【摘要】本(běn)文分析了(le)基于modbus協議的電磁(cí)流(liú)量計(jì) 通訊(xùn)在污(wū)水計量(liàng)中的應用，通過rs-485串(chuàn)口連(lián)接，進(jìn)行相關的(de)流量(liàng)信息的讀取，從(cóng)而切實可(kě)靠的保(bǎo)證(zhèng)了數(shù)據穩(wěn)定性、可靠性和(hé)正(zhèng)确(què)率。
0引(yǐn)言
　　随着(zhe)中國城(chéng)市經濟的(de)發展，無論(lùn)是(shì)生活污(wū)水量(liàng)還是工業(yè)污水(shuǐ)量都出現(xiàn)了較快增長的(de)态勢，使(shǐ)得水環(huán)境污染和(hé)水環境質(zhì)量下降的(de)趨勢也在不斷加劇。因(yīn)此，國(guó)家(jiā)加強了(le)對污水(shuǐ)處理(lǐ)的投資，興(xìng)建和(hé)投運了大(dà)量的(de)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠，從而(ér)改善(shàn)我(wǒ)們所處(chù)的(de)生态(tài)環境。如(rú)何(hé)保證(zhèng)污水(shuǐ)處理的水(shuǐ)質、水量達到國(guó)家排(pái)放标準(zhǔn)，這(zhè)就對計量檢測儀表的(de)配置和(hé)管理提(tí)出(chū)了新的要求(qiú)。
　　目前，污(wū)水處理廠(chǎng)對電(diàn)磁流量計(jì)這種(zhǒng)計量(liàng)比較準确的儀表逐漸推(tuī)廣和普及。在傳統的污水(shuǐ)處理(lǐ)廠的自動(dòng)化監(jiān)控及信息集成(chéng)系統(tǒng)中，電磁流(liú)量(liàng)計(jì)采用4-20ma（傳送(sòng)模拟量(liàng)信息）或24vdc（傳送開(kāi)關量信息）信号(hào)進(jìn)行通(tōng)訊傳輸，很多現(xiàn)場層流量計與(yǔ)控制器之(zhī)間(jiān)的(de)連接是一對一(yī)（一個(gè)i/o點(diǎn)對設備(bèi)的一個測控點）所謂i/o接線方式(shì)。但是這樣的系(xì)統存在一(yī)些明(míng)顯的缺點(diǎn)，那就(jiù)是信(xìn)息集(jí)成能(néng)力(lì)不(bú)強；系(xì)統不開放、可集成性(xìng)差、專業性(xìng)不強；可靠性不易保(bǎo)證；可維護性不高(gāo)等(děng)。
如果現場(chǎng)層設備配有串(chuàn)行數(shù)據(jù)接口（如(rú)rs-232/485），控制(zhì)器就可以(yǐ)按接(jiē)口規(guī)定協議，通過串行通(tōng)信方(fāng)式(shì)（而(ér)不是(shì)i/o方式）完成對現場設備的監控(kòng)。[1]如果設想(xiǎng)全部或大(dà)部分現場(chǎng)設備都(dōu)具有(yǒu)串行通信接口并具有統一(yī)的通信協(xié)議(yì)，控(kòng)制器(qì)隻需一根通信(xìn)電纜就(jiù)可将(jiāng)分(fèn)散的現場(chǎng)設備(bèi)連接(jiē)，完(wán)成對所(suǒ)有現(xiàn)場設(shè)備的(de)監控(kòng)，這就(jiù)是所(suǒ)說的采(cǎi)用(yòng)現場(chǎng)總線技術(shù)。
1modbus協議(yì)在電磁(cí)流量計(jì)通訊中(zhōng)實現的簡介
　　目前，污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)所用的電磁(cí)流量計大(dà)部分都(dōu)配有串(chuàn)行數據接(jiē)口（如(rú)rs-232/485），并(bìng)且(qiě)接口支持(chí)modbus總線協議。一般(bān)電磁流(liú)量(liàng)轉換(huàn)器modbus通訊采(cǎi)用标(biāo)準modbus通(tōng)訊(xùn)協議，modbus模(mó)塊(kuài)和上位機進(jìn)行通訊的波特(tè)率爲600–19200，波(bō)特率設(shè)備地(dì)址可以通(tōng)過鍵盤(pán)進行設置。通(tōng)訊(xùn)由(yóu)主機(jī)發起，主(zhǔ)機首(shǒu)先(xiān)發送(sòng)消息幀，消息幀(zhēn)的發送間隔必須大于3.5個以上字符的發(fā)送時(shí)間(jiān)。[2]消息幀(zhēn)發送的第一個(gè)字節是設備地(dì)址，從設(shè)備(bèi)不斷(duàn)的(de)偵測網絡總(zǒng)線當接(jiē)收到(dào)第(dì)一個字節(jiē)，每一(yī)個設備(bèi)都進行解碼以判(pàn)斷是否是(shì)發往(wǎng)自己(jǐ)的消(xiāo)息(xī)幀(zhēn)；接收(shōu)到一個字(zì)符之(zhī)後，如果(guǒ)停頓時(shí)間超(chāo)過3.5個以上(shàng)字符的(de)發送時(shí)間，标(biāo)志着前一個消(xiāo)息幀發送結束，一(yī)個(gè)新的(de)消息(xī)幀在此停(tíng)頓後開始(shǐ)。字符(fú)間隔不(bú)能大于(yú)一個字符，否則(zé)認爲是(shì)一(yī)條新的消息幀(zhēn)開始(shǐ)，老的消息幀結(jié)束。
消息幀(zhēn)定義(yì)如下(xià)：

