電磁流量轉(zhuǎn)換器MODBUS通訊協(xié)議.doc

電磁流量轉(zhuǎn)換器MODBUS通訊說明書2008-9-2目錄一、概述二、讀流量信息三、讀參數(shù)四、改寫參數(shù)五、安裝與布線六、通訊測試一、概述在傳統(tǒng)的自動化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)中，很多現(xiàn)場層設(shè)備與控制器之間的連接是一對一（一個I/O點(diǎn)對設(shè)備的一個測控點(diǎn)）所謂I/O接線方式，信號傳遞通常是采用4-20mA（傳送模擬量信息）或24VDC（傳送開關(guān)量信息）信號。但是這樣的系統(tǒng)存在一些明顯的缺點(diǎn)，那就是信息集成能力不強(qiáng)；系統(tǒng)不開放、可集成性差、專業(yè)性不強(qiáng)；可靠性不易保證；可維護(hù)性不高等等。如果現(xiàn)場層設(shè)備配有串行數(shù)據(jù)接口（如RS-232/485），控制器就可以按接口規(guī)定協(xié)議，通過串行通信方式（而不是I/O方式）完成對現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控。如果設(shè)想全部或大部分現(xiàn)場設(shè)備都具有串行通信接口并具有統(tǒng)一的通信協(xié)議，控制器只需一根通信電纜就可將分散的現(xiàn)場設(shè)備連接，完成對所有現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控，這就是所說的采用現(xiàn)場總線技術(shù)。我公司的電磁流量計都配有串行數(shù)據(jù)接口（如RS-232/485），根據(jù)總線協(xié)議的不同，用戶可以選擇不同通訊功能的電磁流量計。目前，我公司開發(fā)了多種采用485總線協(xié)議的通訊，包括帶MODBUS總線協(xié)議的通訊、帶PROFIBUS-DP接口的通訊、帶HART總線協(xié)議的通訊及自定義的、帶MBmagCP V1.0協(xié)議的485/232通訊。Modbus協(xié)議是由MODICON公司為其控制器設(shè)計的一種可靠而有效的工業(yè)控制系統(tǒng)通信協(xié)議。從功能上看，是一種現(xiàn)場總線。Modbus協(xié)議定義了消息域格式和內(nèi)容的公共格式，使控制器能認(rèn)識和使用消息結(jié)構(gòu)，而無需考慮通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它描述了一個控制器訪問其它設(shè)備的過程。當(dāng)采用Modbus協(xié)議通信時，此協(xié)議規(guī)定每個控制器需要知道自己的設(shè)備地址，識別按地址發(fā)來的消息，如何響應(yīng)來自其它設(shè)備的請求，如何偵測錯誤并記錄。其數(shù)據(jù)通訊采用主從方式，主機(jī)只能有1臺，每個從機(jī)都有指定的地址，地址范圍在0247之間(其中0為廣播地址)，只有主機(jī)具有主動權(quán)，從機(jī)只能對主機(jī)發(fā)送的命令作出響應(yīng)。當(dāng)主機(jī)端發(fā)出數(shù)據(jù)請求消息(查詢)時，從機(jī)端接收到正確消息后就可以發(fā)送數(shù)據(jù)到主機(jī)端以響應(yīng)請求；主機(jī)端也可以直接發(fā)消息修改從機(jī)端的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)讀和寫。查詢回應(yīng)周期如圖1。如果采用廣播方式(地址為0)查詢，從機(jī)不作任何回應(yīng)我公司電磁流量轉(zhuǎn)換器MODBUS通訊采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊協(xié)議，MODBUS模塊和上位機(jī)進(jìn)行通訊的波特率為600 19200，波特率設(shè)備地址可以通過鍵盤進(jìn)行設(shè)置。通訊由主機(jī)發(fā)起，主機(jī)首先發(fā)送消息幀，消息幀的發(fā)送間隔必須大于3.5個以上字符的發(fā)送時間。消息幀發(fā)送的第一個字節(jié)是設(shè)備地址，從設(shè)備不斷的偵測網(wǎng)絡(luò)總線當(dāng)接收到第一個字節(jié)，每一個設(shè)備都進(jìn)行解碼以判斷是否是發(fā)往自己的消息幀；接收到一個字符之后，如果停頓時間超過3.5個以上字符的發(fā)送時間，標(biāo)志著前一個消息幀發(fā)送結(jié)束，一個新的消息幀在此停頓后開始。