【導讀】：将Modbus通(tōng)訊協議移植(zhi)到金屬管浮(fu)子流量計 ，使(shi)得檢測儀表(biao)更具智能化(huà)和網絡化，同(tóng)時爲實現數(shù)字🈲化組網提(tí)供了可行接(jiē)口。經過調試(shi)表明移植後(hòu)的Modbus通訊協議(yi)可以🚶實現基(ji)本功能，取得(dé)了預期的效(xiào)果。
摘要：随着(zhe)通信技術、集(ji)成電路技術(shù)的發展，傳統(tong)的現場檢💘測(cè)儀器的智能(néng)化和數字化(hua)程度在逐漸(jian)提升。現場總(zǒng)線作爲開放(fang)化、數字化、多(duō)點通訊的底(dǐ)層控制網絡(luò)，成爲了近代(dài)工業控制系(xì)統的熱門研(yán)究項目。将Modbus通(tong)👌訊協議移植(zhí)到金屬管浮(fu)子流量計，使(shi)得🛀🏻檢測儀表(biao)更🥵具智能化(huà)和網絡化，同(tóng)時爲實現數(shu)字🔞化組網提(tí)供了可行接(jiē)口。經過調試(shi)表明移植🈲後(hòu)的Modbus通訊協議(yì)可以實現基(ji)本功能，取得(dé)了預期的效(xiao)果。
　　浮子流量(liang)計 是一種經(jing)典的變面積(ji)式流量計，具(jù)有結構簡單(dān)、直觀🛀、壓損小(xiao)、測量範圍大(da)、運行可靠、可(ke)測中小流量(liàng)及低雷諾數(shù)流量、維護方(fāng)便、壽命長，對(duì)儀表前後直(zhí)管🧑🏾‍🤝‍🧑🏼段長度要(yào)求不高等優(you)點。金屬管浮(fu)子流量計可(ke)以适應高溫(wen)🔞、高壓、強腐蝕(shi)、劇毒等多種(zhong)苛刻環境，較(jiào)少🔞的可動部(bu)件、便于維護(hù)，解決了生産(chan)中的許多難(nan)題。基于Modbus協議(yi)的👅金屬管浮(fu)子流量計，通(tong)過選擇低功(gong)耗👉的微處理(lǐ)器和通訊芯(xin)片，将具有開(kai)放協議的Modbus協(xié)議移⭐植到傳(chuán)統的金屬管(guan)浮子流量計(jì)中，使得儀表(biǎo)具有現場總(zong)線組網功能(neng)。
1.金屬管浮子(zi)流量計整體(tǐ)結構設計
　　圖(tu)1是金屬管浮(fú)子流量計整(zhěng)體結構圖。流(liú)量測量過程(cheng)可概🔅括爲：磁(cí)阻傳感器将(jiang)浮子位移信(xìn)号轉化爲電(dian)信号送給信(xìn)号處理電🥵路(lu)，經過信号處(chu)理電路進行(háng)放大濾波後(hòu)再經由AD采樣(yàng)模塊采樣，非(fēi)常後送給微(wei)處理器處理(li)，微處理器經(jīng)過♍一系列處(chù)理後得到🤞當(dāng)前流量信息(xi)，送給液晶模(mo)塊顯示或者(zhě)通過Modbus模塊将(jiāng)信号遠傳給(gei)🔞其他設備使(shi)用。

2.Modbus模塊硬件電(dian)路設計
　　Modbus通信(xin)協議有兩種(zhǒng)串行傳輸模(mó)式：ASCII模式和RTU（遠(yuǎn)程終端單元(yuán)）模🧑🏾‍🤝‍🧑🏼式♋，與這兩(liǎng)種模式對應(yīng)的幀格式是(shì)ASCII幀格式和RTU幀(zhēn)格式。本文采(cǎi)用RTU幀格式，其(qí)數據幀格式(shi)爲如表1所示(shi)。
　　一次發送的(de)數據幀必須(xu)是作爲一個(ge)連續的數據(jù)流進行傳輸(shu)。Modbus的RTU模式規定(ding)不同數據幀(zhen)之間的間隔(ge)是3．5個字節通(tong)信💘時間✔️以上(shàng)（即起始位和(hé)結束符T1－T2－T3－T4）。
　　CRC校驗(yàn)是爲了防止(zhi)傳送過程中(zhōng)傳輸錯誤，将(jiang)自己計算的(de)校👉驗碼🚩與接(jie)收的校驗碼(ma)進行對比，相(xiàng)同則确認接(jiē)收正确繼續(xu)解🌂析報文，否(fǒu)則接收到的(de)是誤碼并停(ting)止解析報文(wen)。
　　Modbus通訊模塊硬(ying)件電路比較(jiào)簡單，采用MAXIM（美(měi)信）公司的Max3072芯(xīn)片☁️将數字信(xin)号轉換爲差(chà)壓信号傳輸(shu)，圖2爲Modbus通訊模(mo)塊硬件設計(jì)圖，通過🥰USART與CPU進(jin)🤟行數據交互(hù)。

