引 言

         智能電磁流量計(jì)（以下簡稱流量計(jì)）采用國外先進(jìn)技術(shù)研制開發(fā)的全智能型電磁流量計(jì)，其全中文電磁轉(zhuǎn)換器內(nèi)核采用高速中央處理器。計(jì)算速度快、精度高、測量性能可靠。轉(zhuǎn)換器電路輸入阻抗高達(dá)10 15 Ω，共模抑制比優(yōu)于100db，對于外來干擾以及60Hz/50Hz干擾抑制能力優(yōu)于90db，可以測量更低電導(dǎo)率的流體介質(zhì)流量，其傳感器采用非均勻磁場技術(shù)及特殊的磁路結(jié)構(gòu)，磁場穩(wěn)定可靠，縮小了體積。廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。由于智能電磁流量計(jì)的各種參數(shù)，要通過其上的操作按鍵才能顯示出來，在實(shí)際操作中容易出錯(cuò)。隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，將智能電磁流量計(jì)的各種參數(shù)在一個(gè)計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出來成為可能。智能電磁流量計(jì)參數(shù)指示儀（以下簡稱指示儀）不僅解決了這個(gè)問題，而且為流量計(jì)參與自動控制提供了一種方法。

 

1 指示儀的硬件原理

1.1 硬件實(shí)現(xiàn)電路原理

         RS232轉(zhuǎn)換RS485通信電路原理圖如圖1所示。

         它主要包括 RS485 電路、RS232 電平轉(zhuǎn)換、電源三部分。RS485電路，采用集成電路MAX485CPA，由IC2、R1、R2、R3、R4、IC2、BG1等組成。電平轉(zhuǎn)換RS232電路采用NIH232CP集成電路，由IC1、C1、C2、C3、C5、C6等組成。電源電路設(shè)計(jì)成無源方式,由D1、D2、D3、C4、R5等組成。從計(jì)算機(jī)RS232接口DTR（4腳）和RTS（7腳）獲得RS232轉(zhuǎn)換RS485通信電路的電源。計(jì)算機(jī)RS232接口4腳和7腳能夠提供約18mA的電流，可以滿足整個(gè)電路的供電需要。

 

         RS485電路由MAX485CPA集成電路來控制數(shù)據(jù)的輸入和輸出，通過低電平有效的接收允許端RE（2腳）和高電平有效發(fā)送端允許DE（3腳）來完成。當(dāng)?shù)碗娖接行У慕邮赵试S端RE為低電平時(shí)，RS485電路數(shù)據(jù)輸出有效。在半雙工使用中，通常可以將兩個(gè)腳直接相連，然后通過計(jì)算機(jī)RS232接口輸出的高低電平就可以讓RS485電路在接收和發(fā)送狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換了。由于RS232的DB9針接口請求發(fā)送端RTS端和數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好DTR端都用于了電路供電，本電路使用RS232接口的發(fā)送數(shù)據(jù) TXD 端、HIN232 的 R2OUT 通道和三極管 8050 來控制MAX485CPA的狀態(tài)切換。當(dāng)HIN232的9腳輸出高電平，通過BG1倒相后，使MAX485的低電平有效接收允許端RE和高電平有效發(fā)送端允許DE為低電平，保證RS485電路處于數(shù)據(jù)接收狀態(tài)。當(dāng)HIN232的9腳輸出低電平，計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，通過BG1倒相后，使MAX485CPA的RE引腳和DE引腳為高電平保證RS485電路處于數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)。

 

2 指示儀的軟件原理

2.1 指示儀組態(tài)

         MODBUS協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言，通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)和其它設(shè)備之間可以通訊。它已經(jīng)成為通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中控制。

 

         MODBUS通訊協(xié)議有ASCII （美國信息交換碼）和RTU（遠(yuǎn)程終端設(shè)備）兩種模式。與從計(jì)算機(jī)的通訊能力是等同的。但在一個(gè)MODBUS系統(tǒng)中，兩種模式只能使用其中一種。智能電磁流量計(jì)具有MODBUS RTU通訊能力。

 

         RTU消息幀在數(shù)據(jù)通訊時(shí)由主機(jī)發(fā)起，主機(jī)首先發(fā)送RTU消息幀，消息幀發(fā)送至少要以3.5個(gè)字符停頓時(shí)間間隔開始。傳輸?shù)牡谝粋€(gè)字節(jié)是設(shè)備地址?？梢允褂玫膫鬏斪址鞘M(jìn)制的0…9，A…F。所有的從設(shè)備不斷偵測網(wǎng)絡(luò)總線，包括停頓間隔時(shí)間。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)地址字節(jié)接收到時(shí)，每個(gè)設(shè)備都進(jìn)行解碼以判斷是否發(fā)往自己的。在最后一個(gè)傳輸字符之后，至少有一個(gè)

 

