）進行通訊測(cè)試。
　　用戶在應(ying)用MODNUS之前應該(gai)仔細閱讀電(diàn)磁流量計MODBUS通(tong)訊協議，這樣(yàng)🚶‍♀️上位機才能(neng)正确的讀、寫(xiě)電磁流量計(jì)的🌏相關㊙️參數(shù)。測試時，打開(kāi)測試應用程(chéng)序MODBUSV1.0，如下圖：
如(rú)果RS232/RS485轉換器輸(shū)出是與多台(tai)電磁流量計(jì)相連接，首先(xian)🔴應🤩該注🔆意的(de)是：
1）必須将每(měi)一台電磁流(liú)量計設置爲(wei)不同的地址(zhi)，地址範圍是(shì)01-32。地址如果重(zhong)複，通訊很容(rong)易出錯。

2）記住(zhu)每一台電磁(ci)流量計的通(tōng)訊速度。通訊(xùn)速度的波🌐特(te)率包括600、1200、2400、4800、9600、14400、19200。每一(yi)台電磁流量(liàng)計的通訊速(sù)度應該盡量(liàng)一緻⭐，這樣操(cao)作方便，也減(jian)少了出錯的(de)幾率。
連接完(wán)畢後，操作如(rú)下：
　　如果連接(jie)的儀表中有(yǒu)一台儀表地(di)址是02，通訊速(su)度是19200，則首🐕先(xian)在測試畫面(miàn)的左面，在通(tōng)訊速度的列(liè)表框中選擇(zé)19200，在設備地址(zhǐ)的列表框中(zhōng)選擇02；此時在(zài)右邊的空白(bái)框中✔️就會有(you)數據顯示。點(dian)擊顯示刷新(xīn)按扭，會對右(yòu)邊的數據進(jin)行瞬間清屏(píng)。
如果要對02号(hao)儀表的鍵盤(pán)參數進行讀(du)、寫，可點擊左(zuǒ)邊的讀/寫參(cān)數按扭，彈出(chū)下圖：
寫參數(shu)時，可在下拉(la)列表框中選(xuan)擇，或在文本(ben)框中輸入✍️參(cān)數。參數下面(mian)有提示，輸入(ru)不能超過範(fàn)圍。

6結束語
　　目(mu)前中國對于(yú)環境治理的(de)重視程度日(ri)益增強，其😍中(zhōng)污水處理是(shì)重中之重。[3]在(zai)污水計量中(zhong)起到關鍵作(zuo)用的流量計(ji)就顯💰得非常(chang)重要，爲了保(bao)證計量數✊據(jù)的穩定性、可(ke)靠性和精确(que)性，采用串口(kou)方式基于Modbus協(xié)議進行數據(ju)通訊的優勢(shì)就尤爲突出(chu)。這種串口通(tōng)訊方式，必将(jiāng)在今後污水(shuǐ)處理廠的自(zì)動化系統和(he)信息集成系(xì)統中，應用的(de)更加廣泛。

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