【摘要】本文(wen)分析了基(ji)于Modbus協議的(de)電磁流量(liàng)計 通訊在(zai)污水計量(liang)中的應用(yong)，通過RS-485串口(kou)連接，進行(háng)相關的流(liu)🈲量信息的(de)讀取，從而(er)切實可靠(kao)的保證了(le)數💋據穩👨‍❤️‍👨定(dìng)性☀️、可靠❓性(xing)和正确率(lǜ)。
0引言
　　随着(zhe)中國城市(shi)經濟的發(fa)展，無論是(shì)生活污水(shuǐ)量還是工(gōng)業污水量(liang)都出現了(le)較快增長(zhǎng)的态勢，使(shǐ)得水環境(jing)污染和水(shuǐ)💚環境質量(liang)下降的趨(qu)勢也在不(bú)斷加劇。因(yin)此，國家加(jiā)強了對污(wu)水處理的(de)投🈲資，興建(jiàn)和投⭐運了(le)大量💚的污(wū)水處理廠(chǎng)，從而🧑🏾‍🤝‍🧑🏼改善(shàn)我們🙇🏻所處(chù)的生♊态環(huán)境。如何保(bao)證污水處(chù)理的水質(zhì)、水量達到(dào)國家排放(fang)标準，這就(jiu)對計量檢(jian)測儀💃表的(de)配置和管(guǎn)理提出了(le)新的要求(qiú)。
　　目前，污水(shui)處理廠對(dui)電磁流量(liàng)計這種計(ji)量比較準(zhǔn)确的儀表(biǎo)逐漸推廣(guǎng)和普及。在(zai)傳統的污(wū)水處理廠(chang)🐅的自動化(huà)監控及信(xin)息集成系(xi)統中，電磁(cí)流量計采(cai)用4-20mA（傳送模(mo)拟量信息(xī)）或24VDC（傳送開(kai)關量信息(xi)）信号進行(hang)💃🏻通訊傳輸(shū)，很多現場(chang)🏒層流量計(ji)與控制器(qi)之間的連(lian)接是一對(dui)一（一個I/O點(dian)對設💋備的(de)一個測控(kòng)點）所謂I/O接(jie)🚶‍♀️線方式。但(dàn)是這樣的(de)系統存在(zai)一些明顯(xiǎn)的缺點，那(nà)就是信息(xī)集成能✍️力(lì)不強；系統(tong)不開放、可(kě)集成性差(cha)、專🥵業性不(bú)強；可靠性(xing)不易保證(zheng)；可維護性(xìng)不高等。
如(ru)果現場層(ceng)設備配有(you)串行數據(jù)接口（如RS-232/485），控(kòng)制器就可(ke)㊙️以按👉接口(kou)🈲規定協議(yi)，通過串行(háng)通信方式(shì)（而不是🏃🏻I/O方(fāng)式）完成對(dui)現場設備(bèi)的監控。[1]如(rú)果設想全(quan)部或大部(bù)分現🐅場設(shè)備❄️都具有(you)串行通信(xin)接口并具(jù)有統一的(de)通信協議(yi)，控制器隻(zhī)需一根通(tong)信電纜就(jiu)可将分散(san)的現場設(she)備連接，完(wan)成❌對所有(yǒu)現場設備(bei)的監控，這(zhè)就是所說(shuō)的采用現(xian)場總線技(jì)術。
1Modbus協議在(zai)電磁流量(liang)計通訊中(zhōng)實現的簡(jiǎn)介
　　目前，污(wu)水處理廠(chǎng)所用的電(diàn)磁流量計(ji)大部分都(dou)配有串行(háng)數👣據接口(kǒu)（如RS-232/485），并且接(jie)口支持MODBUS總(zong)線協議。一(yi)般電磁流(liu)量轉換器(qi)MODBUS通訊采♉用(yong)标準MODBUS通訊(xun)協議，MODBUS模塊(kuai)和上位機(jī)進行通訊(xùn)的波特率(lǜ)爲💔600–19200，波特率(lǜ)設備地址(zhi)可以通過(guo)鍵盤進行(hang)設置。通訊(xun)由主機發(fā)起，主機首(shou)先發送消(xiao)息幀，消息(xi)幀的發送(sòng)間隔必須(xū)大于3.5個以(yi)上👣字符的(de)發送時間(jiān)。[2]消息幀發(fa)送的第一(yi)個字節是(shi)設備地址(zhǐ)，從設備不(bú)斷的偵測(cè)網絡總💞線(xiàn)當接收到(dào)第一個字(zi)節，每一個(ge)設備都進(jin)行解碼以(yǐ)判斷是否(fou)是發往自(zi)己的消息(xī)幀；接收到(dào)一個字符(fú)之後，如果(guǒ)停頓時間(jian)超過3.5個以(yi)上字符的(de)發送時間(jian)，标志着前(qián)一個消息(xī)幀發送結(jie)束，一個新(xīn)的消息幀(zhen)在此停頓(dun)後🧑🏾‍🤝‍🧑🏼開始。字(zì)符間隔不(bú)能大于一(yi)個字符，否(fǒu)則認爲是(shì)一👨‍❤️‍👨條新的(de)消息幀開(kāi)始，老的消(xiāo)息幀結束(shu)。
消息幀定(dìng)義如下：

