【摘要】本(ben)文分析了(le)基于Modbus協議(yi)的電磁流(liu)量計 通訊(xun)在污水計(ji)量中的應(ying)用，通過RS-485串(chuan)口連接，進(jin)行相😍關的(de)流量信息(xi)的讀取，從(cong)而切實可(ke)靠的保證(zheng)了數據穩(wen)定性、可靠(kao)性和正确(que)率。
0引言
　　随(sui)着中國城(cheng)市經濟的(de)發展，無論(lun)是生活污(wu)水量還㊙️是(shi)工業污水(shui)量都出現(xian)了較快增(zeng)長的态勢(shi)，使得水😄環(huan)境污染和(he)水環境質(zhi)量下降的(de)趨勢也在(zai)不斷加💃🏻劇(ju)。因此，國家(jia)加強了對(dui)污水處理(li)的投👈資，興(xing)建和投運(yun)了大量的(de)污水處理(li)廠，從而改(gai)善我們所(suo)處的生态(tai)環境。如何(he)保證污水(shui)處理的水(shui)質、水量達(da)到國家排(pai)放标準，這(zhe)✏️就對計量(liang)檢測儀表(biao)的配置和(he)管理提出(chu)了新的🚶要(yao)求。
　　目前，污(wu)水處理廠(chang)對電磁流(liu)量計這種(zhong)計量比較(jiao)準确的儀(yi)💰表逐漸推(tui)廣和普及(ji)。在傳統的(de)污水處理(li)廠的自動(dong)化✊監控😘及(ji)信息集‼️成(cheng)系統中，電(dian)磁流量計(ji)采用4-20mA（傳送(song)模拟量信(xin)息）或24VDC（傳送(song)開關量信(xin)💋息）信号進(jin)行通訊傳(chuan)輸，很多現(xian)場❌層流量(liang)計♈與控制(zhi)器之間的(de)連接是一(yi)對一（一個(ge)I/O點對設備(bei)的一個測(ce)控點）所謂(wei)I/O接線方式(shi)。但是💰這樣(yang)的系統存(cun)在一些明(ming)顯的缺點(dian)，那就是信(xin)息集成能(neng)🈲力不強；系(xi)統不開放(fang)、可集成性(xing)差、專業性(xing)不強；可靠(kao)性不易保(bao)證；可維護(hu)性不高等(deng)。
如果現場(chang)層設備配(pei)有串行數(shu)據接口（如(ru)RS-232/485），控制器就(jiu)可以🐕按接(jie)口規定協(xie)議，通過串(chuan)行通信方(fang)式（而不是(shi)I/O方式）完成(cheng)對現💞場設(she)備的監控(kong)。[1]如果設想(xiang)全部或大(da)部分現場(chang)設備都具(ju)有串行通(tong)信接口并(bing)具有統一(yi)的通信協(xie)議，控制器(qi)隻需一根(gen)通信電纜(lan)就可将分(fen)散的現場(chang)設備連接(jie)，完成❤️對所(suo)有現場設(she)備的監控(kong)，這就是所(suo)說的采用(yong)現場總線(xian)技術。
1Modbus協議(yi)在電磁流(liu)量計通訊(xun)中實現的(de)簡介
　　目前(qian)，污水處理(li)廠所用的(de)電磁流量(liang)計大部分(fen)都配🐇有串(chuan)行數據🐕接(jie)口（如RS-232/485），并且(qie)接口支持(chi)MODBUS總線協議(yi)。一般電磁(ci)流量轉換(huan)器MODBUS通訊采(cai)用标準MODBUS通(tong)訊協議，MODBUS模(mo)塊和🌐上位(wei)機進行通(tong)訊的波特(te)率爲600–19200，波特(te)率設備地(di)址可☂️以通(tong)過鍵盤進(jin)行設置。通(tong)訊由主機(ji)發起，主機(ji)首先✨發送(song)消息幀👈，消(xiao)息幀的發(fa)送間隔必(bi)須大于3.5個(ge)以上字符(fu)的發送時(shi)間。[2]消息幀(zhen)發送的第(di)一個字節(jie)📱是設備地(di)址，從設備(bei)不斷的偵(zhen)測網絡總(zong)🐆線當接收(shou)到第一個(ge)字節，每一(yi)個設備都(dou)進行解碼(ma)以判斷是(shi)否是發往(wang)自己的消(xiao)息幀；接收(shou)到一個字(zi)符之後，如(ru)果停🈲頓時(shi)間超過3.5個(ge)以上字符(fu)的發送時(shi)間，标志着(zhe)前一個消(xiao)息幀發送(song)結束，一個(ge)新的消息(xi)幀在此停(ting)頓後開始(shi)🐕。字符間隔(ge)不能大于(yu)一個字符(fu)，否則認爲(wei)是一條新(xin)的消息幀(zhen)開始，老的(de)消息幀結(jie)束。
消息幀(zhen)定義如下(xia)：