　　modbus通(tōng)訊協議(yì)規定了2種通訊(xùn)方式(shì)。rtu(remoteterminalunit)方式通訊采(cǎi)用(yòng)8位字節的(de)二進制數據通(tōng)訊，數據校驗采用crc循(xún)環(huán)冗(rǒng)餘校(xiào)驗，通訊速度較快；ascii方式采用7位(wèi)ascii碼進行通(tōng)訊，數(shù)據校驗采(cǎi)用lrc邏(luó)輯冗餘校驗，通訊速(sù)率較慢。針(zhēn)對modbus在電磁(cí)流量(liàng)轉換器上的應(yīng)用，在modbus的功(gōng)能碼(mǎ)中，不(bú)同公司采(cǎi)用不(bú)同的方式實現(xiàn)，有(yǒu)的公司(sī)隻用了3個功能碼：03、04、06。03号功能(néng)碼主(zhǔ)要用來(lái)讀取流量信(xìn)息，包(bāo)括瞬時(shí)流量、流速、流(liú)量百分比、電極(jí)電阻、正(zhèng)向(xiàng)累計(jì)、反向累(lèi)計、儀表(biǎo)口徑(jìng)、報警狀态(tài)等；04号(hào)功能碼用(yòng)來讀取鍵盤參數，06号(hào)功能(néng)碼用(yòng)來設置(zhì)鍵盤參數。
2基(jī)于modbus協(xié)議的(de)電磁流(liú)量計信(xìn)息讀取
　　在污水(shuǐ)處理廠和(hé)運行(háng)泵站中作爲污(wū)水計(jì)量的儀表(biǎo)，電(diàn)磁流量(liàng)計信(xìn)息的讀取就顯(xiǎn)得異(yì)常重(zhòng)要。現(xiàn)場儀(yí)表(biǎo)的(de)流量信息(xī)，由(yóu)瞬時流(liú)量(liàng)、流速(sù)、百(bǎi)分比(bǐ)、報警狀态等(děng)參(cān)數進行反(fǎn)映，參(cān)數存放(fàng)地(dì)址如下表：

