基于Modbus的電磁流量計通訊系統分析
發布日期:2018-07-02 16:07
一、電磁流量計概述
電磁流量計是依據法拉第電磁感應定律的原理來測量導電液體體積流量的儀表。自1932年,第-一臺圓形管道的電磁流量計問世以來,隨著材料科學、電子學及微型計算機的飛速發展和廣泛應用,電磁流量計的性能不斷完善,已經成為解決流量測量困難的重要工具。與其它流量測量儀表相比,電磁流量計具有一些突出的優點18。例如:無可動部件,無阻礙被測介質流動的節流部件,對被測流體的流動不產生附加壓力損失,而僅有管段的沿程阻力;測量有導電性的介質的流量,而不受其溫度、粘度、密度、壓力等物理參數的影響;無機械慣性,反映靈敏,可測瞬時脈動流量;直線性好,測量準確度高,測量范圍寬,耐腐蝕性能強等。因此在眾多的流量測量儀表中,電磁流量計成為發展最快的流量儀表之一。無論在國內外電磁流量計都是重點發展的產品。
電磁流量計傳感器的基本原理
 
                       電磁流量計傳感器原理圖
電磁流量計傳感器是利用法拉第電磁感應定律的原理,能夠把物理量流速(流量)線性地變換成物理量感應電動勢。
將在管道內流動的導電液體的流動看成導體的運動。當管道置于磁場內,在與磁場方向、管道中心軸、管道的直徑三者相互垂直的管道位置,裝配上兩個與液體相接觸的電極,如圖1-1所示網,那么管道的直徑可以看成導體的長度,液體相對于電極流動,這樣就可以把液體的流動看成導體在磁場內做切割磁力線運動。此時管道壁上的兩個電極間存在感應電動勢信號。當磁感應強度一定時,感應電動勢大小與管內的平均流速成正比。電磁流量計的流量測量與其它物理參數(如液體的密度、溫度、壓力、粘度、雷諾數等)的變化無關
 
二、電磁流量計基于 Modbus的通訊系統的分析
 Modbus與系統通訊協議概述
Modbus是工業控制網絡協議的一種,是施奈德公司最先倡導的一種通訊協議,經過大多數公司的實際應用,已經逐漸被認可,成為一種標準的通訊協議。 Modbus是一種全開放的協議標準,其歷史悠久,應用靈活,能夠滿足網絡通訊發展的新要求Modbus為用戶提供了一種開放、靈活和標準的通訊技術,降低了開發和維護的成本。 Modbus通訊協議由主設備先建立消息格式,格式包括設備地址、功能代碼、數據和校驗。從設備必須用 Modbus協議建立答復消息,其格式包含確認的功能代碼,返回的數據和校驗。如果接收到的數據出錯,或者從設備不能執行所要求的命令,從設備將返回出錯信息。 Modbus通訊協議擁有自己的消息結構。不管采用何種網絡進行通訊,該消息結構均可以被系統采用和識別。利用此通訊協議,既可以詢問網絡上的其它設備,也能答復其它設備的詢間,又可以檢測并報告出錯信息。在 Modbus網絡的通訊期間,通訊協議能識別出設備地址、消息、命令,以及包含在消息中的數據和其它信息,如果協議要求從設備予復,那么從設備將組建一個消息,并利用 Modbus網絡發送出去。在 Modbus協議中,通訊使用主從技術2531,即僅主設備能以查詢的方式來初始化傳輸,其它設備(從設備)根據主設備提供的數據作出相應反應。主設備可單獨和從設備通訊,也能以廣播方式和所有從設備通訊。如果單獨通訊,從設備返回一消息作為回應,如果是以廣播方式查詢,則不作任何回應。 Modbus的查詢響應周期如圖
主機查詢:
查詢中的功能代碼為被尋址的從機設備應執行的動作類型。數據字節中包含從機須執行功能的附加信息。該數據區必須含有從機讀取數據的起始地址、數量等信息,錯誤校驗區為從機提供了一種校驗方法,以保證信息內容的完整性。
從機響應:
從機正常響應時,響應功能碼是查詢功能碼的應答,數據字節包含從機采集的數據。如出現錯誤,則修改功能碼,指明為錯誤響應,并在數據字節中含有一個代碼,來說明錯誤,錯誤校驗區允許主機確認有效的信息內容。
ModBus網絡通訊傳輸模式
ModBus網絡通訊可以設置為兩種傳輸模式:ASCI模式或RTU(Remote Terminal Unit)模式。用戶可以選擇想要的模式,包括設置串口通訊參數(波特率、校驗方式等)在同一個 ModBus網絡上的所有設備都必須選擇相同的傳輸模式和串口參數。
三、結論
以上基于Modbus的電磁流量計通訊系統分析,確定了本系統的接口及提供的功能,為電磁流量計技術通訊軟件系統的實現奠定了基礎。

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