　　Modbus通訊協議(yi)規定了2種(zhong)通訊方式(shi)。RTU(REMOTETERMINALUNIT)方式通訊(xun)采用8位字(zi)🏃🏻節♌的二進(jin)制數據通(tong)訊，數據校(xiao)驗采用CRC循(xun)環冗餘校(xiao)💃🏻驗，通✏️訊速(su)度較快；ASCII方(fang)式采用7位(wei)ASCII碼進行通(tong)訊，數據校(xiao)驗采用LRC邏(luo)輯冗餘校(xiao)驗，通訊速(su)率較慢✔️。針(zhen)對MODBUS在電磁(ci)📧流量轉換(huan)器上的應(ying)用，在MODBUS的功(gong)💜能碼中，不(bu)同公司采(cai)用不同的(de)方式實現(xian)，有的公司(si)隻用了3個(ge)功能碼：03、04、06。03号(hao)功能碼主(zhu)要用來讀(du)取流量信(xin)息，包括瞬(shun)時流🐇量、流(liu)🐆速、流量百(bai)分比、電極(ji)電阻、正向(xiang)累計、反向(xiang)累計、儀表(biao)🥰口徑、報警(jing)狀态等；04号(hao)功能碼用(yong)來讀取鍵(jian)盤參數，06号(hao)❤️功能碼用(yong)來設置鍵(jian)盤⛱️參數。
2基(ji)于Modbus協議的(de)電磁流量(liang)計信息讀(du)取
　　在污水(shui)處理廠和(he)運行泵站(zhan)中作爲污(wu)水計量的(de)儀表，電磁(ci)流量計信(xin)息的讀取(qu)就顯得異(yi)常重要。現(xian)場🔴儀表的(de)流💃🏻量信息(xi)，由瞬時流(liu)量、流速、百(bai)分比、報警(jing)狀态等參(can)數進行反(fan)映，參數存(cun)放地址如(ru)下表：

　　定義(yi)如下：讀取(qu)流量信息(xi)時，主機發(fa)出功能編(bian)碼03：讀取💛輸(shu)入寄存器(qi)值。參數存(cun)放首址對(dui)應輸入寄(ji)存器首址(zhi)的低🏃‍♀️字節(jie)。主機發送(song)命令格式(shi)如下：
　　從機(ji)地址(1Byte)+功能(neng)編碼(1Byte)+輸入(ru)寄存器首(shou)址(2Byte)+輸入寄(ji)存器個數(shu)(2Byte)+CRC校🏃🏻‍♂️驗值(2Byte),從(cong)機地址值(zhi)範圍在1-99；
　　輸(shu)入寄存器(qi)高字節全(quan)部是0，低字(zi)節範圍在(zai)01~09，對應上面(mian)表😄格中參(can)數存放首(shou)址。輸入寄(ji)存器個數(shu)高字節是(shi)0，低字節是(shi)3,從機回🌈應(ying)格💛式如下(xia)：
　　從機地址(zhi)(1Byte)+功能編碼(ma)(1Byte)+讀出的字(zi)節個數(1Byte)+字(zi)節内容(6Byte)+CRC校(xiao)驗值(2Byte),返回(hui)的參數占(zhan)6個字節，故(gu)字節個數(shu)是6。
　　注：讀取(qu)流量信息(xi)時，對瞬時(shi)流量、流速(su)、百分比、報(bao)警狀态等(deng)👄參數，用戶(hu)可以分别(bie)讀取，即一(yi)次隻讀取(qu)一個參數(shu)。用戶也🏒可(ke)以一次性(xing)讀取所有(you)的8個參數(shu)或一次讀(du)取其中的(de)幾個參數(shu)。讀出的流(liu)量信息有(you)兩種表示(shi)方法：整形(xing)數😘表示法(fa)和🏃🏻‍♂️浮點數(shu)表示法。如(ru)沒有特殊(shu)聲明，儀表(biao)一般采✂️用(yong)整形數據(ju)進行傳輸(shu)。
詳細信息(xi)結構定義(yi)如下：
1）瞬時(shi)流量信息(xi)定義
主機(ji)發送：
01H03H00H01H00H03H54H0BH
從機(ji)響應：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高(gao)
　　如果數據(ju)以整形數(shu)格式進行(hang)傳輸，則D0、D1代(dai)表瞬時流(liu)量整數部(bu)分的高4位(wei)（16進制），D2、D3代表(biao)瞬時流量(liang)整數部分(fen)的低🈲4位（16進(jin)制），D4、D5代表瞬(shun)時流🏃‍♀️量小(xiao)數部分值(zhi)（16進制）。
2）流速(su)信息定義(yi)
主機發送(song)：
01H03H00H04H00H03H44H0AH
從機響應(ying)：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高
　　如果(guo)數據以整(zheng)形數格式(shi)進行傳輸(shu)，則D0、D1代表流(liu)速整數部(bu)⛹🏻‍♀️分⁉️的高4位(wei)（16進制），D2、D3代表(biao)流速整數(shu)部分的低(di)4位（16進制），D4、D5代(dai)表流速小(xiao)數部分值(zhi)（16進制）。
3）正向(xiang)總量信息(xi)定義
主機(ji)發送：
01H03H00H0DH00H03H94H08H
從機(ji)響應
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高(gao)
　　如果數據(ju)以整形數(shu)格式進行(hang)傳輸，則将(jiang)D0、D1由16進制轉(zhuan)換🤟成10進制(zhi)X0X1X2X3，将D2、D3由16進制(zhi)轉換成10進(jin)制X4X5X6X7，将D4、D5由16進(jin)制轉換成(cheng)10進制X8X9X10X11，數據(ju)由X0X1X2X3X4X5X6X7X8X9組成，小(xiao)數點位置(zhi)和累計單(dan)位由X10X11決定(ding)。

