Modbus協(xié)議控制電動調(diào)流調(diào)壓閥

之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應用，現(xiàn)在介紹Modbus協(xié)議控制電動調(diào)流調(diào)壓閥活塞式流量控制閥是本公司技術人員在借鑒德國、日本經(jīng)驗，總結國內(nèi)設計制造及實用經(jīng)驗的基礎上，根據(jù)流體力學特性而開發(fā)出來的調(diào)速調(diào)壓型閥門。已經(jīng)在電站、引水、供水等領域得到了廣泛的應用。經(jīng)過改進的本系列流量調(diào)節(jié)閥不但適用于清水，對于天然江河湖泊水、輕度污水具有良好的耐受能力。從設計結構和材料選用上解決了多年來流量調(diào)節(jié)閥易結垢，卡阻，驅(qū)動裝置偏大的難題。電動活塞式調(diào)流調(diào)壓閥LHS941X型是本公司技術人員在借鑒外國經(jīng)驗,總結國內(nèi)設計制造實用經(jīng)驗的基礎上,根據(jù)流體力特性而開發(fā)出來的調(diào)速調(diào)壓型閥門.已經(jīng)在電站,引水,供水等領域得到了廣泛的應用.經(jīng)過改進的本系列流量調(diào)流調(diào)壓閥不但適用于清水,對于天然江河湖水,輕度污水具有良好的耐受能力.從設計結構和材料選用上解決了多年來流量調(diào)節(jié)閥易結垢,卡阻,驅(qū)動裝置偏大的難題.
二,Modbus協(xié)議控制電動調(diào)流調(diào)壓閥本調(diào)流調(diào)壓閥主要用在水廠,電廠,引水工程等介質(zhì)為水的管網(wǎng)系統(tǒng),起調(diào)節(jié)管道介質(zhì)流量,流態(tài)以及調(diào)節(jié)管網(wǎng)壓力的作用.RS-485總線型智能電動執(zhí)行機構通過半雙工兩線制RS485總線接口，采用標準的Modbus RTU 此協(xié)議定義了一個控制器能認識使用的消息結構,而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡進行通信的。它描述了一控制器請求訪問其它設備的過程，如果回應來自其它設備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,水減壓閥當在一Modbus網(wǎng)絡上通信時，此協(xié)議決定了每個控制器須要知道它們的設備地址，識別按地址發(fā)來的消息，決定要產(chǎn)生何種行動。如果需要回應，控制器將生成反饋信息并用Modbus協(xié)議發(fā)出。在其它網(wǎng)絡上，包含了Modbus協(xié)議的消息轉換為在此網(wǎng)絡上使用的幀或包結構。這種轉換也擴展了根據(jù)具體的網(wǎng)絡解決節(jié)地址、路由路徑及錯誤檢測的方法。



1、Modbus協(xié)議控制電動調(diào)流調(diào)壓閥在Modbus網(wǎng)絡上轉輸

標準的Modbus口是使用一RS-232C兼容串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號位、傳輸波特率、奇偶校驗。控制器能直接或經(jīng)由Modem組網(wǎng)。

控制器通信使用主—從技術，即僅一設備（主設備）能初始化傳輸（查詢）。其它設備（從設備）根據(jù)主設備查詢提供的數(shù)據(jù)作出相應反應。典型的主設備：主機和可編程儀表。典型的從設備：可編程控制器。主設備可單獨和從設備通信，也能以廣播方式和所有從設備通信。如果單獨通信，從設備返回一消息作為回應，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應。Modbus協(xié)議建立了主設備查詢的格式：設備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、一錯誤檢測域。

從設備回應消息也由Modbus協(xié)議構成，包括確認要行動的域、任何要返回的數(shù)據(jù)、和一錯誤檢測域。如果在消息接收過程中發(fā)生一錯誤，或從設備不能執(zhí)行其命令，從設備將建立一錯誤消息并把它作為回應發(fā)送出去。