　　Modbus模塊通過兩(liǎng)根串口線RX＿485和(he)TX＿485與CPU相連，經過(guo)MAX3072後轉化爲差(cha)壓信号在485總(zong)線上傳輸，差(cha)壓信号幅值(zhí)在200mV左右。
3.Modbus模塊(kuài)軟件設計
　　Modbus通(tong)訊模塊功能(neng)是實現流量(liang)儀表與主機(ji)或其他設備(bèi)的數據交⛱️互(hu)，儀表Modbus模塊的(de)信号是通過(guò)RS485總線進行傳(chuán)輸🔆，其狀态轉(zhuǎn)換圖如圖3所(suo)示。程序初始(shǐ)化結束後，首(shǒu)先進🔞入初始(shǐ)狀态。由于Modbus協(xié)議規定兩次(ci)幀數據傳輸(shū)的時間間隔(gé)不能小于30μs，因(yin)此💚在進入初(chū)始狀态後會(hui)開啓定時器(qi)，30μs以後進入就(jiu)緒狀态。有🌍數(shù)據傳輸時，進(jìn)入接收狀态(tài)，幀數據接收(shou)完成後進入(rù)幀解析封裝(zhuang)狀态，若接收(shōu)數🌏據出錯則(zé)進入錯🔞誤狀(zhuàng)态，封裝後再(zài)進入發送狀(zhuàng)态，若數據正(zhèng)确則直接🏒完(wán)成封裝進🔅入(ru)發送狀态，數(shu)據發送完成(chéng)後⭐則再次進(jìn)入初始狀态(tài)。Modbus模塊軟件設(shè)計流程圖如(ru)圖4所示。
4.系統(tong)調試
　　Modbus通訊模(mó)塊驗證實驗(yan)的目的是驗(yàn)證流量儀表(biǎo)能否通過485總(zong)線實現流量(liang)信息與控制(zhi)台的信息交(jiāo)互。本文應用(yòng)Modbus調試助❓手軟(ruǎn)🆚件模拟控制(zhi)台與Modbus模塊進(jin)行通信，驗證(zheng)🈚儀表Modbus模塊能(néng)否實現正常(cháng)通訊。圖5是Modbus模(mó)塊與控制台(tai)通信的電路(lù)連接圖。
　　爲驗(yan)證Modbus模塊通訊(xun)的正确性，本(běn)文通過Modbus調試(shi)助手往Modbus模塊(kuài)下發數✌️據，若(ruo)能返回正确(que)數據，則證明(míng)通訊成功。圖(tú)6爲通過Modbus調試(shi)助手與Modbus模塊(kuai)通訊圖。以03（0x03）命(ming)令爲例💋進行(hang)調試的測📞試(shi)結果圖，03命令(ling)的功能是讀(du)取特定📧寄存(cun)器的值。串口(kou)調試助手下(xia)發的數據🥰爲(wèi)“010300000001840A”，其中01爲設備(bei)地址，03爲命令(ling)碼，0000爲起始地(dì)址，0001爲寄存器(qi)數量，840A爲🏃‍♂️CRC校驗(yàn)碼。Modbus回發數據(jù)爲“0103020810BE48”，其中01爲設(she)備地址，03爲命(mìng)令碼，02爲⭐字節(jie)數，0810爲寄存的(de)值，BE48爲CRC校驗碼(mǎ)。測試結果表(biao)明，Modbus模塊能正(zhèng)常工作。
5結束(shù)語
　　選擇低功(gong)耗的微處理(li)器和通訊芯(xin)片，将具有開(kai)放協議的Modbus協(xié)議移植到傳(chuan)統的金屬管(guan)浮子流量計(ji)中♌，實現了硬(ying)件平台設計(jì)和軟件平台(tai)設計，調試結(jié)果表明，移植(zhí)後的Modbus協議能(néng)夠與控⛹🏻‍♀️制台(tai)實現實時通(tong)信，使得儀表(biao)具有現場總(zong)線組網功能(neng)。

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