　　Modbus通(tōng)訊協議規(guī)定了2種通(tōng)訊方式。RTU(REMOTETERMINALUNIT)方(fāng)式通訊采(cǎi)用8位字節(jie)的二進制(zhi)數據通訊(xùn)，數據校驗(yan)采用CRC循環(huán)冗餘校👣驗(yàn)，通訊速度(dù)較👣快；ASCII方式(shì)采用7位ASCII碼(ma)進行通訊(xùn)，數據校🌈驗(yan)采用LRC邏輯(ji)冗🥵餘校驗(yàn)🔞，通訊速🏃‍♀️率(lü)較慢。針對(dui)MODBUS在電磁🏃‍♀️流(liu)量轉換器(qì)上的應用(yong)，在MODBUS的功能(neng)碼中，不同(tóng)公司采用(yòng)不同的方(fang)式實現，有(yǒu)的公司隻(zhī)用了⁉️3個功(gong)能碼：03、04、06。03号功(gong)能碼主要(yao)用✉️來讀取(qu)流量信息(xi)，包括瞬時(shi)流量、流☂️速(sù)、流量百分(fèn)比、電極電(dian)阻、正向累(lei)計、反向累(lèi)計、儀表☂️口(kǒu)徑、報警狀(zhuang)态等；04号功(gōng)能碼用來(lai)讀取鍵🔞盤(pán)參數，06号📧功(gong)能碼用🏃🏻來(lái)設置鍵盤(pan)參數。
2基于(yu)Modbus協議的電(dian)磁流量計(jì)信息讀取(qǔ)
　　在污水處(chu)理廠和運(yun)行泵站中(zhōng)作爲污水(shuǐ)計量的儀(yi)🍓表✔️，電磁流(liu)量計信息(xī)的讀取就(jiù)顯得異常(cháng)重要。現場(chǎng)儀表的流(liu)♍量信息，由(you)✏️瞬時流量(liang)、流速、百分(fen)比、報警狀(zhuang)💃态等參數(shu)進行反映(yìng)，參數存放(fàng)地址如下(xià)表：