2、在其它類型網(wǎng)絡上轉輸

在其它網(wǎng)絡上，控制器使用對等技術通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。這樣在單獨的通信過程中，控制器既可作為主設備也可作為從設備。提供的多個內(nèi)部通道可允許同時發(fā)生的傳輸進程。在消息位，Modbus協(xié)議仍提供了主—從原則，盡管網(wǎng)絡通信方法是“對等”。如果一控制器發(fā)送一消息，它只是作為主設備，并期望從從設備得到回應。同樣，當控制器接收到一消息，它將建立一從設備回應格式并返回給發(fā)送的控制器。

通訊協(xié)議，與上位主機進行數(shù)據(jù)交換與系統(tǒng)控制?？梢詡鬟f閥頭的開、關、停、運行到設定位置等來自上位主機的命令，主機也可以接收來自模塊的運行狀態(tài)、當前位置、報警信息等參數(shù)。 

RS-485總線型智能電動執(zhí)行機構集成了RS485總線功能，該功能*獨立于其它電路，信號*隔離，隔離電壓高達10KVrms，帶有±30KV ESD浪涌保護、TVS保護、防反串擾保護等多重保護功能。RS485總線部份*集成在控制模塊內(nèi)，所有的調(diào)試不需要開蓋，通過的紅外線遙控器或現(xiàn)場操作面板進行調(diào)試和工藝參數(shù)設定。 RS-485上的軟件層協(xié)議ModBus主要依賴于主從模式。主從模式是指在半雙工通訊方式上，2個或者2個以上的設備組成的通訊系統(tǒng)中： 


這里寫圖片描述 
(1) 至少且只有一個主機，其他的都是從機 
(2) 不管任何時候，從機都不能主動向主機發(fā)送數(shù)據(jù) 
(3) 主機具有訪問從機的權限，從機不可以主動訪問從機，任何一次數(shù)據(jù)交換，都要由主機發(fā)起 
(4)不管是主機還是從機，系統(tǒng)一旦上電，都要把自己置于接收狀態(tài)(或者稱為監(jiān)聽狀態(tài)) 
主從機的數(shù)據(jù)交互，需要： 
a. 主機將自己轉為發(fā)送狀態(tài) 
b. 主機按照預先約定的格式發(fā)出尋址數(shù)據(jù)幀。 
所謂的約定，可是主機和從機約定好的規(guī)約，好，例如主機要通過從機控制接在從機的電機，主機要啟動電機就往從機發(fā)0x1，停止電機就往從機發(fā)0x2。這就是一種預 
先約定好的格式，但是這樣做，互換性、兼容性、通用性差，例如其他公司是約定發(fā)送0x03讓電機轉動，發(fā)0x04讓電機停止。導致不同廠家的主機、從機不能相互通訊。用戶需要的，就像網(wǎng)絡操作，只要接入有網(wǎng)的網(wǎng)線那么計算機都能上網(wǎng)。 
所以說，我們需要一種大家都共同遵循的規(guī)則(可以是ModBus，也可以是TCP/IP等上層協(xié)議)，這種大家認可，共同遵循的軟件層協(xié)議。軟件層協(xié)議主要是解決如何解析傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，即傳輸?shù)哪康幕蛘吒涌煽康膫鬏敂?shù)據(jù)。 
半雙工通訊中，都是主機尋找從機，主機的目的無非有: 主機要發(fā)數(shù)據(jù)給從機，或者主機要從從機中獲取數(shù)據(jù)。 
c. 主機恢復自身的接收狀態(tài) 
主機等待自身所尋址的從機作回應，也就是說從機接收到主機的尋址命令、數(shù)據(jù)后一定要回應主機，不然主機會認為從機通訊異常。回應數(shù)據(jù)包也是要按照ModBus協(xié)議規(guī)約(其實不局限ModBus，像TCP/IP也需要回應是吧！~)



