摘(zhāi)要:文(wén)章介紹了(le)金屬(shǔ)管浮子流(liú)量計
硬件(jiàn)設計及基于modbus的通訊(xùn)系統(tǒng),并将modbus協議(yì)應用到(dào)傳統儀(yí)表_上,使(shǐ)得儀(yí)表(biǎo)具有了(le)真正智(zhì)能的意義，同時也爲今後(hòu)實現(xiàn)數字化組網提(tí)供了接口(kǒu)。
金屬(shǔ)管浮子流(liú)量計具有抗(kàng)幹擾能力強,使用(yòng)壽命(mìng)長，可(kě)以在高黏(nián)度酸、堿、粉塵振動等惡劣環境(jìng)下工作(zuò),在石油(yóu)、化工(gōng)、冶金(jīn)電力(lì)食品醫藥(yào)給排(pái)水.等多個(gè)行業(yè)得到(dào)了(le)廣(guǎng)泛應用。.
基于modbus協議的(de)金屬管浮(fú)子流量計。通過(guò)選擇(zé)低功耗的微(wēi)處(chù)理器和(hé)通訊芯(xīn)片,将具有開放(fàng)協議(yì)的modbus協議移(yí)植到(dào)傳統(tǒng)的金(jīn)屬管(guǎn)浮(fú)子流量(liàng)計中,使(shǐ)得(dé)儀表(biǎo)具有(yǒu)現場總線(xiàn)組網(wǎng)功能。該流(liú)量計具有結構(gòu)簡單、精(jīng)度高、功(gōng)耗低等特(tè)點，可(kě)廣泛(fàn)用于工業測量(liàng)。
1流量計硬(yìng)件設計(jì)
浮(fú)子流(liú)量計(jì)的浮子位(wèi)移與流量(liàng)之間(jiān)存在明确對應(yīng)的函(hán)數關系，測出浮子(zǐ)位移即(jí)可确定流(liú)量大(dà)小。由(yóu)于流(liú)量計(jì)的浮子位移不(bú)能直接讀(dú)出,所以,将磁鋼(gāng)封入(rù)浮子内，由設在轉換(huàn)器内(nèi)的磁(cí)耦合(hé)機構(gòu)得到(dào)浮子位移(yí),并由位(wèi)移傳感(gǎn)器将(jiāng)與流量對應的(de)浮子位(wèi)移(yí)轉換(huàn)成電(diàn)信(xìn)号,經處(chù)理後送(sòng)入單片機。
本(běn)系統使用(yòng)高性(xìng)能低功耗(hào)16位微處理器msp430fe425作(zuò)爲流(liú)量(liàng)計的中(zhōng)心部件。它内部(bù)含有16位ab,并具有(yǒu)flash存儲器,這(zhè)樣不(bú)需外擴a/d就可實(shí)現對流量信号(hào)的采集(jí),以及表(biǎo)校(xiào)和設(shè)定數據(jù)的存儲。
2基于modbus的(de)通訊系統(tǒng)
2.1modbus通訊(xùn)協議(yì)概述
modbus協議(yì)是應用于電子控制器(qì)上(shàng)的-種(zhǒng)通用協(xié)議。通過此協議，控(kòng)制器(qì)相互之間控制(zhì)器經(jīng)由網絡(例(lì)如以太網)和其(qí)他設備之間可(kě)以通信。它(tā)已經(jīng)成爲一(yī)通用工(gōng)業标準。有(yǒu)了它,不(bú)同廠商生産(chǎn)的控制(zhì)設(shè)備(bèi)可(kě)以連(lián)成工業網(wǎng)絡,進(jìn)行集中監(jiān)控,減少了(le)人力(lì)成本(běn)，提高了生(shēng)産效率(lǜ)。
modbus協議采(cǎi)用主從工(gōng)作方式，允(yǔn)許(xǔ)一台主機和(hé)多台從機(jī)通信(xìn),每台從機(jī)地址(zhǐ)由用戶設(shè)定，地(dì)址範(fàn)圍爲(wèi)1~255。通信采(cǎi)用命令,應答(dá)方式，每一(yī)-種命:令幀(zhēn)都對(duì)應一-個應答幀。命令幀由(yóu)主機(jī)發出，所有(yǒu)從機(jī)都将(jiāng)收(shōu)到(dào)報文,但隻有被尋址(zhǐ)的從(cóng)機才會響(xiǎng)應命(mìng)令,返(fǎn)回相(xiàng)應的應答幀。如(rú)果命(mìng)令幀中尋(xún)址地址爲0,則視(shì)爲全(quán)局廣播,所(suǒ)有從機把它當(dāng)一條(tiáo)命令(lìng)執行(háng),不返回應(yīng)答幀(zhēn)。