　　定義如(rú)下：讀取流(liú)量信息時(shi)，主機發出(chū)功能編碼(mǎ)03：讀取輸入(rù)寄存🥵器值(zhi)。參數存放(fang)首址對應(ying)輸入寄存(cún)器🥵首址🌈的(de)低字節。主(zhu)機發送♍命(mìng)令格式如(rú)下：
　　從機地(dì)址(1Byte)+功能編(bian)碼(1Byte)+輸入寄(ji)存器首址(zhǐ)(2Byte)+輸入寄存(cún)器個數(2Byte)+CRC校(xiao)驗值(2Byte),從機(jī)地址值範(fàn)圍在1-99；
　　輸入(ru)寄存器高(gao)字節全部(bù)是0，低字節(jiē)範圍在01~09，對(duì)應上面表(biao)格中參數(shu)存放首址(zhǐ)。輸入寄存(cún)器個數高(gāo)字節是0，低(di)字節是3,從(cong)機回應格(ge)式如下：
　　從(cong)機地址(1Byte)+功(gong)能編碼(1Byte)+讀(dú)出的字節(jie)個數(1Byte)+字節(jiē)内容(6Byte)+CRC校驗(yan)🌐值(2Byte),返❌回的(de)參數占6個(gè)字節，故字(zì)節個數是(shi)6。
　　注：讀取流(liú)量信息時(shi)，對瞬時流(liú)量、流速、百(bǎi)分比、報警(jǐng)狀态💋等參(cān)數🌍，用戶可(kě)以分别讀(dú)取，即一次(ci)隻讀取一(yi)⛱️個參🍉數。用(yong)🐉戶也可以(yi)⭕一次性讀(dú)取所有的(de)8個參數或(huo)一次讀取(qu)其中的幾(jǐ)個🌍參數。讀(du)出的流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量(liàng)信息有兩(liang)種表示方(fāng)法：整形數(shù)表示法和(he)浮點數表(biǎo)💃示法。如沒(mei)❌有特殊聲(sheng)明❓，儀表一(yī)般采用整(zheng)形數據進(jin)行傳輸。
詳(xiang)細信息結(jié)構定義如(rú)下：
1）瞬時流(liú)量信息定(dìng)義
主機發(fa)送：
01H03H00H01H00H03H54H0BH
從機響(xiang)應：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高
　　如(rú)果數據以(yi)整形數格(ge)式進行傳(chuán)輸，則D0、D1代表(biao)瞬時流量(liàng)整數部分(fèn)的高4位（16進(jin)制），D2、D3代表瞬(shùn)時流量整(zheng)數部分的(de)低4位（16進制(zhi)），D4、D5代表瞬🏃🏻時(shí)流🐕量小數(shu)部分值（16進(jìn)制）。
2）流速信(xìn)息定義
主(zhu)機發送：
01H03H00H04H00H03H44H0AH
從(cóng)機響應：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低(di)CRC16高
　　如果數(shù)據以整形(xing)數格式進(jin)行傳輸，則(zé)D0、D1代表流速(su)整數部分(fèn)的高4位（16進(jin)制），D2、D3代表流(liu)速整數部(bù)分的低4位(wei)（16進制），D4、D5代❓表(biǎo)流速小數(shu)部分值（16進(jin)制）。
3）正向總(zong)量信息定(ding)義
主機發(fa)送：
01H03H00H0DH00H03H94H08H
從機響(xiang)應
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高
　　如(ru)果數據以(yi)整形數格(gé)式進行傳(chuán)輸，則将D0、D1由(yóu)16進制轉換(huan)成10進制X0X1X2X3，将(jiang)D2、D3由16進制轉(zhuan)換成10進制(zhi)X4X5X6X7，将D4、D5由16進制(zhi)轉換成10進(jìn)制X8X9X10X11，數據由(yóu)X0X1X2X3X4X5X6X7X8X9組成，小數(shù)點位置和(he)累計單位(wei)由X10X11決定。

舉(jǔ)例說明如(ru)下：
如接收(shou)到的數據(ju)是
01H04H06H00H22H16430C84686B
則0022（16進制(zhi)）=34（十進制）
則(ze)1643（16進制）=5699（十進(jìn)制）
則0C84（16進制(zhi)）=3204（十進制）
則(zé)數據可表(biǎo)示爲34569932，04是小(xiǎo)數點位數(shù)，查表爲0.001m3，故(gù)實際數⚽據(ju)💜爲34569.932m3。
4）反向總(zǒng)量信息定(dìng)義
主機發(fā)送：
01H03H00H10H00H03H04H0EH
從機響(xiang)應：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高
數(shù)據表示方(fang)法和正向(xiàng)總量一樣(yang)。
5）報警狀态(tai)信息定義(yì)
主機發送(song)：
01H03H00H16H00H03HE4H0FH
從機響應(yīng)：
01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高
　　如果(guǒ)數據以整(zheng)形數格式(shì)進行傳輸(shū)，則D2、D3代表報(bào)警狀态整(zhěng)🔞數值🐆(十六(liu)進制)，D0、D1、D4、D5保留(liú)。
　　報警狀态(tài)的值範圍(wéi)不會超過(guo)1024，用二進制(zhi)位表示爲(wèi)：Bit9Bit8Bit7Bit6Bit5Bit4BIT3bit2Bit1Bit0，分别定義(yì)👉如下：
位定(ding)義：Bitx=0無警狀(zhuàng)态；Bitx=1報警狀(zhuàng)态；

3基于Modbus協(xié)議的電磁(ci)流量計參(cān)數讀取
基(ji)于Modbus協議的(de)電磁流量(liàng)計在進行(háng)參數讀取(qu)時，可以先(xian)定義


現場(chang)儀表的各(ge)個參數，參(cān)數編号定(dìng)義如下：
3．1語(yǔ)言選擇
參(cān)數值=0：中文(wen)
參數值=1：英(yīng)文
3．2流量量(liang)程設置:0～65535。
4電(dian)磁流量計(ji)Modbus通訊的安(an)裝與布線(xian)
電磁流量(liang)計按照RS-485串(chuan)口方式進(jin)行布線和(he)連接，按照(zhao)下圖方✊式(shì)進♻️行連接(jie)：