字符間隔不能大于一個字符，否則認(rèn)為是一條新的消息幀開始，老的消息幀結(jié)束。 消息幀定義如下： 0 1 2 3 4 5 6 7設(shè)備地址功能編碼地址高字節(jié)地址低字節(jié)數(shù)據(jù)高字節(jié)數(shù)據(jù)低字節(jié)CRC低字節(jié)CRC高字節(jié)8位字節(jié)8位字節(jié)8位字節(jié)8位字節(jié)8位字節(jié)8位字節(jié)8位字節(jié)8位字節(jié) Modbus通訊協(xié)議規(guī)定了2種通訊方式。RTU(REMOTETERMINALUNIT)方式通訊采用8位字節(jié)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)通訊，數(shù)據(jù)校驗(yàn)采用CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)，通訊速度較快；ASCII方式采用7位ASCII碼進(jìn)行通訊，數(shù)據(jù)校驗(yàn)采用LRC邏輯冗余校驗(yàn)，通訊速率較慢。目前，我公司的Modbus通訊只是采用的RTU模式。針對MODBUS在電磁流量轉(zhuǎn)換器上的應(yīng)用，在MODBUS的功能碼中，我公司只用了3個功能碼：03、04、06。03號功能碼主要用來讀取流量信息，包括瞬時流量、流速、流量百分比、電極電阻、正向累計、反向累計、儀表口徑、報警狀態(tài)等；04號功能碼用來讀取鍵盤參數(shù)，06號功能碼用來設(shè)置鍵盤參數(shù)。二、讀流量信息現(xiàn)場儀表的流量信息，由瞬時流量、流速、百分比、報警狀態(tài)等參數(shù)進(jìn)行反映，參數(shù)存放地址定義如下： 參數(shù)存放首址 參數(shù)定義 參數(shù)取值范圍 01 瞬時流量 數(shù)據(jù)長度 04 流速 3 07 百分比 3 10 空管電阻 3 13 正向累計 3 16 反向累計 3 19 儀表口徑 3 22 報警狀態(tài) 3讀取流量信息時，主機(jī)發(fā)出功能編碼03：讀取輸入寄存器值。參數(shù)存放首址對應(yīng)輸入寄存器首址的低字節(jié)。主機(jī)發(fā)送命令格式如下：從機(jī)地址(1Byte) + 功能編碼(1Byte) + 輸入寄存器首址 (2Byte) + 輸入寄存器個數(shù)(2Byte) + CRC校驗(yàn)值(2Byte)從機(jī)地址值范圍在1-99輸入寄存器高字節(jié)全部是0，低字節(jié)范圍在0109，對應(yīng)上面表格中參數(shù)存放首址。輸入寄存器個數(shù)高字節(jié)是0，低字節(jié)是3從機(jī)回應(yīng)格式如下：從機(jī)地址(1Byte) + 功能編碼(1Byte) + 讀出的字節(jié)個數(shù)(1Byte) + 字節(jié)內(nèi)容(6Byte) + CRC校驗(yàn)值(2Byte)返回的參數(shù)占6個字節(jié)，故字節(jié)個數(shù)是6。注：讀取流量信息時，對瞬時流量、流速、百分比、報警狀態(tài)等參數(shù)，用戶可以分別讀取，即一次只讀取一個參數(shù)。用戶也可以一次性讀取所有的8個參數(shù)或一次讀取其中的幾個參數(shù)。讀出的流量信息有兩種表示方法：整形數(shù)表示法和浮點(diǎn)數(shù)表示法。如沒有特殊聲明，儀表采用整形數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。詳細(xì)信息結(jié)構(gòu)定義如下：1）、瞬時流量信息定義 主機(jī)發(fā)送： 01H 03H 00H 01H 00H 03H 54H 0BH 從機(jī)響應(yīng)： 01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高如果數(shù)據(jù)以整形數(shù)格式進(jìn)行傳輸，則D0、D1代表瞬時流量整數(shù)部分的高4位（16進(jìn)制），D2、D3代表瞬時流量整數(shù)部分的低4位（16進(jìn)制），D4、D5代表瞬時流量小數(shù)部分值（16進(jìn)制）。2）、流速信息定義 主機(jī)發(fā)送： 01H 03H 00H 04H 00H 03H 44H 0AH 從機(jī)響應(yīng)： 01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高如果數(shù)據(jù)以整形數(shù)格式進(jìn)行傳輸，則D0、D1代表流速整數(shù)部分的高4位（16進(jìn)制），D2、D3代表流速整數(shù)部分的低4位（16進(jìn)制），D4、D5代表流速小數(shù)部分值（16進(jìn)制）。