【摘要】本(běn)文分析了基(jī)于Modbus協議的電(diàn)磁流量計 通(tong)訊在污水計(jì)量中的應用(yong)，通過RS-485串口連(lian)接，進行相關(guan)的流😄量信息(xi)的讀取，從而(er)切實可靠的(de)保證了數據(jù)穩定性、可靠(kào)性和正确🥰率(lü)。
0引言
　　随着中(zhong)國城市經濟(ji)的發展，無論(lùn)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(shi)得水環境污(wū)染和水環境(jìng)🏃🏻‍♂️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(da)量的污水處(chù)🈚理廠，從而改(gai)善我們所處(chu)的生态環境(jing)。如何保證污(wu)水處理的水(shuǐ)質、水量達到(dào)國家排放标(biāo)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(qian)，污水處理廠(chang)對電磁流量(liang)計這種計量(liàng)比較準☁️确的(de)儀㊙️表逐漸推(tui)廣和普及。在(zài)傳統的污水(shui)處理廠的自(zi)💃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(xin)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(fāng)式。但是這📞樣(yàng)的系統存在(zài)一些明顯的(de)缺點，那就是(shì)信息集成能(néng)力不強；系統(tǒng)不開放、可集(ji)成性差、專業(ye)性不強；可靠(kào)性💔不易保證(zhèng)；可維護性不(bú)高等。
如果現(xiàn)場層設備配(pei)有串行數據(jù)接口（如RS-232/485），控制(zhi)器就可♊以按(an)接口規定協(xie)議，通過串行(háng)通信方式（而(ér)不是💞I/O方式）完(wan)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(jù)有串行通信(xin)接口并具有(you)統一的通信(xin)協議，控制器(qi)隻需一根通(tong)信電纜就可(ke)将分散的現(xian)場設備連接(jie)，完成對所有(you)現場設備的(de)監控，這就是(shi)所說的采用(yòng)現場總線技(ji)術。
1Modbus協議在電(dian)磁流量計通(tōng)訊中實現的(de)簡介
　　目前，污(wu)水處理廠所(suo)用的電磁流(liú)量計大部分(fen)都配有串行(háng)數⁉️據接口（如(rú)RS-232/485），并且接口支(zhī)持MODBUS總線協議(yi)。一般電磁流(liú)量轉換器MODBUS通(tōng)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(bo)特率⛹🏻‍♀️設備地(di)址可以通過(guò)鍵💔盤進行設(she)置。通訊由主(zhǔ)機發起，主機(ji)首先發送消(xiao)息幀，消息幀(zhen)的發送間隔(gé)必須大于3.5個(gè)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(duàn)的偵測網絡(luò)總線當接收(shōu)到第一個字(zì)節，每一個設(shè)備都進行解(jiě)碼以判斷是(shì)否是發往自(zi)己🔴的消息幀(zhēn)；接收到一個(ge)字符之後，如(ru)果停頓時間(jian)超過3.5個以🥰上(shang)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(xiao)息幀在此停(ting)頓後開始。字(zì)符間隔不能(neng)大于一個字(zi)☎️符，否則認爲(wèi)是一條新的(de)消息幀開始(shǐ)，老的消息幀(zhen)結束。
消息幀(zhen)定義如下：

　　Modbus通(tong)訊協議規定(ding)了2種通訊方(fāng)式。RTU(REMOTETERMINALUNIT)方式通訊(xùn)采用8位字節(jie)的二進制數(shu)據通訊，數據(jù)校驗采用CRC循(xún)環冗餘校💞驗(yàn)，通訊速㊙️度較(jiào)快；ASCII方式采用(yong)7位ASCII碼進行通(tōng)訊，數據校驗(yàn)采用LRC邏輯冗(rong)餘校驗，通訊(xun)速率較慢🚶‍♀️。針(zhen)對MODBUS在電磁流(liu)量轉換器上(shàng)的應用，在MODBUS的(de)功能碼中，不(bú)同公司采用(yong)不同的方🌏式(shì)實現，有的公(gōng)司隻用了🛀3個(gè)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(shùn)時流㊙️量、流🔞速(su)、流量百分比(bǐ)、電極電阻、正(zhèng)向累計♊、反向(xiang)累計、儀表口(kou)徑、報警狀态(tai)等；04号功能碼(ma)用來讀取鍵(jiàn)盤參數，06号功(gong)能碼用⛱️來設(shè)置鍵盤參數(shu)。
2基于Modbus協議的(de)電磁流量計(ji)信息讀取
　　在(zai)污水處理廠(chǎng)和運行泵站(zhan)中作爲污水(shuǐ)計量的儀表(biǎo)✌️，電磁流量計(jì)信息的讀取(qu)就顯得異常(cháng)重要。現場儀(yi)表🈚的流量信(xìn)息，由瞬時流(liú)量、流速、百分(fèn)比、報警狀态(tai)等參數進行(hang)反映，參數存(cún)放地址如💘下(xia)表：

