【導讀(du)】：将Modbus通訊協(xie)議移植到(dao)金屬管浮(fu)子流量計(ji) ，使得檢測(ce)儀表更具(ju)智能化和(he)網絡化，同(tong)時爲實現(xian)數字⚽化組(zu)🔅網⁉️提供了(le)可行接口(kou)。經過調試(shi)表明移植(zhi)🔞後的Modbus通訊(xun)協議可以(yi)實現基本(ben)功能，取得(de)了預期的(de)效果。
摘要(yao)：随着通信(xin)技術、集成(cheng)電路技術(shu)的發展，傳(chuan)統的現場(chang)㊙️檢測儀器(qi)的智能化(hua)和數字化(hua)程度在逐(zhu)漸提升。現(xian)場總線作(zuo)爲開放化(hua)、數字化、多(duo)點通訊的(de)底層控制(zhi)網絡，成爲(wei)♍了近代工(gong)業控制系(xi)統💯的熱門(men)研究📱項目(mu)。将Modbus通🌈訊協(xie)議移植到(dao)金屬🌈管浮(fu)子流量計(ji)，使得檢測(ce)儀表更具(ju)智能化和(he)㊙️網絡化，同(tong)時爲實現(xian)數字化組(zu)網提供了(le)可行接口(kou)。經過調試(shi)表明移植(zhi)後的Modbus通訊(xun)協議可以(yi)實現基本(ben)功能，取得(de)了預期的(de)效果。
　　浮子(zi)流量計 是(shi)一種經典(dian)的變面積(ji)式流量計(ji)，具有結構(gou)簡單、直觀(guan)🌈、壓損小👄、測(ce)量範圍大(da)、運行可靠(kao)、可測中小(xiao)流量及低(di)雷諾數流(liu)量、維護方(fang)便、壽命長(zhang)，對儀表前(qian)後直管段(duan)長度要求(qiu)不高等優(you)點。金屬管(guan)浮子流量(liang)計可以适(shi)應高溫、高(gao)壓、強腐蝕(shi)、劇毒等多(duo)種苛刻環(huan)境，較少的(de)可動部件(jian)、便于維護(hu)，解決了生(sheng)産中😍的許(xu)多難題。基(ji)于Modbus協議的(de)金屬管浮(fu)子流量🌈計(ji)，通過選擇(ze)低功耗的(de)微處理器(qi)和通訊芯(xin)片，将具有(you)開放協議(yi)的Modbus協議移(yi)植到傳統(tong)的金屬⭕管(guan)浮子流量(liang)計中，使得(de)儀表具🌐有(you)現場總線(xian)組網功能(neng)。
1.金屬管浮(fu)子流量計(ji)整體結構(gou)設計
　　圖1是(shi)金屬管浮(fu)子流量計(ji)整體結構(gou)圖。流量測(ce)量過程可(ke)概括爲：磁(ci)阻傳感器(qi)将浮子位(wei)移信号轉(zhuan)化爲♋電信(xin)🧡号送給信(xin)💁号處理電(dian)路，經過信(xin)号處理電(dian)路進行放(fang)大濾波後(hou)再經由☁️AD采(cai)樣模塊采(cai)樣，非常後(hou)送給微處(chu)理器處理(li)，微處理器(qi)經過一系(xi)列處🐕理後(hou)得到當前(qian)流量信息(xi)，送給液晶(jing)模塊顯示(shi)或者通過(guo)Modbus模塊将信(xin)号遠傳🔞給(gei)其他設備(bei)使用。

2.Modbus模塊硬件(jian)電路設計(ji)
　　Modbus通信協議(yi)有兩種串(chuan)行傳輸模(mo)式：ASCII模式和(he)RTU（遠程終端(duan)⭐單元✉️）模式(shi)，與這兩種(zhong)模式對應(ying)的幀格式(shi)是ASCII幀格式(shi)和RTU幀格式(shi)。本文采用(yong)RTU幀格式，其(qi)數據幀格(ge)式爲如表(biao)1所示。
　　一次(ci)發送的數(shu)據幀必須(xu)是作爲一(yi)個連續的(de)數據流進(jin)行傳輸。Modbus的(de)RTU模式規定(ding)不同數據(ju)幀之間的(de)間隔是3．5個(ge)字節通信(xin)🤞時間以上(shang)（即起始位(wei)和結束符(fu)T1－T2－T3－T4）。
　　CRC校驗是爲(wei)了防止傳(chuan)送過程中(zhong)傳輸錯誤(wu)，将自己計(ji)算的🈲校☔驗(yan)📞碼與接收(shou)的校驗碼(ma)進行對比(bi)，相同則确(que)認接收正(zheng)确繼續解(jie)析報文，否(fou)則接收到(dao)的是誤碼(ma)并停止解(jie)析報文。
　　Modbus通(tong)訊模塊硬(ying)件電路比(bi)較簡單，采(cai)用MAXIM（美信）公(gong)司的Max3072芯片(pian)🔴将🧑🏽‍🤝‍🧑🏻數字🍉信(xin)💛号轉換爲(wei)差壓信号(hao)傳輸，圖2爲(wei)Modbus通訊模塊(kuai)硬件設⁉️計(ji)圖，通過USART與(yu)CPU進行數據(ju)交互。