3）、流量百分比信息定義 主機(jī)發(fā)送： 01H 03H 00H 07H 00H 03H B4H 0AH 從機(jī)響應(yīng)： 01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高如果數(shù)據(jù)以整形數(shù)格式進(jìn)行傳輸，則D0、D1代表百分比值整數(shù)部分的高4位（16進(jìn)制），D2、D3代表百分比值整數(shù)部分的低4位（16進(jìn)制），D4、D5代表百分比值小數(shù)部分值（16進(jìn)制）。4）、電極電阻信息定義 主機(jī)發(fā)送： 01H 03H 00H 0AH 00H 03H 25H C9H 從機(jī)響應(yīng)： 01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高如果數(shù)據(jù)以整形數(shù)格式進(jìn)行傳輸，則D0、D1代表電極電阻整數(shù)部分的高4位（16進(jìn)制），D2、D3代表電極電阻整數(shù)部分的低4位（16進(jìn)制），D4、D5代表電極電阻小數(shù)部分值（16進(jìn)制）。5）、正向總量信息定義 主機(jī)發(fā)送： 01H 03H 00H 0DH 00H 03H 94H 08H 從機(jī)響應(yīng)： 01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高如果數(shù)據(jù)以整形數(shù)格式進(jìn)行傳輸，則將D0、D1由16進(jìn)制轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制X0X1X2X3，將D2、D3由16進(jìn)制轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制X4X5X6X7，將D4、D5由16進(jìn)制轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制X8X9X10X11，數(shù)據(jù)由X0X1X2X3X4X5X6X7X8X9組成，小數(shù)點(diǎn)位置和累計單位由X10X11決定。列表如下：X10X1101234567單位0.001L0.01L0.1L1L0.001m30.01m30.1m31m3X10X1189101112131415單位0.001USgal0.01USgal0.1USgal1USgal0.001igal0.01igal0.1igal1igalX10X111617181920212223單位0.001kg0.01kg0.1kg1kg0.001t0.01t0.1t1t舉例說明如下：如接收到的數(shù)據(jù)是01H04H06H00H22H16430C84686B則0022（16進(jìn)制）=34（十進(jìn)制）則1643（16進(jìn)制）=5699（十進(jìn)制）則0C84（16進(jìn)制）=3204（十進(jìn)制）則數(shù)據(jù)可表示為34569932，04是小數(shù)點(diǎn)位數(shù)，查表為0.001m3，故實(shí)際數(shù)據(jù)為34569.932m3。6）、反向總量信息定義 主機(jī)發(fā)送： 01H 03H 00H 10H 00H 03H 04H 0EH從機(jī)響應(yīng)： 01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高數(shù)據(jù)表示方法和正向總量一樣。7）、儀表口徑信息定義 主機(jī)發(fā)送： 01H 03H 00H 13H 00H 03H F4H 0EH 從機(jī)響應(yīng)：01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高如果數(shù)據(jù)以整形數(shù)格式進(jìn)行傳輸，則D0、D1代表儀表口徑整數(shù)部分的高4位（16進(jìn)制），D2、D3代表儀表口徑整數(shù)部分的低4位（16進(jìn)制），D4、D5代表儀表口徑小數(shù)部分值（16進(jìn)制）。