【導(dǎo)讀】：将Modbus通(tōng)訊協議(yi)移植到(dao)金屬管(guǎn)浮子流(liu)量計 ，使(shi)得檢測(ce)儀表更(geng)具智能(néng)化和網(wang)絡化，同(tong)時爲實(shí)現數🔅字(zì)化組網(wǎng)提供了(le)可行接(jie)口。經過(guo)調試表(biao)明移植(zhí)後的Modbus通(tong)訊協議(yì)可以實(shi)現基本(ben)功能，取(qǔ)得了預(yù)期的效(xiào)果。
摘要(yao)：随着通(tong)信技術(shù)、集成電(diàn)路技術(shù)的發展(zhǎn)，傳統的(de)🏒現場⭐檢(jiǎn)測儀器(qì)的智能(néng)化和數(shu)字化程(cheng)度在逐(zhú)漸提升(shēng)。現👉場總(zong)線作爲(wei)開放化(huà)、數字化(huà)、多點通(tong)訊的底(di)層控制(zhì)網絡，成(cheng)爲了近(jìn)代工業(ye)控🌈制系(xi)統🔆的熱(rè)門研究(jiū)項目。将(jiāng)Modbus通訊協(xie)議移植(zhí)到金屬(shǔ)管浮子(zǐ)流✂️量計(ji)，使得檢(jian)測儀表(biao)更具智(zhi)能化和(he)網絡化(huà)，同時爲(wèi)實現數(shù)字化組(zǔ)網提供(gong)🐉了可行(háng)接口。經(jing)過🤞調試(shi)表明移(yí)植後的(de)Modbus通訊協(xie)議⛷️可以(yi)實現基(jī)本功能(néng)，取得🚩了(le)預期的(de)效果。
　　浮(fú)子流量(liang)計 是一(yī)種經典(dian)的變面(mian)積式流(liú)量計，具(jù)有結構(gòu)簡單、直(zhi)觀、壓損(sǔn)小、測量(liàng)範圍大(dà)、運行可(ke)靠、可測(cè)中小流(liu)量及低(di)雷諾數(shù)流量、維(wéi)護方便(biàn)、壽命長(zhǎng)，對儀表(biǎo)前後直(zhí)管段長(zhǎng)度要求(qiu)不高等(děng)優點。金(jīn)屬管浮(fú)子流量(liàng)計可以(yi)适應高(gao)溫、高壓(yā)、強腐蝕(shí)、劇毒等(deng)多種苛(ke)刻環境(jing)，較少🔞的(de)可動部(bù)件、便于(yú)維護，解(jiě)決了生(sheng)産中的(de)許多難(nán)題。基于(yú)Modbus協議的(de)金屬管(guan)浮子流(liú)量計，通(tong)過選擇(ze)低功耗(hao)⛷️的微處(chù)理器和(hé)通訊芯(xīn)片☂️，将具(jù)有開🌈放(fang)協議的(de)Modbus協議移(yi)⚽植到傳(chuán)統的金(jīn)屬🌈管浮(fu)子流量(liang)計中，使(shǐ)🌏得儀表(biǎo)具有現(xiàn)場總線(xiàn)組網功(gong)能。
1.金屬(shǔ)管浮子(zǐ)流量計(jì)整體結(jié)構設計(ji)
　　圖1是金(jīn)屬管浮(fu)子流量(liàng)計整體(tǐ)結構圖(tú)。流量測(cè)量過程(chéng)可概括(kuò)爲：磁阻(zǔ)傳感器(qì)将浮子(zi)位移信(xin)号轉化(hua)爲👅電信(xìn)号送給(gei)信号處(chù)理電路(lù)，經過信(xin)号處理(li)電路進(jìn)⭐行放大(dà)濾波後(hou)再經由(you)AD采樣模(mo)塊采樣(yang)，非常後(hòu)送給微(wēi)處理器(qì)處理，微(wēi)處理器(qi)經過一(yī)系列處(chù)⛷️理後得(de)到🈲當前(qián)流量信(xin)息，送給(gěi)液晶模(mo)塊顯示(shì)或者通(tong)過Modbus模塊(kuai)将信号(hao)遠傳給(gei)其他設(shè)備使用(yòng)。

2.Modbus模(mo)塊硬件(jian)電路設(shè)計
　　Modbus通信(xin)協議有(yǒu)兩種串(chuàn)行傳輸(shū)模式：ASCII模(mó)式和RTU（遠(yuan)程終端(duan)💃單元）模(mó)式，與這(zhe)兩種模(mo)式對應(yīng)的幀格(ge)式是ASCII幀(zhēn)格式和(he)RTU幀格式(shì)。本文采(cǎi)用🌂RTU幀格(gé)💃🏻式，其數(shù)據幀格(gé)式爲如(rú)表🥵1所示(shi)。
　　一次發(fa)送的數(shù)據幀必(bì)須是作(zuò)爲一個(gè)連續的(de)數據流(liu)進行傳(chuán)輸。Modbus的RTU模(mo)式規定(ding)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(jian)以上（即(jí)起始位(wèi)和結束(shù)符T1－T2－T3－T4）。
　　CRC校驗(yan)是爲了(le)防止傳(chuan)送過程(chéng)中傳輸(shū)錯誤，将(jiāng)自己計(jì)😄算☂️的🏃‍♀️校(xiào)驗碼與(yu)接收的(de)校驗碼(ma)進行對(dui)比，相同(tong)則确🐕認(rèn)接收正(zheng)确繼續(xù)解析報(bao)文，否則(zé)接收到(dao)的是誤(wù)碼并停(tíng)止解析(xī)報文。
　　Modbus通(tōng)訊模塊(kuai)硬件電(diàn)路比較(jiào)簡單，采(cǎi)用MAXIM（美信(xìn)）公司的(de)Max3072芯片将(jiang)數✉️字信(xin)号轉換(huan)爲差壓(ya)信号傳(chuan)輸，圖2爲(wei)Modbus通訊模(mó)塊硬件(jiàn)設💛計圖(tu)，通過USART與(yu)CPU進🔴行數(shù)據交互(hu)。