　　定義如下：讀取流(liú)量信息(xī)時，主(zhǔ)機(jī)發出功(gōng)能編碼03：讀取輸(shū)入寄存器值。參(cān)數存(cún)放首址對(duì)應輸入寄存器(qì)首址的低字節。主機發(fā)送命令(lìng)格式(shì)如(rú)下：
　　從機(jī)地址(1byte)+功能編碼(mǎ)(1byte)+輸入寄存器首(shǒu)址(2byte)+輸入寄存器(qì)個數(2byte)+crc校驗(yàn)值(2byte),從(cóng)機地(dì)址值(zhí)範圍在1-99；
　　輸(shū)入寄存器高字節全部是(shì)0，低字節範(fàn)圍在(zài)01~09，對應上面(miàn)表格(gé)中參(cān)數(shù)存放首(shǒu)址。輸入寄存器(qì)個數高字節是(shì)0，低字節是3,從機(jī)回應(yīng)格式(shì)如下(xià)：
　　從機地址(zhǐ)(1byte)+功能編碼(mǎ)(1byte)+讀出的字(zì)節(jiē)個數(1byte)+字(zì)節内容(6byte)+crc校驗值(2byte),返回(huí)的參數占(zhàn)6個字節，故(gù)字節個數(shù)是6。
　　注：讀取(qǔ)流量(liàng)信息(xī)時，對瞬時(shí)流量、流速(sù)、百分(fèn)比、報警狀态等(děng)參數，用戶可以分别(bié)讀取，即一(yī)次隻讀(dú)取一個(gè)參數。用戶也可(kě)以一次(cì)性(xìng)讀取(qǔ)所有的8個參數(shù)或一(yī)次(cì)讀取其(qí)中(zhōng)的(de)幾(jǐ)個(gè)參數(shù)。讀出的流(liú)量信息有(yǒu)兩種(zhǒng)表示(shì)方法：整(zhěng)形(xíng)數表(biǎo)示法(fǎ)和浮點數(shù)表示法。如沒有(yǒu)特殊聲明，儀表(biǎo)一般采用(yòng)整形(xíng)數據進(jìn)行傳輸(shū)。
詳細信息結構(gòu)定義如下：
1）瞬時(shí)流量(liàng)信息(xī)定義(yì)
主機發送(sòng)：
01h03h00h01h00h03h54h0bh
從機(jī)響應：
01h03h06hd0d1d2d3d4d5crc16低crc16高
　　如果數據(jù)以整形數(shù)格式進行傳輸，則d0、d1代(dài)表瞬時流(liú)量整數(shù)部(bù)分的高4位(wèi)（16進(jìn)制），d2、d3代表(biǎo)瞬時(shí)流量整數部(bù)分的低4位（16進(jìn)制），d4、d5代表瞬(shùn)時流量小(xiǎo)數(shù)部分值（16進制）。
2）流速信息(xī)定義
主機發送(sòng)：
01h03h00h04h00h03h44h0ah
從機響應(yīng)：
01h03h06hd0d1d2d3d4d5crc16低crc16高
　　如果(guǒ)數(shù)據以整(zhěng)形數格式(shì)進行(háng)傳輸，則(zé)d0、d1代(dài)表流(liú)速整(zhěng)數部(bù)分的高4位（16進制(zhì)），d2、d3代表(biǎo)流速整數部分的低(dī)4位(wèi)（16進(jìn)制），d4、d5代表流(liú)速(sù)小數部(bù)分值(zhí)（16進制）。
3）正向總量(liàng)信息定義(yì)
主機發送：
01h03h00h0dh00h03h94h08h
從(cóng)機(jī)響應
01h03h06hd0d1d2d3d4d5crc16低crc16高
　　如果(guǒ)數據以整形數格式進(jìn)行(háng)傳輸(shū)，則将d0、d1由16進制轉(zhuǎn)換成10進制(zhì)x0x1x2x3，将(jiāng)d2、d3由(yóu)16進制轉換成10進制x4x5x6x7，将d4、d5由(yóu)16進制轉(zhuǎn)換成(chéng)10進制x8x9x10x11，數據(jù)由(yóu)x0x1x2x3x4x5x6x7x8x9組成，小數點(diǎn)位置(zhì)和累計單位由x10x11決(jué)定(dìng)。

舉例說明如下：
如接收到(dào)的數據是
01h04h06h00h22h16430c84686b
則0022（16進(jìn)制(zhì)）=34（十(shí)進制(zhì)）
則1643（16進(jìn)制）=5699（十進制）
則0c84（16進制）=3204（十(shí)進制(zhì)）
則數據可(kě)表示(shì)爲34569932，04是(shì)小數點位數，查(chá)表爲(wèi)0.001m3，故實(shí)際數據爲34569.932m3。
4）反向(xiàng)總量信息定義(yì)
主機發送：
01h03h00h10h00h03h04h0eh
從機(jī)響應：
01h03h06hd0d1d2d3d4d5crc16低crc16高
數據(jù)表示方法和正(zhèng)向總量一樣。
5）報警狀态信(xìn)息定(dìng)義
主機發送：
01h03h00h16h00h03he4h0fh
從(cóng)機響應(yīng)：
01h03h06hd0d1d2d3d4d5crc16低crc16高
　　如(rú)果數據(jù)以(yǐ)整形(xíng)數格式(shì)進行傳(chuán)輸，則d2、d3代表(biǎo)報警狀态(tài)整數值(十(shí)六進制)，d0、d1、d4、d5保(bǎo)留。
　　報(bào)警狀(zhuàng)态的值範(fàn)圍不會超過1024，用二進制位(wèi)表示(shì)爲：bit9bit8bit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit0，分别(bié)定義如(rú)下：
位定義：bitx=0無警狀态；bitx=1報警狀态(tài)；

3基于modbus協議的(de)電(diàn)磁流(liú)量計參數(shù)讀取
基于modbus協議(yì)的電磁流(liú)量計在進(jìn)行參數讀(dú)取時，可以先定義


現場儀(yí)表的各個參數，參數(shù)編号定義如下(xià)：
3．1語言選(xuǎn)擇
參數(shù)值=0：中文
參數值(zhí)=1：英文
3．2流量(liàng)量程設置(zhì):0～65535。
4電(diàn)磁流量(liàng)計modbus通訊(xùn)的安裝(zhuāng)與布線
電磁流(liú)量計(jì)按照rs-485串口(kǒu)方式進行布線(xiàn)和連接，按照下(xià)圖方式進行連(lián)接：