3.5個(gè)字符停頓時(shí)間標(biāo)志消息的結(jié)束。

         組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)，它以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺構(gòu)成集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。組態(tài)軟件能夠?qū)崿F(xiàn)對自動化生產(chǎn)過程的監(jiān)視和控制。它能夠從現(xiàn)場的控制設(shè)備中采集各種信息，并將信息以圖形化等更易于理解的方式進(jìn)行顯示，將重要的信息以各種手段傳送到相關(guān)人員，對信息執(zhí)行必要分析處理和存儲，發(fā)出控制指令等等。組態(tài)王軟件平臺具有MODBUS RTU 驅(qū)動能力。這樣智能電磁流量計(jì)里的各種參數(shù)就可以通過組態(tài)王軟件平臺，在計(jì)算機(jī)顯示出來。

 

2.1.1智能電磁流量計(jì)MODBUS寄存器地址定義

         智能電磁流量計(jì)MODBUS寄存器地址定義，如表1所示

2.1.2流量計(jì)主站發(fā)送的MODBUS協(xié)議數(shù)據(jù)幀

         流量計(jì)主站發(fā)送的MODBUS協(xié)議數(shù)據(jù)幀，如表2所示。

說明：（1）設(shè)備地址：流量計(jì)的通訊地址，在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中不能有兩個(gè)相同的地址。

         （2）功能嗎：MODBUS協(xié)議規(guī)定的的功能嗎，流量計(jì)采用功能嗎4讀輸入寄存器來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。

         （3）寄存器地址和寄存器數(shù)：主站命令中的參數(shù)是從寄存器地址開始寄存，讀寄存器長度的N個(gè)寄存器。

         （4）從站響應(yīng)數(shù)據(jù)：從站響應(yīng)數(shù)據(jù)是：字節(jié)數(shù)和N個(gè)數(shù)字節(jié)數(shù)據(jù)。

 

2.1.3 智能電磁流量計(jì)主站接收的MODBUS協(xié)議數(shù)據(jù)幀

         智能電磁流量計(jì)主站接收的MODBUS協(xié)議數(shù)據(jù)幀，如表3所示。

說明：瞬時(shí)流量、瞬時(shí)流速、流量百分比、流體電導(dǎo)比、正反向累積量小數(shù)部分以浮點(diǎn)數(shù)的格式傳輸。正反向累積量整數(shù)部分以長整型數(shù)的格式傳輸。上下限報(bào)警、空管報(bào)警、系統(tǒng)報(bào)警以無符號短整型數(shù)的格式傳輸。

（1）瞬時(shí)流量浮點(diǎn)數(shù)（十六進(jìn)制）=C4 1C 60 00=-625.5（十進(jìn)制）；

（2）瞬時(shí)流速浮點(diǎn)數(shù)（十六進(jìn)制）=C1 B0 80 00=-22.0625（十進(jìn)制）；

（3）累積流量整數(shù)部分浮點(diǎn)數(shù)（十六進(jìn)制）=00 00 70 71=28785（十進(jìn)制）；

（4）累積流量小數(shù)部分浮點(diǎn)數(shù)（十六進(jìn)制）=3F 00 00 00=0.5（十進(jìn)制）；

（5）瞬時(shí)流量單位（十六進(jìn)制）=00 05=5（十進(jìn)制）；

（6）總流量單位（十六進(jìn)制）=00 01=1（十進(jìn)制）；

（7）報(bào)警狀態(tài)（十六進(jìn)制）=00 01=1（十進(jìn)制）。

 

2.1.4指示儀設(shè)備和通訊參數(shù)配置

指示儀設(shè)備和通訊參數(shù)配置如圖2、圖3所示。

（1）指示儀設(shè)備配置

指示儀設(shè)備配置圖如圖2所示。設(shè)備生產(chǎn)廠家：莫迪康生產(chǎn)的MODBUS RTU；設(shè)備邏輯名稱：智能電磁流量計(jì)；設(shè)備地址：3；通信方式：COM。

（2）指示儀通訊參數(shù)配置指示儀通訊參數(shù)配置圖如圖3所示。波特率：2400；數(shù)據(jù)位：8；奇偶效驗(yàn)：無效驗(yàn)；停止位：1；通信超時(shí)：3000毫秒；通信方式：RS485。

 

2.1.5組態(tài)王的變量與智能電磁流量計(jì)寄存器對應(yīng)關(guān)系

3 智能電磁流量計(jì)參數(shù)顯示界面

         顯示界面如圖4所示。

         包括智能電磁流量計(jì)的實(shí)時(shí)參數(shù)：瞬時(shí)流量、瞬時(shí)流速、流體電導(dǎo)比、正向累積值整數(shù)部分，正向累積值小數(shù)部分，反向累積值整數(shù)部分，反向累積值小數(shù)部分等。報(bào)警參數(shù)：上限報(bào)警、下限報(bào)警、空管報(bào)警、系統(tǒng)報(bào)警等。

 

4 結(jié)束語

         智能電磁流量計(jì)是流量測量的一種手段，而本文所研究的智能電磁流量計(jì)參數(shù)指示儀，不僅可以方便直觀的在一個(gè)計(jì)算機(jī)顯示屏幕下顯示智能電磁流量計(jì)的所有參數(shù)，對流量計(jì)的整個(gè)流量測量過程進(jìn)行監(jiān)控，而且為流量計(jì)實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控控制，提供了一種有效的手段。

 

        作者：鄭曉坤@智能電磁流量計(jì)

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