舉例說明(ming)如下：
如接(jie)收到的數(shu)據是
01H04H06H00H22H16430C84686B
則0022（16進(jin)制）=34（十進制(zhi)）
則1643（16進制）=5699（十(shi)進制）
則0C84（16進(jin)制）=3204（十進制(zhi)）
則數據可(ke)表示爲34569932，04是(shi)小數點位(wei)數，查表爲(wei)0.001m3，故實際數(shu)✌️據爲34569.932m3。
4）反向(xiang)總量信息(xi)定義
主機(ji)發送：
01H03H00H10H00H03H04H0EH
從機(ji)響應：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高(gao)
數據表示(shi)方法和正(zheng)向總量一(yi)樣。
5）報警狀(zhuang)态信息定(ding)義
主機發(fa)送：
01H03H00H16H00H03HE4H0FH
從機響(xiang)應：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高
　　如(ru)果數據以(yi)整形數格(ge)式進行傳(chuan)輸，則D2、D3代表(biao)報警狀态(tai)整數值(十(shi)六進制)，D0、D1、D4、D5保(bao)留。
　　報警狀(zhuang)态的值範(fan)圍不會超(chao)過1024，用二進(jin)制位表示(shi)爲：Bit9Bit8Bit7Bit6Bit5Bit4BIT3bit2Bit1Bit0，分别定(ding)義如下：
位(wei)定義：Bitx=0無警(jing)狀态；Bitx=1報警(jing)狀态；

3基于(yu)Modbus協議的電(dian)磁流量計(ji)參數讀取(qu)
基于Modbus協議(yi)的電磁流(liu)量計在進(jin)行參數讀(du)取時，可以(yi)先定🏒義


現(xian)場儀表的(de)各個參數(shu)，參數編号(hao)定義如下(xia)：
3．1語言選擇(ze)
參數值=0：中(zhong)文
參數值(zhi)=1：英文
3．2流量(liang)量程設置(zhi):0～65535。
4電磁流量(liang)計Modbus通訊的(de)安裝與布(bu)線
電磁流(liu)量計按照(zhao)RS-485串口方式(shi)進行布線(xian)和連接，按(an)照下圖✊方(fang)式進行連(lian)接：