2. ModBus通訊協(xié)議

通俗點來講，ModBus規(guī)約了起停電機，主機要分別發(fā)送什么命令給從機。ModBus規(guī)定主從機之間數(shù)據(jù)的交互，需要遵循什么樣的格式，如何保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中不發(fā)生沖突。只要都遵循這個協(xié)議，那么不同廠家的主從機就可以共用了。 
ModBus一般是工作在一主多從的場景，還是這個圖： 
這里寫圖片描述 
主機和從機之間的連線不一定是非要485來作為載體，也可以是IIC，SPI。因為ModBus是軟件層的協(xié)議，它既可以規(guī)約485硬件接線方式，也可以規(guī)約其他硬件接線方式。很多資料會寫”基于RS-485的ModBus通訊協(xié)議”，意思是底層的0、1數(shù)據(jù)是通過RS-485方式去傳輸?shù)模?、1的意義則是通過ModBus去解析的。強調(diào)，硬件協(xié)議可以確保數(shù)據(jù)得以傳輸出去，軟件協(xié)議保障數(shù)據(jù)的有序傳輸，數(shù)據(jù)不會發(fā)生沖突。 
ModBus規(guī)定： 
(1) 主從模式 
有的協(xié)議規(guī)定是多主模式，意思是系統(tǒng)中的設備都是主機，它們并沒有主從之分，任何時刻，誰想發(fā)送數(shù)據(jù)都可以往總線上發(fā)送，例如網(wǎng)絡通信、CAN總線通訊，自然它們自有一套防止數(shù)據(jù)沖突機制，485由于不具備沖突檢測的硬件機制，所以它必須遵循主從模式。主從模式的原則是，整個系統(tǒng)只能有一個主機，每一個從機都必須有一個*的地址 
(2) 從機的地址是作為每個從機的*標識。地址取值是0-247，0號地址表示廣播地址，廣播地址由主機保留，當主機向0號地址發(fā)數(shù)據(jù)包的時候，每一個從機設備都會收到數(shù)據(jù)包。也就是說，當主機發(fā)出的尋址幀的地址是0的時候，所有從機都要執(zhí)行主機要求的動作。按理說，從機收到主機的尋址幀之后，是要做出應答包的，但是現(xiàn)在是0號地址，也就是要回的話每臺從機都要回，那么肯定會造成RS-485通訊線上的數(shù)據(jù)混亂，因此所有從機在主機發(fā)0號地址時候不予返回數(shù)據(jù)包應答。 
從機的地址有兩個作用 
a. 主機向目標從機發(fā)尋址幀時其地址部分為從機地址，這樣主機才可以檢索到目標從機 
b. 對于主機的目標從機，當收到主機發(fā)來的非0地址時，要做出數(shù)據(jù)包應答，假設從機要返回數(shù)據(jù)包給主機，自然是要把數(shù)據(jù)包放到RS-485總線上，因為每臺從機，其物理連線是在一起的，所以這就會造成其他從機認為數(shù)據(jù)是要發(fā)送給它的現(xiàn)象，所以在從機回復主機的數(shù)據(jù)包中，加上從機自身的地址，那么其他從機讀取到這個地址值跟自己的地址不相同，就不會去響應了。 
(3) ModBus數(shù)據(jù)包的格式 
主機要尋找某臺從機，需要發(fā)出相應格式的信息，這就需要談到ModBus的兩種傳輸方式: 
a. RTU傳輸方式 
RTU實際上也成為二進制方式。假設主機要發(fā)送0x23，那就是發(fā)送0010 0011，按照485通訊協(xié)議，先發(fā)高位，即1100 0100。前后分別加上起始、停止位: “起始位 1100 0100 停止位”共10位數(shù)據(jù) 
b. ASC傳輸方式 
同樣要發(fā)送0x23，它是十六進制數(shù)，會將其拆成十位的’2’和個位的’3’，將它們的asc碼依次發(fā)出去，’0’的asc碼是0x32，’3’的asc是0x33，轉為二進制為0011 0010和0011 0011，同樣要加上停止、起始位，共20位數(shù)據(jù) 
很明顯，asc傳輸方式比較低，但是由于它傳輸?shù)氖莂sc碼，所以可以利用一些串口終端將其數(shù)值打印出來。

特別提醒，RS-485硬件協(xié)議決定，對于每一個字節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸是先發(fā)高位，再發(fā)地位，所以假設數(shù)組u8型數(shù)組revArr[2]存放著接收到的數(shù)據(jù)，那么接收端解析數(shù)據(jù)應該是u16型data = revArr[0] * 256 + revArr[1]。