　　工控(kong)機或PC機通(tong)過串口連(lián)接到RS232/RS485轉換(huàn)器，轉換器(qi)的+A、+B分别連(lián)接到各個(gè)電磁流量(liàng)計。
　　如果是(shì) 分體式電(diàn)磁流量計(jì) ，将RS232/RS485轉換器(qì)的+A、+B分别和(he)電磁流量(liàng)計的A2、B2相連(lian)接，如果接(jiē)線較長☁️，連(lián)接的儀表(biao)較多，有必(bì)要在遠端(duan)加一個100Ω-200Ω的(de)匹配電阻(zǔ)。
　　如果是 一(yī)體式電磁(cí)流量計 ，将(jiang)RS232/RS485轉換器的(de)+A、+B分别和電(dian)磁流量計(ji)的TRX+、TRX-相連接(jie)，如果接線(xian)較🙇🏻長，連接(jie)🔴的儀表較(jiao)多，有必要(yao)在遠端加(jia)一個100Ω-200Ω的匹(pǐ)配電阻。
5電(diàn)磁流量計(jì)的Modbus通訊測(ce)試
　　如果用(yong)戶需要和(hé)現場儀表(biao)進行MODBUS通訊(xùn)，可以安裝(zhuāng)測試程序(xu)進行測試(shì)，利用測試(shì)應用程序(xù)MODBUSV1.0及通訊範(fàn)例源程序(xu)（VB）進行通訊(xùn)測試。
　　用戶(hu)在應用MODNUS之(zhi)前應該仔(zai)細閱讀電(diàn)磁流量計(ji)MODBUS通訊協💁議(yì)，這樣上♻️位(wei)機才能正(zhèng)确的讀、寫(xiě)電磁流量(liàng)計的相關(guan)參數。測試(shi)🏃‍♀️時，打開測(cè)試應用程(cheng)序MODBUSV1.0，如下圖(tu)：
如果RS232/RS485轉換(huàn)器輸出是(shi)與多台電(dian)磁流量計(jì)相連接，首(shǒu)💚先應該注(zhù)意的是：
1）必(bì)須将每一(yī)台電磁流(liu)量計設置(zhì)爲不同的(de)地址，地址(zhi)範圍🌈是01-32。地(dì)址如果重(zhòng)複，通訊很(hěn)容易出錯(cuò)。

2）記住每一(yi)台電磁流(liu)量計的通(tong)訊速度。通(tōng)訊速度的(de)波特率包(bāo)🈚括600、1200、2400、4800、9600、14400、19200。每一台(tái)電磁流量(liang)計的通訊(xun)速度應該(gai)盡量一緻(zhi)，這樣操作(zuò)方便🔞，也減(jiǎn)少了出錯(cuò)的幾率。
連(lián)接完畢後(hòu)，操作如下(xia)：
　　如果連接(jiē)的儀表中(zhōng)有一台儀(yí)表地址是(shi)02，通訊速度(dù)🈲是19200，則首先(xian)在測試畫(huà)面的左面(mian)，在通訊速(su)度的列表(biao)框中選擇(zé)19200，在設備地(dì)址的列表(biao)框中選擇(zé)02；此時在右(yòu)邊的空白(bai)框中👨‍❤️‍👨就會(hui)有數據顯(xiǎn)示。點擊顯(xian)示刷新按(àn)扭，會對右(you)邊的數據(ju)進行瞬間(jiān)清屏。
如果(guǒ)要對02号儀(yi)表的鍵盤(pan)參數進行(hang)讀、寫，可點(dian)擊左邊的(de)讀⁉️/寫參數(shu)按扭，彈出(chū)下圖：
寫參(cān)數時，可在(zai)下拉列表(biǎo)框中選擇(zé)，或在文本(ben)框中輸🥵入(rù)參數。參數(shù)下面有提(tí)示，輸入不(bu)能超過範(fan)圍。

6結束語(yu)
　　目前中國(guó)對于環境(jing)治理的重(zhòng)視程度日(ri)益增強，其(qi)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻中污水處(chù)理是重中(zhōng)之重。[3]在污(wu)水計量中(zhong)起到關鍵(jian)作用㊙️的流(liu)☎️量計就顯(xian)得非常重(zhòng)要，爲了保(bao)證計量數(shù)據的穩定(ding)性、可靠性(xing)和精确性(xìng)❄️，采用串口(kou)方式基于(yu)Modbus協議進行(hang)數據通訊(xun)的優勢就(jiù)尤爲突出(chu)🏃🏻。這種串口(kou)🔱通訊方式(shi)，必将在今(jin)後污水處(chu)理廠的自(zi)動化系統(tong)和信息集(jí)成系統中(zhong)，應用的更(gèng)🈲加廣泛。

以(yi)上内容源(yuán)于網絡，如(rú)有侵權聯(lián)系即删除(chú)!