　　定義如下(xià)：讀取流量信(xìn)息時，主機發(fa)出功能編碼(mǎ)03：讀取輸入⭐寄(ji)存器值。參數(shù)存放首址對(duì)應輸入寄存(cún)器首址的低(di)字節。主機發(fā)送命令格式(shi)如下：
　　從機地(dì)址(1Byte)+功能編碼(mǎ)(1Byte)+輸入寄存器(qi)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(bu)是0，低字節範(fan)圍在01~09，對應上(shang)👨‍❤️‍👨面表格中參(can)數存放首址(zhǐ)。輸入寄存器(qì)個數高字節(jiē)🈲是0，低字節是(shi)3,從👅機回應格(gé)式如下：
　　從機(ji)地址(1Byte)+功能編(bian)碼(1Byte)+讀出的字(zi)節個數(1Byte)+字節(jiē)内容(6Byte)+CRC校🔅驗值(zhí)(2Byte),返回的參數(shu)占6個字節，故(gu)字節個數是(shi)6。
　　注：讀取流量(liang)信息時，對瞬(shùn)時流量、流速(sù)、百分比、報警(jing)狀👈态等參數(shu)，用戶可以分(fen)别讀取，即一(yi)次隻讀取一(yī)個參數。用戶(hu)也可以👈一次(ci)性讀取所有(yǒu)的8個參數或(huo)一次讀取其(qí)中的幾個參(cān)數。讀出的流(liú)量信息有兩(liǎng)種表示方法(fǎ)：整形數表示(shì)法和🙇‍♀️浮點數(shu)表示法。如沒(mei)有特殊聲明(míng)，儀表一般采(cai)🔴用整形數據(jù)進行傳輸。
詳(xiáng)細信息結構(gou)定義如下：
1）瞬(shùn)時流量信息(xi)定義
主機發(fā)送：
01H03H00H01H00H03H54H0BH
從機響應(yīng)：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高
　　如果數(shu)據以整形數(shu)格式進行傳(chuán)輸，則D0、D1代表瞬(shun)時流量整數(shù)部分的高4位(wei)（16進制），D2、D3代表瞬(shun)時流量整數(shu)部分的低4位(wei)（16進制），D4、D5代表瞬(shùn)時流量小數(shu)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(ju)以整形數格(ge)式進行傳輸(shu)，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(xiàng)總量信息定(dìng)義
主機發送(sòng)：
01H03H00H0DH00H03H94H08H
從機響應
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低(di)CRC16高
　　如果數據(ju)以整形數格(gé)式進行傳輸(shu)，則将D0、D1由16進制(zhì)轉換成10進制(zhì)X0X1X2X3，将D2、D3由16進制轉(zhuǎn)換成10進制X4X5X6X7，将(jiang)D4、D5由16進制轉換(huàn)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(jue)定。

舉例說明(ming)如下：
如接收(shou)到的數據是(shi)
01H04H06H00H22H16430C84686B
則0022（16進制）=34（十進(jin)制）
則1643（16進制）=5699（十(shí)進制）
則0C84（16進制(zhì)）=3204（十進制）
則數(shu)據可表示爲(wèi)34569932，04是小數點位(wèi)數，查表爲0.001m3，故(gù)實際數據✌️爲(wei)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(jù)表示方法和(hé)正向總量一(yī)樣。
5）報警狀态(tài)信息定義
主(zhǔ)機發送：
01H03H00H16H00H03HE4H0FH
從機(jī)響應：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高
　　如(ru)果數據以整(zheng)形數格式進(jin)行傳輸，則D2、D3代(dài)表報警狀态(tai)💰整數值😘(十😄六(liu)進制)，D0、D1、D4、D5保留。
　　報(bao)警狀态的值(zhi)範圍不會超(chao)過1024，用二進制(zhi)位表示爲：Bit9Bit8Bit7Bit6Bit5Bit4BIT3bit2Bit1Bit0，分(fen)别定義如下(xia)：
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(liang)計參數讀取(qu)
基于Modbus協議的(de)電磁流量計(ji)在進行參數(shu)讀取時，可以(yi)先定義🎯