2.2modbus網絡通訊(xùn)傳輸(shū)模式
modbus網絡(luò)通訊可以設置爲兩(liǎng)種傳輸模式:ascii模(mó)式或(huò)rtu(renoteteminalunit)模式。流量計(jì)采用的是rtu模(mó)式。rtu模式主要優點是:在同(tóng)樣的波特率下可比(bǐ)ascii方式(shì)傳(chuán)送(sòng)更多的數據(jù)。
rtu模式中(zhōng)字節(jiē)的格式(shì)如(rú)下:
編碼系(xì)統:8位二進制(zhì)，十(shí)六進制0-9,a-f。
數(shù)據位:1個起(qǐ)始位;8個數據位(wèi);奇/偶校驗時1個(gè)停止位(wèi),無(wú)奇偶(ǒu)校驗(yàn)時2個停止(zhǐ)位。
錯(cuò)誤校(xiào)驗區:循(xún)環冗(rǒng)餘校驗(yàn)(crc)。
開始(shǐ)和終止都需要至少(shǎo)35個字(zì)符時間(jiān)的停頓(dùn)間隔(gé)。
2.3modbus功能碼
modbus定(dìng)義的功能(néng)代碼(mǎ)範圍爲1~127,不同功能的設(shè)備往往隻使用其中的(de)一部分。在主機要(yào)求傳輸中,功(gōng)能代碼告訴從機要執行(háng)一一個什麽動作。在(zài)從機(jī)響應(yīng)傳輸(shū)中(zhōng)，如果從(cóng)機發(fā)送的功能(néng)代碼(mǎ)與主機(jī)發(fā)送的(de)功能代碼相同(tóng),則表明從(cóng)機已執行所要求的(de)功能;如果不同(tóng)則表明從機沒(méi)有執(zhí)行所(suǒ)要求(qiú)的功(gōng)能，返回了(le)一個(gè)錯誤(wù)信息(xī)。
流量計設計在(zài)通訊過(guò)程中用(yòng)03h(讀取(qǔ)内(nèi)部寄存(cún)内容和(hé)10h（刷(shuā)新多(duō)個寄(jì)存(cún)器内容(róng)）兩個(gè)功(gōng)能(néng)。
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應用(yòng)
流量(liàng)計通過亞(yà)控組态王可将現場(chǎng)變送(sòng)器的(de)瞬時流(liú)量(liàng)和累計流量讀上來(lái)。通訊(xùn)功能協議(yì)符合(hé)基于(yú)rs-485的rtu格式modbus通(tōng)訊協(xié)議，用戶可根據下位(wèi)機的具(jù)體(tǐ)要(yào)求(qiú),修改(gǎi)不(bú)同(tóng)寄存(cún)器的内容。下位機具(jù)有(yǒu)ad采(cǎi)集、4-20ma模(mó)拟(nǐ)輸出瞬(shùn)時、累(lèi)計流量顯(xiǎn)示(shì)功(gōng)能設(shè)定數據備(bèi)份數據(jù)恢複等(děng)功能，下位機的地(dì)址可由用戶(hù)在.上、下位機(jī)設(shè)定。如果(guǒ)在(zài)通訊(xùn)過程中(zhōng)有設備(bèi)斷線(xiàn)，組态王經(jīng)過兩次查詢未(wèi)果,将(jiāng)送(sòng)出問号(hào),并繼續(xù)與其他設備通訊。通過(guò)設定(dìng)可定時查(chá)詢故障設備是(shì)否恢複通訊(xùn)。
經(jīng)現場(chǎng)測(cè)試(shì)，該流(liú)量計的瞬間流(liú)量精度基(jī)本誤(wù)差:0.3125%，回差:0.375%;累(lèi)計精(jīng)度不超過10%，且通(tōng)過溫度測(cè)試發(fā)現，溫度(dù)變化對(duì)變送(sòng)器電流輸出(chū)影響不大。
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