【導(dao)讀】：将Modbus通(tong)訊協議(yì)移植到(dào)金屬管(guan)浮子流(liu)量計 ，使(shi)得檢測(cè)儀表更(gèng)具智能(neng)化和網(wang)絡化，同(tong)時爲實(shí)現❗數字(zi)化組網(wǎng)✊提供了(le)可行接(jiē)口。經過(guò)調試表(biǎo)明移植(zhi)📞後的Modbus通(tōng)訊協議(yì)可以實(shi)現基本(běn)功能，取(qu)得了預(yù)期的☎️效(xiào)果。
摘要(yao)：随着通(tong)信技術(shu)、集成電(diàn)路技術(shù)的發展(zhan)，傳統的(de)現場✌️檢(jian)測儀器(qì)的智能(néng)化和數(shù)字化程(cheng)度在逐(zhú)漸提升(shēng)。現場總(zong)線作爲(wèi)開放化(hua)、數字化(hua)、多點通(tong)訊的底(dǐ)層控制(zhi)網絡，成(cheng)爲了近(jin)代工業(yè)控制系(xì)統的熱(re)門研究(jiū)項目。将(jiāng)Modbus通訊協(xie)議移💁植(zhi)到金屬(shu)管浮子(zi)流量計(ji)，使得檢(jian)測儀表(biǎo)更具智(zhì)能化和(hé)網絡化(hua)，同時爲(wèi)實現數(shu)字化組(zǔ)網提供(gong)了🏃🏻‍♂️可行(háng)接口。經(jīng)過調試(shì)表明移(yi)植後的(de)🔴Modbus通訊協(xié)議可以(yǐ)實現基(ji)本功能(neng)，取得⁉️了(le)預期的(de)效果👌。
　　浮(fu)子流量(liang)計 是一(yī)種經典(diǎn)的變面(miàn)積式流(liú)量計，具(ju)有結構(gou)簡單、直(zhí)觀、壓損(sǔn)小、測🍉量(liang)範圍大(da)、運行可(kě)靠、可測(cè)中小流(liu)量及低(dī)雷諾數(shu)流量、維(wéi)護方便(bian)🌈、壽命長(zhǎng)，對儀表(biǎo)前後直(zhí)管段長(zhǎng)度要求(qiú)不🎯高等(děng)優點。金(jin)屬管浮(fú)子流量(liàng)計可以(yi)适應高(gāo)溫、高壓(yā)、強腐蝕(shí)、劇毒等(děng)多種苛(ke)刻環境(jìng)，較少的(de)可動部(bu)件、便于(yú)維護，解(jiě)決了生(shēng)産中的(de)許多難(nan)題🌐。基于(yu)Modbus協議的(de)🚩金屬管(guǎn)浮子流(liu)量計，通(tōng)過選擇(zé)低功耗(hao)的微處(chu)理器和(he)通訊芯(xin)片🌈，将具(ju)有開放(fàng)協議的(de)Modbus協議👉移(yí)植到傳(chuán)統的金(jīn)屬✍️管浮(fu)子流量(liang)計中，使(shi)得儀表(biao)具有現(xiàn)場總線(xiàn)組網功(gong)能。
1.金屬(shǔ)管浮子(zǐ)流量計(ji)整體結(jie)構設計(jì)
　　圖1是金(jīn)屬管浮(fú)子流量(liang)計整體(ti)結構圖(tú)。流量測(ce)量過💘程(cheng)📐可概括(kuo)爲🈚：磁阻(zǔ)傳感器(qì)将浮子(zi)位移信(xìn)号轉化(hua)爲電信(xìn)号送給(gěi)信号處(chù)理電路(lu)，經過信(xìn)号處理(li)電路進(jin)行放大(da)⛱️濾波後(hou)再經由(you)AD采樣模(mó)塊采樣(yàng)，非常後(hòu)送給微(wei)處理器(qi)處理，微(wēi)處理器(qì)經過一(yi)系列處(chu)理後得(de)到當前(qian)流量信(xìn)息，送給(gěi)液晶☔模(mo)塊顯示(shi)或者通(tong)過Modbus模塊(kuai)将信号(hào)遠傳給(gei)👉其他設(shè)備使用(yòng)💘。

2.Modbus模(mo)塊硬件(jiàn)電路設(she)計
　　Modbus通信(xin)協議有(yǒu)兩種串(chuan)行傳輸(shu)模式：ASCII模(mó)式和RTU（遠(yuan)程終端(duan)單元）模(mó)式💰，與這(zhè)兩種模(mó)式對應(ying)的幀格(ge)式是ASCII幀(zhēn)格式和(hé)RTU幀格式(shì)。本文采(cai)用RTU幀格(gé)式，其數(shù)據幀格(gé)式爲如(rú)表1所示(shì)。
　　一次發(fā)送的數(shu)據幀必(bì)須是作(zuo)爲一個(gè)連續的(de)數據🧑🏽‍🤝‍🧑🏻流(liú)進行傳(chuan)輸。Modbus的RTU模(mo)式規定(dìng)不同數(shù)據幀之(zhi)間的間(jiān)隔是3．5個(ge)🔞字節通(tong)信時間(jiān)以上（即(ji)起始位(wèi)和結束(shù)符T1－T2－T3－T4）。
　　CRC校驗(yàn)是爲了(le)防止傳(chuan)送過程(chéng)中傳輸(shu)錯誤，将(jiang)自己計(jì)算的校(xiao)驗碼與(yu)接收的(de)校驗碼(mǎ)進行對(dui)比，相同(tong)則确認(ren)接收正(zhèng)确繼續(xu)解析報(bao)✍️文，否則(ze)接收到(dào)的是誤(wu)碼并停(ting)止解析(xi)報💜文。
　　Modbus通(tong)訊模塊(kuai)硬件電(diàn)路比較(jiao)簡單，采(cǎi)用MAXIM（美信(xin)）公司的(de)Max3072芯片将(jiāng)數🐇字❤️信(xìn)号轉換(huàn)爲差壓(ya)信号傳(chuan)輸，圖2爲(wei)Modbus通訊模(mo)塊硬件(jiàn)設計圖(tu)，通過USART與(yu)CPU進行數(shù)據交互(hù)。