8）、報警狀態(tài)信息定義 主機(jī)發(fā)送： 01H 03H 00H 16H 00H 03H E4H 0FH從機(jī)響應(yīng)： 01H03H06HD0D1D2D3D4D5CRC16低CRC16高如果數(shù)據(jù)以整形數(shù)格式進(jìn)行傳輸，則D2、D3代表報警狀態(tài)整數(shù)值(十六進(jìn)制)，D0、D1、D4、D5保留。報警狀態(tài)的值范圍不會超過1024，用二進(jìn)制位表示為：Bit9 Bit8 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 BIT3 bit2 Bit1 Bit0，分別定義如下：位定義：Bitx = 0 無警狀態(tài)；Bitx = 1 報警狀態(tài)；ALAM位Bit0Bit1Bit2Bit3Bit4報警定義保留勵磁報警電極報警空管報警上限報警ALAM位Bit5Bit6Bit7Bit8Bit9報警定義下限報警保留保留保留保留三、讀參數(shù)現(xiàn)場儀表的各個參數(shù)， 參數(shù)編號定義如下：讀寫參數(shù)時，各個參數(shù)的定義如下：參數(shù)編號顯示文字設(shè)置方式默認(rèn)值1 語言選擇選擇 中文2測量管道口徑選擇 1003 流量量程單位選擇 m3/h4流量量程倍率選擇-25流量量程設(shè)定設(shè)置 282746量程自動切換選擇 禁止7測量阻尼時間選擇 4.0S8流量方向選擇選擇 正向9流量零點(diǎn)修正設(shè)置 +0.00010小信號切除點(diǎn)設(shè)置 0.5%11切除允許選擇選擇 允許12變化率限制值 設(shè)置 00%13不敏感時間值設(shè)置 00S14流量積算單位選擇 1.0m315脈沖輸出方式選擇 頻率16脈沖當(dāng)量選擇設(shè)置 1017脈沖當(dāng)量單位選擇 018頻率輸出滿度設(shè)置 200019空管報警允許選擇 020電極報警閥值設(shè)置 200.0K21上限報警允許選擇 禁止22上限報警閥值設(shè)置 90.0%23下限報警允許選擇 禁止24下限報警閥值設(shè)置 15.0%25反向測量允許選擇 禁止26傳感器系數(shù)值設(shè)置 1.000027勵磁方式選擇選擇 方式一28儀表標(biāo)定系數(shù)設(shè)置 1.000029電流零點(diǎn)修正設(shè)置 1.000030電流滿度修正設(shè)置 1.000031出廠標(biāo)定系數(shù)設(shè)置 1.00001）、語言選擇 參數(shù)值=0 ：中文 參數(shù)值=1 ：英文 2）、測量管道口徑選擇 參數(shù)值代表管徑參數(shù)值代表管徑參數(shù)值代表管徑03152003014001616250311600281730032180031018350332000415194003422005202045035240062521500362600732226003728008402370038300095024800106525900118026100012100271100131252812001415029130032）、流量量程單位選擇參數(shù)值01234567單位m3/sm3/minm3/hL/sL/minL/hUSg/mUSg/h參數(shù)值89101112131415單位ig/mig/ht/st/mt/hkg/skg/minkg/h33）、流量量程冥指數(shù)選擇 參數(shù)值=0 ：0 參數(shù)值=1 ：-1 參數(shù)值=2 ：-2 參數(shù)值=201 ：1 參數(shù)值=202 ：2 參數(shù)值=203 ：3 參數(shù)值=204 ：4 參數(shù)值=205 ：55）、流量量程設(shè)置:065535。34）、量程自動切換選擇 參數(shù)值=0 ：禁止 參數(shù)值=1 ：1:2 參數(shù)值=2 ：1:4 參數(shù)值=3 ：1:87）、測量阻尼時間選擇參數(shù)值01234567阻尼時間0.2s0.5s0.8s1.0s2.0s3.0s4.0s5.0s參數(shù)值891011121314阻尼時間6.0s8.0s10.0s20.0s30.0s50.0s100.0s8）、流量方向選擇 參數(shù)值=0 ：正向 參數(shù)值=1 ：反向9）、流量零點(diǎn)設(shè)置:0.0009.999。 設(shè)置正數(shù)時，按照設(shè)置值進(jìn)行輸出。 設(shè)置負(fù)數(shù)時，輸出值為設(shè)置值的絕對值加上32.768。10）、小信號切除點(diǎn)設(shè)置: 099.9%。11）、小信號切除允許選擇 參數(shù)值=0 ：允許 參數(shù)值=1 ：禁止12）、變化率限制值設(shè)置: 029%。