　　工(gong)控機或PC機(ji)通過串口(kou)連接到RS232/RS485轉(zhuan)換器，轉換(huan)器的+A、+B分别(bie)🚩連接💁到各(ge)個電磁流(liu)量計。
　　如果(guo)是 分體式(shi)電磁流量(liang)計 ，将RS232/RS485轉換(huan)器的+A、+B分别(bie)和電磁流(liu)量計的A2、B2相(xiang)連接，如果(guo)接線較長(zhang)，連接的儀(yi)表較多，有(you)必要在遠(yuan)端加一個(ge)100Ω-200Ω的匹配電(dian)阻。
　　如果是(shi) 一體式電(dian)磁流量計(ji) ，将RS232/RS485轉換器(qi)的+A、+B分别和(he)電磁流量(liang)計的TRX+、TRX-相連(lian)接，如果接(jie)線較🔅長，連(lian)接的儀表(biao)較多，有必(bi)要在遠端(duan)加一個100Ω-200Ω的(de)♌匹配電阻(zu)。
5電磁流量(liang)計的Modbus通訊(xun)測試
　　如果(guo)用戶需要(yao)和現場儀(yi)表進行MODBUS通(tong)訊，可以安(an)裝測試程(cheng)🌏序🆚進行測(ce)試，利用測(ce)試應用程(cheng)序MODBUSV1.0及通訊(xun)範例源程(cheng)序（VB）進行通(tong)🏃‍♀️訊測🔞試。
　　用(yong)戶在應用(yong)MODNUS之前應該(gai)仔細閱讀(du)電磁流量(liang)計MODBUS通訊協(xie)議，這🔞樣上(shang)🥰位機才能(neng)正确的讀(du)、寫電磁流(liu)量計的相(xiang)關參數。測(ce)試時，打開(kai)測試應用(yong)程序MODBUSV1.0，如下(xia)圖：
如果RS232/RS485轉(zhuan)換器輸出(chu)是與多台(tai)電磁流量(liang)計相連接(jie)，首❓先應該(gai)注意👌的是(shi)：
1）必須将每(mei)一台電磁(ci)流量計設(she)置爲不同(tong)的地址，地(di)址範🚩圍是(shi)01-32。地址如果(guo)重複，通訊(xun)很容易出(chu)錯。

2）記住每(mei)一台電磁(ci)流量計的(de)通訊速度(du)。通訊速度(du)的波特率(lü)包🏃括👣600、1200、2400、4800、9600、14400、19200。每一(yi)台電磁流(liu)量計的通(tong)訊速度應(ying)該🔞盡量一(yi)緻，這樣操(cao)作方便，也(ye)減少了出(chu)錯的幾率(lü)。
連接完畢(bi)後，操作如(ru)下：
　　如果連(lian)接的儀表(biao)中有一台(tai)儀表地址(zhi)是02，通訊速(su)度是19200，則首(shou)先在測試(shi)畫面的左(zuo)面，在通訊(xun)速度的列(lie)表框中選(xuan)擇19200，在設備(bei)地址的列(lie)表框中選(xuan)擇02；此時在(zai)右邊的空(kong)白框中就(jiu)會有數據(ju)顯🌈示。點擊(ji)顯示刷新(xin)按扭，會對(dui)右邊的數(shu)據進行瞬(shun)間清屏。
如(ru)果要對02号(hao)儀表的鍵(jian)盤參數進(jin)行讀、寫，可(ke)點擊左邊(bian)的讀/寫😄參(can)💃數按扭，彈(dan)出下圖：
寫(xie)參數時，可(ke)在下拉列(lie)表框中選(xuan)擇，或在文(wen)本框中輸(shu)入參數。參(can)數下面有(you)提示，輸入(ru)不能超過(guo)範圍。

6結束(shu)語
　　目前中(zhong)國對于環(huan)境治理的(de)重視程度(du)日益增強(qiang)，其中污🙇‍♀️水(shui)處理是重(zhong)中之重。[3]在(zai)污水計量(liang)中起到關(guan)鍵🚶‍♀️作用的(de)流量計👨‍❤️‍👨就(jiu)顯得非常(chang)重要，爲了(le)保證計量(liang)數據的穩(wen)定性、可靠(kao)性和精确(que)性，采用串(chuan)🐪口方式基(ji)于Modbus協議進(jin)行數據通(tong)訊的優勢(shi)就尤爲突(tu)出。這種串(chuan)口通訊方(fang)式，必👣将在(zai)今後污🏃‍♂️水(shui)處理廠的(de)💯自動化系(xi)統和信息(xi)集成系統(tong)中，應用的(de)更加廣泛(fan)。

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