　　工(gōng)控機或(huò)pc機通過串口(kǒu)連接到rs232/rs485轉(zhuǎn)換器(qì)，轉換器的+a、+b分(fèn)别連(lián)接到各(gè)個電(diàn)磁流量(liàng)計(jì)。
　　如果(guǒ)是 分體式(shì)電磁流量計 ，将rs232/rs485轉換器(qì)的+a、+b分别和電磁流量計的a2、b2相連接(jiē)，如果(guǒ)接線較長(zhǎng)，連接(jiē)的儀(yí)表較多，有(yǒu)必要在遠(yuǎn)端加(jiā)一個100Ω-200Ω的匹(pǐ)配電(diàn)阻。
　　如(rú)果是 一體式電磁流(liú)量計 ，将rs232/rs485轉(zhuǎn)換(huàn)器的+a、+b分别和(hé)電磁流量(liàng)計的trx+、trx-相連接，如果接線較長，連(lián)接的儀(yí)表(biǎo)較多，有必(bì)要在遠端加一個100Ω-200Ω的匹配(pèi)電阻。
5電磁流量(liàng)計的modbus通訊測試(shì)
　　如果用戶需要和現場儀表進(jìn)行modbus通(tōng)訊，可以安(ān)裝測試程序進(jìn)行測(cè)試，利用測試應用程(chéng)序modbusv1.0及通訊範例源程序（vb）進行(háng)通(tōng)訊測試。
　　用(yòng)戶在應用(yòng)modnus之前(qián)應該仔細閱讀(dú)電磁流量計modbus通(tōng)訊協(xié)議，這(zhè)樣上位機才能(néng)正确的(de)讀(dú)、寫電(diàn)磁流(liú)量計的相(xiàng)關參數(shù)。測試時，打開(kāi)測(cè)試(shì)應用程序modbusv1.0，如下圖：
如(rú)果(guǒ)rs232/rs485轉(zhuǎn)換器(qì)輸出(chū)是與多台(tái)電磁流量(liàng)計相連接(jiē)，首先應(yīng)該注意的是(shì)：
1）必須将每(měi)一台電磁流量(liàng)計設置爲不(bú)同(tóng)的地址，地(dì)址範(fàn)圍是(shì)01-32。地址如果重複(fú)，通訊很容易出錯。

2）記住每(měi)一台(tái)電磁流量計的通訊速度(dù)。通訊速(sù)度的波特率(lǜ)包括600、1200、2400、4800、9600、14400、19200。每一(yī)台電磁流量計(jì)的通訊速度應(yīng)該盡量一緻，這樣操作方(fāng)便，也減少(shǎo)了出錯的(de)幾(jǐ)率。
連接完畢(bì)後，操(cāo)作如(rú)下(xià)：
　　如(rú)果連接的儀表中有一台儀表地址是02，通訊速(sù)度(dù)是19200，則首(shǒu)先在(zài)測試(shì)畫面(miàn)的左(zuǒ)面，在通訊速度的列表(biǎo)框中選擇19200，在(zài)設備地址(zhǐ)的列表框中選(xuǎn)擇02；此時在(zài)右邊(biān)的空(kōng)白框中就(jiù)會有(yǒu)數(shù)據顯示(shì)。點擊(jī)顯示刷新(xīn)按扭，會(huì)對(duì)右邊的數據進行瞬(shùn)間清屏。
如(rú)果要(yào)對02号儀(yí)表的鍵(jiàn)盤參數進(jìn)行讀(dú)、寫，可點擊(jī)左邊(biān)的讀/寫(xiě)參數按扭，彈(dàn)出下(xià)圖：
寫參數時，可(kě)在下(xià)拉列表框中選(xuǎn)擇(zé)，或在文本框(kuàng)中輸(shū)入參數。參(cān)數下面有提示(shì)，輸入(rù)不(bú)能超過(guò)範圍。

6結束語
　　目(mù)前中國對于環(huán)境治(zhì)理(lǐ)的(de)重(zhòng)視(shì)程度(dù)日(rì)益增強(qiáng)，其中污水處理是重中之重。[3]在(zài)污(wū)水計量(liàng)中起到關鍵作用(yòng)的(de)流量計就(jiù)顯得非常重要，爲了(le)保證計(jì)量數據的(de)穩定性、可靠(kào)性和(hé)精确性，采用串口(kǒu)方式基(jī)于modbus協議進行數(shù)據通(tōng)訊的優勢(shì)就尤爲突出。這種串口通訊(xùn)方(fāng)式，必将在(zài)今後污水(shuǐ)處理廠的(de)自動化系統和信(xìn)息(xī)集成(chéng)系統(tǒng)中，應(yīng)用的更加(jiā)廣泛。

以(yǐ)上(shàng)内容(róng)源于網絡，如有侵權(quán)聯(lián)系即删(shān)除!