RS-485總線型智能電動執(zhí)行機構通訊特性 
總線標準：    RS485總線（半雙工） 
協(xié)議標準：Modbus  RTU協(xié)議 
通訊波特率：9600 
數(shù)據(jù)格式：    8位數(shù)據(jù)位，1位起始位，1位停止位，偶校驗 
代碼系統(tǒng)：8位二進制 
錯誤檢測域：CRC（循環(huán)冗長檢測） 
站號可由現(xiàn)場操作設定，也可以通過上位機來進行遠程設定 
需要其它特定的通訊協(xié)議與通訊數(shù)據(jù)格式，可另行訂貨


三,調(diào)流調(diào)壓閥閥得特點:
1、調(diào)流調(diào)壓閥就在于它的結構設計和材料選用使其不怕污水堵塞,不怕結垢現(xiàn)象,不易卡阻.驅(qū)動裝置明顯減小.
2、該閥可自動調(diào)節(jié)預先設定的管道介質(zhì)參數(shù)值，使之大一定精度內(nèi)保持恒定，且精度范圍也可以進行調(diào)整。
3、該閥具有良好的耐氣蝕特性，閥體內(nèi)壁的筋板兼有流板的作用，可以分散水流，防止氣蝕。同時，也減小了閥門的噪音和活塞的振動。
4、該閥的控制系統(tǒng)可采用集成電子電路，體積小可靠性好，靈敏度高，安裝調(diào)試方便。
5、全關滲漏為零，可作為截止閥使用。不必另設其他截止閥門。
6、如控制程及精度要求不是很高，該閥的控制可以采用手動或普通電動形式。
7、可以臥式安裝，也可以立式安裝。


調(diào)流調(diào)壓閥結構圖：
活塞式流量控制閥產(chǎn)品特點：
1、該閥*于傳統(tǒng)流量調(diào)節(jié)閥的特點就在于它的結構設計和材料選用使其不怕污水堵塞滑道，不怕結垢現(xiàn)象，不易卡阻。驅(qū)動裝置明顯減小。
2、該閥可自動調(diào)節(jié)預先設定的管道介質(zhì)參數(shù)值，使之在一定精度內(nèi)保持恒定，且精度范圍也可以進行調(diào)整。
3、該閥具有良好的耐氣蝕特性，閥體內(nèi)壁的筋板兼有整流板的作用，可以分散水流，防止氣蝕。同時，也減小了閥門的噪音和活塞的振動。
4、該閥的控制系統(tǒng)可采用集成電子電路，體積小，可靠性好，靈敏度高，安裝調(diào)試方便。
5、全關滲漏量為零，可作為截止閥使用。不必另設其他截止閥門。
6、如控制程度及精度要求不是很高，該閥的控制可以采用手動或普通電動形式。
7、可以臥式安裝，也可以立式安裝。Modbus 協(xié)議是應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（例如以太網(wǎng)）和其它設備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標準。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡，進行集中監(jiān)控。

3、查詢—回應周期

（1）查詢

查詢消息中的功能代碼告之被選中的從設備要執(zhí)行何種功能。數(shù)據(jù)段包含了從設備要執(zhí)行功能的任何附加信息。例如功能代碼03是要求從設備讀保持寄存器并返回它們的內(nèi)容。數(shù)據(jù)段必須包含要告之從設備的信息：從何寄存器開始讀及要讀的寄存器數(shù)量。錯誤檢測域為從設備提供了一種驗證消息內(nèi)容是否正確的方法。

（2）回應

如果從設備產(chǎn)生一正常的回應，在回應消息中的功能代碼是在查詢消息中的功能代碼的回應。數(shù)據(jù)段包括了從設備收集的數(shù)據(jù)：象寄存器值或狀態(tài)。如果有錯誤發(fā)生，功能代碼將被修改以用于指出回應消息是錯誤的，同時數(shù)據(jù)段包含了描述此錯誤信息的代碼。錯誤檢測域允許主設備確認消息內(nèi)容是否可用。



二、兩種傳輸方式

控制器能設置為兩種傳輸模式（ASCII或RTU）中的任何一種在標準的Modbus網(wǎng)絡通信。用戶選擇想要的模式，包括串口通信參數(shù)（波特率、校驗方式等），在配置每個控制器的時候，在一個Modbus網(wǎng)絡上的所有設備都必須選擇相同的傳輸模式和串口參數(shù)。與本產(chǎn)品相關論文：禁油脫脂氧氣減壓閥操作維護