　　Modbus模塊通(tōng)過兩根(gen)串口線(xian)RX＿485和TX＿485與CPU相(xiang)連，經過(guo)MAX3072後轉化(huà)爲差🙇🏻壓(yā)信号在(zai)485總線上(shang)傳輸，差(chà)壓信号(hào)幅值在(zai)200mV左右。
3.Modbus模(mo)塊軟件(jian)設計
　　Modbus通(tōng)訊模塊(kuai)功能是(shi)實現流(liú)量儀表(biao)與主機(jī)或其他(ta)設備的(de)數據🌐交(jiāo)互，儀表(biǎo)Modbus模塊的(de)信号是(shì)通過RS485總(zǒng)線進行(háng)傳輸，其(qí)狀态轉(zhuǎn)換圖如(ru)圖🤩3所示(shi)。程序初(chu)始化結(jie)束後，首(shǒu)先進入(rù)初始狀(zhuang)态。由于(yú)Modbus協議規(guī)定兩次(cì)幀數據(ju)傳輸的(de)時間間(jiān)隔不能(néng)小于30μs，因(yin)此在進(jin)入初✉️始(shǐ)狀态後(hòu)會開啓(qǐ)定時器(qì)，30μs以後進(jin)入就緒(xù)狀态。有(yǒu)🐅數據傳(chuan)輸時🚶，進(jin)入接收(shōu)狀态😍，幀(zhēn)數據接(jiē)收完☀️成(chéng)後進入(rù)幀解析(xi)封💜裝狀(zhuàng)态，若接(jiē)收數據(ju)出錯則(zé)進入錯(cuo)誤狀态(tài)，封裝後(hòu)再進入(rù)發送狀(zhuang)态，若🏃🏻‍♂️數(shu)據正确(què)則直接(jie)完成封(feng)裝進入(rù)發送狀(zhuàng)🏃‍♂️态，數據(jù)發送完(wán)成後則(zé)再次進(jìn)入初始(shǐ)狀态。Modbus模(mó)塊軟件(jiàn)設計☀️流(liú)程圖如(rú)圖4所示(shi)。
4.系統調(diao)試
　　Modbus通訊(xùn)模塊驗(yàn)證實驗(yàn)的目的(de)是驗證(zheng)流量儀(yí)表能否(fǒu)通過🙇🏻485總(zǒng)線實現(xian)流量信(xìn)息與控(kòng)制台的(de)信息交(jiao)互。本文(wen)應用Modbus調(diao)試助手(shou)軟件模(mo)🌍拟控制(zhì)台與Modbus模(mo)塊進行(háng)通信，驗(yan)證💃儀表(biǎo)Modbus模塊能(neng)否實現(xian)正✊常通(tong)訊💛。圖5是(shì)Modbus模塊與(yǔ)控制台(tái)通信的(de)電路連(lián)接圖。
　　爲(wèi)驗證Modbus模(mo)塊通訊(xun)的正确(què)性，本文(wen)通過Modbus調(diao)試助手(shou)往Modbus模塊(kuai)下🔴發數(shù)據，若能(néng)返回正(zhèng)确數據(jù)，則證明(míng)通訊成(cheng)功。圖6爲(wèi)通過Modbus調(diao)試助手(shou)與Modbus模塊(kuài)通訊圖(tú)。以03（0x03）命令(ling)爲例進(jìn)行調👉試(shi)的測試(shì)結果圖(tú)，03命令的(de)功能是(shì)讀取特(te)定寄存(cun)器的值(zhi)。串口調(diào)試助手(shǒu)下㊙️發的(de)數據爲(wèi)“010300000001840A”，其中01爲(wei)設備地(di)址，03爲命(ming)令碼，0000爲(wèi)起始地(di)址，0001爲寄(ji)存器數(shù)量，840A爲🌐CRC校(xiao)驗碼。Modbus回(hui)發數據(jù)爲“0103020810BE48”，其中(zhōng)01爲設備(bèi)地址，03爲(wèi)命令❓碼(mǎ)，02爲字節(jiē)數，0810爲寄(jì)存的🈚值(zhi)，BE48爲CRC校驗(yàn)碼。測試(shi)結果表(biǎo)明，Modbus模塊(kuai)能正常(cháng)工作。
5結(jie)束語
　　選(xuǎn)擇低功(gōng)耗的微(wēi)處理器(qi)和通訊(xùn)芯片，将(jiāng)具有開(kāi)放協議(yì)的Modbus協議(yì)⭐移植到(dao)傳統的(de)金屬管(guǎn)浮子流(liu)量計中(zhōng)，實現了(le)硬件平(píng)💋台設計(ji)和軟件(jiàn)平台設(she)計，調試(shi)結果表(biǎo)明，移植(zhí)後的🎯Modbus協(xié)議能夠(gòu)與控💋制(zhi)台實現(xiàn)實時通(tōng)信，使得(dé)儀表具(ju)有現場(chǎng)總線組(zǔ)網功能(neng)。

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