13）、不敏感時間值設(shè)置: 019S。14）、流量積算單位選擇參數(shù)值01234567單位0.001L0.01L0.1L1L0.001m30.01m30.1m31m3參數(shù)值89101112131415單位0.001USgal0.01USgal0.1USgal1 USgal0.001 igal0.01 igal0.1 igal1 igal參數(shù)值1617181920212223單位0.001kg0.01kg0.1kg1kg0.001t0.01t0.1t1t15）、脈沖輸出方式選擇 參數(shù)值=0 ：頻率 參數(shù)值=1 ：脈沖16）、脈沖當(dāng)量單位選擇 參數(shù)值=0 ：0.01L/P 參數(shù)值=1 ：0.1L/P 參數(shù)值=2 ：1L/P 參數(shù)值=3 ：2L/P 參數(shù)值=4 ：5L/P 參數(shù)值=5 ：10L/P 參數(shù)值=6 ：100L/P 參數(shù)值=7 ：1m3/P 參數(shù)值=8 ：10m3/P 參數(shù)值=9 ：100m3/P18）、頻率輸出滿度設(shè)置: 15999Hz。19）、空管報警允許選擇 參數(shù)值=0 ：禁止 參數(shù)值=1 ：允許20）、電極報警閥值設(shè)置: 0999.9K。21）、上限報警允許選擇 參數(shù)值=0 ：禁止 參數(shù)值=1 ：允許22）、上限報警閥值設(shè)置: 0199.9%。23）、下限報警允許選擇 參數(shù)值=0 ：禁止 參數(shù)值=1 ：允許24）、下限報警閥值設(shè)置: 0199.9%。25）、反向測量允許選擇 參數(shù)值=0 ：禁止 參數(shù)值=1 ：允許26）、傳感器系數(shù)值設(shè)置: 03.9999。27）、勵磁方式選擇 參數(shù)值=0 ：方式一 參數(shù)值=1 ：方式二 參數(shù)值=2 ：方式三 參數(shù)值=3 ：方式四28）、儀表標(biāo)定系數(shù)值設(shè)置: 03.9999。29）、電流零點(diǎn)修正值設(shè)置: 01.9999。30）、電流滿度修正值設(shè)置: 03.9999。31）、出廠標(biāo)定系數(shù)設(shè)置: 03.9999。讀取儀表參數(shù)時,主機(jī)發(fā)出功能編碼04：讀取保持寄存器內(nèi)容。通訊時，儀表的參數(shù)編號，分別對應(yīng)保持寄存器首址的低字節(jié)。主機(jī)發(fā)送命令格式如下：從機(jī)地址(1Byte) + 功能編碼(1Byte) + 保持寄存器首址 (2Byte) + 保持寄存器個數(shù)(2Byte) + CRC校驗(yàn)值(2Byte)從機(jī)地址值范圍在1-99保持寄存器高字節(jié)全部是0，低字節(jié)范圍在0131，對應(yīng)儀表參數(shù)編號。保持寄存器個數(shù)高字節(jié)是0，低字節(jié)是1。從機(jī)回應(yīng)格式如下：從機(jī)地址(1Byte) + 功能編碼(1Byte) +字節(jié)個數(shù) (1Byte) + 字節(jié)內(nèi)容(2Byte) + CRC校驗(yàn)值(2Byte)返回的參數(shù)占2個字節(jié)，故字節(jié)個數(shù)是2。四、改寫參數(shù)改寫儀表參數(shù)時，主機(jī)發(fā)出功能編碼06：預(yù)置單寄存器值。主機(jī)發(fā)送命令格式如下：從機(jī)地址(1Byte) + 功能編碼(1Byte) + 單寄存器首址 (2Byte) +字節(jié)內(nèi)容(2Byte) + CRC校驗(yàn)值(2Byte)從機(jī)地址值范圍在1-99單寄存器高字節(jié)全部是0，低字節(jié)范圍在0137。從機(jī)接收到命令后，將收到的數(shù)據(jù)原樣傳回，主機(jī)可用于校驗(yàn)。從機(jī)回應(yīng)格式如下：從機(jī)地址(1Byte) + 功能編碼(1Byte) + 單寄存器首址 (2Byte) +字節(jié)內(nèi)容(2Byte) + CRC校驗(yàn)值(2Byte)如果設(shè)置成功，MODBUS返回的字節(jié)內(nèi)容和發(fā)出去的字節(jié)內(nèi)容一樣。五、安裝與布線接線圖如下：工控機(jī)或PC機(jī)通過串口連接到RS232/RS485轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器的+A、+B分別連接到各個電磁流量計。如果是分體式電磁流量計，將RS232/RS485轉(zhuǎn)換器的+A、+B分別和電磁流量計的A2