現場(chǎng)儀表的各個(ge)參數，參數編(biān)号定義如下(xià)：
3．1語言選擇
參(can)數值=0：中文
參(cān)數值=1：英文
3．2流(liu)量量程設置(zhì):0～65535。
4電磁流量計(jì)Modbus通訊的安裝(zhuāng)與布線
電磁(ci)流量計按照(zhao)RS-485串口方式進(jin)行布線和連(lián)接，按照下😄圖(tu)方式進行連(lian)接：

　　工控機或(huo)PC機通過串口(kǒu)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(liú)量計。
　　如果是(shì) 分體式電磁(cí)流量計 ，将RS232/RS485轉(zhuǎn)換器的+A、+B分别(bié)和電磁流量(liang)計的A2、B2相連接(jie)，如果接線較(jiao)⛷️長，連接的儀(yi)表較多，有必(bì)要在遠端加(jiā)一個100Ω-200Ω的匹配(pèi)電阻。
　　如果是(shi) 一體式電磁(cí)流量計 ，将RS232/RS485轉(zhuan)換器的+A、+B分别(bié)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(yí)表較多，有必(bi)要在遠端加(jia)一個100Ω-200Ω的匹配(pei)電阻。
5電磁流(liu)量計的Modbus通訊(xun)測試
　　如果用(yong)戶需要和現(xiàn)場儀表進行(háng)MODBUS通訊，可以安(an)裝測試程序(xu)進行測試，利(lì)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(ce)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(yang)上位機才能(neng)正确的讀、寫(xiě)電磁流量計(ji)的❤️相關參數(shù)🥰。測試時，打開(kai)測💋試應用程(cheng)序MODBUSV1.0，如下圖：
如(rú)果RS232/RS485轉換器輸(shu)出是與多台(tái)電磁流量計(ji)相連接，首先(xiān)應該注意🔞的(de)是：
1）必須将每(měi)一台電磁流(liu)量計設置爲(wèi)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(róng)易出錯。

2）記住(zhù)每一台電磁(ci)流量計的通(tong)訊速度。通訊(xun)速度的波特(tè)率🌂包括600、1200、2400、4800、9600、14400、19200。每一(yī)台電磁流量(liàng)計的通訊速(su)度應該㊙️盡量(liang)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(you)一台儀表地(di)址是02，通訊速(sù)度是19200，則首先(xian)在🌐測試畫面(mian)的左面，在通(tōng)訊速度的列(lie)表🤩框中選擇(zé)19200，在設備地址(zhi)的列表框中(zhong)選擇02；此時在(zài)右🔱邊的空🙇🏻白(bái)框中就會有(yǒu)數據顯示。點(diǎn)擊顯示刷新(xin)按扭，會對右(you)邊的數據🥰進(jin)行瞬間清屏(ping)。
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(chu)下圖：
寫參數(shu)時，可在下拉(la)列表框中選(xuǎn)擇，或在文本(ben)框中✂️輸入參(can)數。參數下面(mian)有提示，輸入(ru)不能超過範(fan)圍。

6結束語
　　目(mù)前中國對于(yu)環境治理的(de)重視程度日(ri)益增強，其中(zhōng)🚩污水處理是(shi)重中之重。[3]在(zài)污水計量中(zhong)起到關鍵作(zuò)用的流量計(jì)📞就顯得非常(chang)重要，爲了保(bǎo)證計量數據(ju)的穩📐定性、可(ke)✌️靠性和精确(què)性，采用串口(kou)方式基于🔞Modbus協(xié)議進行數據(ju)通訊☔的優勢(shi)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(zi)動化系統和(hé)信息集成系(xi)統中，應用的(de)更加廣泛。

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