引 言

         智能电磁流量计（以下简称流量计）采用国外先进技术研制开发的全智能型电磁流量计，其全中文电磁转换器内核采用高速中央处理器。计算速度快、精度高、测量性能可靠。转换器电路输入阻抗高达10 15 Ω，共模抑制比优于100db，对于外来干扰以及60Hz/50Hz干扰抑制能力优于90db，可以测量更低电导率的流体介质流量，其传感器采用非均匀磁场技术及特殊的磁路结构，磁场稳定可靠，缩小了体积。广泛应用于工农业生产中。由于智能电磁流量计的各种参数，要通过其上的操作按键才能显示出来，在实际操作中容易出错。随着计算机和通讯技术的迅速发展，将智能电磁流量计的各种参数在一个计算机屏幕上显示出来成为可能。智能电磁流量计参数指示仪（以下简称指示仪）不仅解决了这个问题，而且为流量计参与自动控制提供了一种方法。

 

1 指示仪的硬件原理

1.1 硬件实现电路原理

         RS232转换RS485通信电路原理图如图1所示。

         它主要包括 RS485 电路、RS232 电平转换、电源三部分。RS485电路，采用集成电路MAX485CPA，由IC2、R1、R2、R3、R4、IC2、BG1等组成。电平转换RS232电路采用NIH232CP集成电路，由IC1、C1、C2、C3、C5、C6等组成。电源电路设计成无源方式,由D1、D2、D3、C4、R5等组成。从计算机RS232接口DTR（4脚）和RTS（7脚）获得RS232转换RS485通信电路的电源。计算机RS232接口4脚和7脚能够提供约18mA的电流，可以满足整个电路的供电需要。

 

         RS485电路由MAX485CPA集成电路来控制数据的输入和输出，通过低电平有效的接收允许端RE（2脚）和高电平有效发送端允许DE（3脚）来完成。当低电平有效的接收允许端RE为低电平时，RS485电路数据输出有效。在半双工使用中，通常可以将两个脚直接相连，然后通过计算机RS232接口输出的高低电平就可以让RS485电路在接收和发送状态之间转换了。由于RS232的DB9针接口请求发送端RTS端和数据终端准备好DTR端都用于了电路供电，本电路使用RS232接口的发送数据 TXD 端、HIN232 的 R2OUT 通道和三极管 8050 来控制MAX485CPA的状态切换。当HIN232的9脚输出高电平，通过BG1倒相后，使MAX485的低电平有效接收允许端RE和高电平有效发送端允许DE为低电平，保证RS485电路处于数据接收状态。当HIN232的9脚输出低电平，计算机发送数据，通过BG1倒相后，使MAX485CPA的RE引脚和DE引脚为高电平保证RS485电路处于数据发送状态。

 

2 指示仪的软件原理

2.1 指示仪组态

         MODBUS协议是应用于电子控制器上的一种通用语言，通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络和其它设备之间可以通讯。它已经成为通用工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中控制。

 

         MODBUS通讯协议有ASCII （美国信息交换码）和RTU（远程终端设备）两种模式。与从计算机的通讯能力是等同的。但在一个MODBUS系统中，两种模式只能使用其中一种。智能电磁流量计具有MODBUS RTU通讯能力。

 

         RTU消息帧在数据通讯时由主机发起，主机首先发送RTU消息帧，消息帧发送至少要以3.5个字符停顿时间间隔开始。传输的第一个字节是设备地址。可以使用的传输字符是十六进制的0…9，A…F。所有的从设备不断侦测网络总线，包括停顿间隔时间。当第一个地址字节接收到时，每个设备都进行解码以判断是否发往自己的。在最后一个传输字符之后，至少有一个

 

3.5个字符停顿时间标志消息的结束。

         组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成集成系统取代传统的封闭式系统。组态软件能够实现对自动化生产过程的监视和控制。它能够从现场的控制设备中采集各种信息，并将信息以图形化等更易于理解的方式进行显示，将重要的信息以各种手段传送到相关人员，对信息执行必要分析处理和存储，发出控制指令等等。组态王软件平台具有MODBUS RTU 驱动能力。这样智能电磁流量计里的各种参数就可以通过组态王软件平台，在计算机显示出来。

 

2.1.1智能电磁流量计MODBUS寄存器地址定义

         智能电磁流量计MODBUS寄存器地址定义，如表1所示

2.1.2流量计主站发送的MODBUS协议数据帧

         流量计主站发送的MODBUS协议数据帧，如表2所示。

说明：（1）设备地址：流量计的通讯地址，在一个网络中不能有两个相同的地址。

         （2）功能吗：MODBUS协议规定的的功能吗，流量计采用功能吗4读输入寄存器来实现数据采集。

         （3）寄存器地址和寄存器数：主站命令中的参数是从寄存器地址开始寄存，读寄存器长度的N个寄存器。

         （4）从站响应数据：从站响应数据是：字节数和N个数字节数据。

 

2.1.3 智能电磁流量计主站接收的MODBUS协议数据帧

         智能电磁流量计主站接收的MODBUS协议数据帧，如表3所示。

说明：瞬时流量、瞬时流速、流量百分比、流体电导比、正反向累积量小数部分以浮点数的格式传输。正反向累积量整数部分以长整型数的格式传输。上下限报警、空管报警、系统报警以无符号短整型数的格式传输。

（1）瞬时流量浮点数（十六进制）=C4 1C 60 00=-625.5（十进制）；

（2）瞬时流速浮点数（十六进制）=C1 B0 80 00=-22.0625（十进制）；

（3）累积流量整数部分浮点数（十六进制）=00 00 70 71=28785（十进制）；

（4）累积流量小数部分浮点数（十六进制）=3F 00 00 00=0.5（十进制）；

（5）瞬时流量单位（十六进制）=00 05=5（十进制）；

（6）总流量单位（十六进制）=00 01=1（十进制）；

（7）报警状态（十六进制）=00 01=1（十进制）。

 

2.1.4指示仪设备和通讯参数配置

指示仪设备和通讯参数配置如图2、图3所示。

（1）指示仪设备配置

指示仪设备配置图如图2所示。设备生产厂家：莫迪康生产的MODBUS RTU；设备逻辑名称：智能电磁流量计；设备地址：3；通信方式：COM。

（2）指示仪通讯参数配置指示仪通讯参数配置图如图3所示。波特率：2400；数据位：8；奇偶效验：无效验；停止位：1；通信超时：3000毫秒；通信方式：RS485。

 

2.1.5组态王的变量与智能电磁流量计寄存器对应关系

3 智能电磁流量计参数显示界面

         显示界面如图4所示。

         包括智能电磁流量计的实时参数：瞬时流量、瞬时流速、流体电导比、正向累积值整数部分，正向累积值小数部分，反向累积值整数部分，反向累积值小数部分等。报警参数：上限报警、下限报警、空管报警、系统报警等。

 

4 结束语

         智能电磁流量计是流量测量的一种手段，而本文所研究的智能电磁流量计参数指示仪，不仅可以方便直观的在一个计算机显示屏幕下显示智能电磁流量计的所有参数，对流量计的整个流量测量过程进行监控，而且为流量计实现工业自动控制系统的数据采集与监控控制，提供了一种有效的手段。

 

        作者：郑晓坤@智能电磁流量计

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