　　Modbus模塊(kuai)通過兩根(gen)串口線RX＿485和(he)TX＿485與CPU相連，經(jing)過MAX3072後轉化(hua)爲差🔱壓信(xin)号在485總線(xian)上傳輸，差(cha)壓信号幅(fu)值在200mV左右(you)。
3.Modbus模塊軟件(jian)設計
　　Modbus通訊(xun)模塊功能(neng)是實現流(liu)量儀表與(yu)主機或其(qi)他設備的(de)數據交互(hu)，儀表Modbus模塊(kuai)的信号是(shi)通過RS485總線(xian)進行傳輸(shu)，其狀态轉(zhuan)換圖如圖(tu)3所示。程序(xu)初始化結(jie)束後，首先(xian)進入初始(shi)狀态。由于(yu)Modbus協議規定(ding)兩💔次幀數(shu)據傳輸的(de)時間間隔(ge)不能小于(yu)30μs，因此在進(jin)入初🤞始狀(zhuang)态後💛會開(kai)啓定時器(qi)，30μs以後進入(ru)就緒狀态(tai)。有數據傳(chuan)輸時☀️，進入(ru)接收狀态(tai)，幀數據接(jie)收完成後(hou)進入幀解(jie)析封裝狀(zhuang)态，若接收(shou)數據出錯(cuo)則進入錯(cuo)誤狀态，封(feng)裝後再⛹🏻‍♀️進(jin)入發送狀(zhuang)态，若✨數據(ju)正确則直(zhi)接⭐完成封(feng)裝進☀️入發(fa)送狀态，數(shu)據發送完(wan)成後則再(zai)次進入初(chu)始狀态。Modbus模(mo)塊軟件設(she)計流程圖(tu)如圖4所示(shi)。
4.系統調試(shi)
　　Modbus通訊模塊(kuai)驗證實驗(yan)的目的是(shi)驗證流量(liang)儀表能否(fou)通過485總💘線(xian)實現流量(liang)信息與控(kong)制台的信(xin)息交互。本(ben)文應用Modbus調(diao)試助🐕手軟(ruan)💁件模拟控(kong)制台與Modbus模(mo)塊進行通(tong)信，驗證儀(yi)表Modbus模塊能(neng)否♈實現正(zheng)常通訊。圖(tu)5是Modbus模塊與(yu)控制台通(tong)信的電路(lu)連接圖。
　　爲(wei)驗證Modbus模塊(kuai)通訊的正(zheng)确性，本文(wen)通過Modbus調試(shi)助手往Modbus模(mo)塊下發✉️數(shu)據，若能返(fan)回正确數(shu)據，則證明(ming)通訊成🈲功(gong)。圖💁6爲通過(guo)Modbus調試助手(shou)與Modbus模塊通(tong)訊圖。以03（0x03）命(ming)令爲例進(jin)行調試的(de)測試結果(guo)圖，03命令的(de)功能是讀(du)取特定寄(ji)存器的值(zhi)。串口調試(shi)助手下發(fa)的數據爲(wei)“010300000001840A”，其中01爲🥵設(she)備地址，03爲(wei)命令碼，0000爲(wei)起始地址(zhi)，0001爲寄存器(qi)數量，840A爲CRC校(xiao)驗碼。Modbus回發(fa)數據爲“0103020810BE48”，其(qi)中01爲設備(bei)地址，03爲命(ming)令🐕碼，02爲字(zi)節數，0810爲寄(ji)存的值，BE48爲(wei)CRC校驗碼。測(ce)試結果表(biao)明，Modbus模塊能(neng)正常工作(zuo)。
5結束語
　　選(xuan)擇低功耗(hao)的微處理(li)器和通訊(xun)芯片，将具(ju)有開放協(xie)🏃議的🐇Modbus協議(yi)移植到傳(chuan)統的金屬(shu)管浮子流(liu)量計中，實(shi)現了硬件(jian)平台設計(ji)和軟件平(ping)台設計，調(diao)試結果表(biao)明，移☎️植後(hou)的⭕Modbus協議能(neng)夠與控制(zhi)台實現實(shi)時通信，使(shi)得儀表具(ju)有現場總(zong)線組網功(gong)能。

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