　　Modbus模塊通(tōng)過兩根(gēn)串口線(xiàn)RX＿485和TX＿485與CPU相(xiang)連，經過(guo)MAX3072後轉化(huà)爲差🏒壓(ya)信😄号在(zài)🍓485總㊙️線上(shang)傳輸，差(chà)壓信号(hao)幅值在(zài)200mV左右。
3.Modbus模(mó)塊軟件(jian)設計
　　Modbus通(tong)訊模塊(kuài)功能是(shì)實現流(liu)量儀表(biǎo)與主機(ji)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(zong)線進行(háng)傳輸🆚，其(qi)狀态轉(zhuǎn)換圖㊙️如(rú)圖3所示(shi)。程序初(chu)始化結(jie)束後，首(shou)先進入(ru)初始狀(zhuàng)态。由于(yu)Modbus協議規(guī)定兩次(ci)幀數據(ju)傳🏒輸的(de)時間🔞間(jian)隔不能(néng)🔆小于30μs，因(yin)此在進(jìn)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(chuán)輸時🌈，進(jin)入接收(shou)狀态🆚，幀(zhen)數據接(jiē)收完成(cheng)後進入(rù)幀解析(xī)封裝狀(zhuang)态，若接(jie)收數據(jù)出錯則(ze)進入錯(cuo)誤狀态(tài)，封裝後(hòu)再🐇進入(rù)發送狀(zhuàng)态，若❄️數(shù)據正确(que)則直接(jiē)完成封(fēng)裝進入(ru)發送狀(zhuàng)态，數據(ju)發送完(wán)成後則(ze)再次進(jin)入初始(shǐ)狀🏃态。Modbus模(mo)塊軟件(jiàn)設計流(liú)程圖如(ru)圖4所示(shi)。
4.系統調(diao)試
　　Modbus通訊(xùn)模塊驗(yan)證實驗(yan)的目的(de)是驗證(zheng)流量儀(yi)表能否(fou)通過485總(zong)線😍實現(xiàn)流量信(xin)息與控(kong)制台的(de)信息交(jiāo)互。本文(wén)應用Modbus調(diào)試助手(shou)軟件模(mó)📱拟控制(zhì)台與Modbus模(mo)塊進行(hang)通信，驗(yàn)證儀表(biǎo)Modbus模☁️塊能(néng)否實現(xiàn)正常通(tōng)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(mó)塊通訊(xun)的正确(què)性，本文(wén)通過Modbus調(diào)試助手(shou)往🈲Modbus模塊(kuai)下發數(shù)❗據，若能(neng)返回正(zheng)确數據(jù)，則證明(míng)通訊成(chéng)功。圖🙇🏻6爲(wèi)通過Modbus調(diào)試助💔手(shou)與Modbus模塊(kuài)通訊圖(tú)。以03（0x03）命令(lìng)爲例進(jin)行調試(shi)的測試(shi)結果圖(tu)，03命令✉️的(de)功能是(shì)讀取特(tè)定🥵寄存(cun)器的值(zhi)。串口調(diao)試助手(shou)下發的(de)數據🌏爲(wèi)“010300000001840A”，其中01爲(wèi)設備地(dì)址，03爲💃命(mìng)令碼，0000爲(wei)起始地(dì)址，0001爲寄(jì)存器數(shu)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(jie)數，0810爲寄(ji)存的值(zhi)，BE48爲CRC校驗(yan)碼。測試(shì)⭐結果表(biao)明，Modbus模塊(kuai)能正常(chang)工作。
5結(jie)束語
　　選(xuǎn)擇低功(gong)耗的微(wei)處理器(qi)和通訊(xùn)芯片，将(jiāng)具有開(kāi)放協議(yì)的🌈Modbus協議(yi)移植到(dao)傳統的(de)金屬管(guan)浮子流(liú)量計中(zhōng)，實現📐了(le)硬件平(ping)台設計(jì)和✌️軟件(jiàn)平台設(she)計，調試(shi)結果表(biǎo)明，移植(zhí)後的Modbus協(xie)議能夠(gou)與控制(zhi)台實現(xian)實時通(tōng)信，使得(dé)儀表具(jù)有現場(chang)總線組(zǔ)網功能(neng)。

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