Modbus協(xié)議控制電動(dòng)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(yīng)用，現(xiàn)在介紹Modbus協(xié)議控制電動(dòng)調(diào)流調(diào)壓閥活塞式流量控制閥是本公司技術(shù)人員在借鑒德國、日本經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)國內(nèi)設(shè)計(jì)制造及實(shí)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)流體力學(xué)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(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過改進(jìn)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(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和材料選用上解決了多年來流量調(diào)節(jié)閥易結(jié)垢，卡阻，驅(qū)動(dòng)裝置偏大的難題。電動(dòng)活塞式調(diào)流調(diào)壓閥LHS941X型是本公司技術(shù)人員在借鑒外國經(jīng)驗(yàn),總結(jié)國內(nèi)設(shè)計(jì)制造實(shí)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)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(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用.經(jīng)過改進(jìn)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(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和材料選用上解決了多年來流量調(diào)節(jié)閥易結(jié)垢,卡阻,驅(qū)動(dòng)裝置偏大的難題.
二,Modbus協(xié)議控制電動(dòng)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(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過半雙工兩線制RS485總線接口，采用標(biāo)準(zhǔn)的Modbus RTU 此協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認(rèn)識使用的消息結(jié)構(gòu),而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。它描述了一控制器請求訪問其它設(shè)備的過程，如果回應(yīng)來自其它設(shè)備的請求，以及怎樣偵測錯(cuò)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(dāng)在一Modbus網(wǎng)絡(luò)上通信時(shí)，此協(xié)議決定了每個(gè)控制器須要知道它們的設(shè)備地址，識別按地址發(fā)來的消息，決定要產(chǎn)生何種行動(dòng)。如果需要回應(yīng)，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(luò)上，包含了Modbus協(xié)議的消息轉(zhuǎn)換為在此網(wǎng)絡(luò)上使用的幀或包結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)換也擴(kuò)展了根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)解決節(jié)地址、路由路徑及錯(cuò)誤檢測的方法。



1、Modbus協(xié)議控制電動(dòng)調(diào)流調(diào)壓閥在Modbus網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)輸

標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)?？刂破髂苤苯踊蚪?jīng)由Modem組網(wǎng)。

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

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



2、在其它類型網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)輸

在其它網(wǎng)絡(luò)上，控制器使用對等技術(shù)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(dú)的通信過程中，控制器既可作為主設(shè)備也可作為從設(shè)備。提供的多個(gè)內(nèi)部通道可允許同時(shí)發(fā)生的傳輸進(jìn)程。在消息位，Modbus協(xié)議仍提供了主—從原則，盡管網(wǎng)絡(luò)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(shè)備，并期望從從設(shè)備得到回應(yīng)。同樣，當(dāng)控制器接收到一消息，它將建立一從設(shè)備回應(yīng)格式并返回給發(fā)送的控制器。

通訊協(xié)議，與上位主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與系統(tǒng)控制?？梢詡鬟f閥頭的開、關(guān)、停、運(yùn)行到設(shè)定位置等來自上位主機(jī)的命令，主機(jī)也可以接收來自模塊的運(yùn)行狀態(tài)、當(dāng)前位置、報(bào)警信息等參數(shù)。 

RS-485總線型智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)集成了RS485總線功能，該功能*獨(dú)立于其它電路，信號*隔離，隔離電壓高達(dá)10KVrms，帶有±30KV ESD浪涌保護(hù)、TVS保護(hù)、防反串?dāng)_保護(hù)等多重保護(hù)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(jìn)行調(diào)試和工藝參數(shù)設(shè)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(gè)或者2個(gè)以上的設(shè)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(gè)主機(jī)，其他的都是從機(jī) 
(2) 不管任何時(shí)候，從機(jī)都不能主動(dòng)向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù) 
(3) 主機(jī)具有訪問從機(jī)的權(quán)限，從機(jī)不可以主動(dòng)訪問從機(jī)，任何一次數(shù)據(jù)交換，都要由主機(jī)發(fā)起 
(4)不管是主機(jī)還是從機(jī)，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(jī)的數(shù)據(jù)交互，需要： 
a. 主機(jī)將自己轉(zhuǎn)為發(fā)送狀態(tài) 
b. 主機(jī)按照預(yù)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(jī)和從機(jī)約定好的規(guī)約，好，例如主機(jī)要通過從機(jī)控制接在從機(jī)的電機(jī)，主機(jī)要啟動(dòng)電機(jī)就往從機(jī)發(fā)0x1，停止電機(jī)就往從機(jī)發(fā)0x2。這就是一種預(yù) 
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(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)0x04讓電機(jī)停止。導(dǎo)致不同廠家的主機(jī)、從機(jī)不能相互通訊。用戶需要的，就像網(wǎng)絡(luò)操作，只要接入有網(wǎng)的網(wǎng)線那么計(jì)算機(jī)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(rèn)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(jī)尋找從機(jī)，主機(jī)的目的無非有: 主機(jī)要發(fā)數(shù)據(jù)給從機(jī)，或者主機(jī)要從從機(jī)中獲取數(shù)據(jù)。 
c. 主機(jī)恢復(fù)自身的接收狀態(tài) 
主機(jī)等待自身所尋址的從機(jī)作回應(yīng)，也就是說從機(jī)接收到主機(jī)的尋址命令、數(shù)據(jù)后一定要回應(yīng)主機(jī)，不然主機(jī)會認(rèn)為從機(jī)通訊異常?；貞?yīng)數(shù)據(jù)包也是要按照ModBus協(xié)議規(guī)約(其實(shí)不局限ModBus，像TCP/IP也需要回應(yīng)是吧！~)



2. ModBus通訊協(xié)議

通俗點(diǎn)來講，ModBus規(guī)約了起停電機(jī)，主機(jī)要分別發(fā)送什么命令給從機(jī)。ModBus規(guī)定主從機(jī)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(gè)協(xié)議，那么不同廠家的主從機(jī)就可以共用了。 
ModBus一般是工作在一主多從的場景，還是這個(gè)圖： 
這里寫圖片描述 
主機(jī)和從機(jī)之間的連線不一定是非要485來作為載體，也可以是IIC，SPI。因?yàn)镸odBus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(qiáng)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(shè)備都是主機(jī)，它們并沒有主從之分，任何時(shí)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(luò)通信、CAN總線通訊，自然它們自有一套防止數(shù)據(jù)沖突機(jī)制，485由于不具備沖突檢測的硬件機(jī)制，所以它必須遵循主從模式。主從模式的原則是，整個(gè)系統(tǒng)只能有一個(gè)主機(jī)，每一個(gè)從機(jī)都必須有一個(gè)*的地址 
(2) 從機(jī)的地址是作為每個(gè)從機(jī)的*標(biāo)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(jī)保留，當(dāng)主機(jī)向0號地址發(fā)數(shù)據(jù)包的時(shí)候，每一個(gè)從機(jī)設(shè)備都會收到數(shù)據(jù)包。也就是說，當(dāng)主機(jī)發(fā)出的尋址幀的地址是0的時(shí)候，所有從機(jī)都要執(zhí)行主機(jī)要求的動(dòng)作。按理說，從機(jī)收到主機(jī)的尋址幀之后，是要做出應(yīng)答包的，但是現(xiàn)在是0號地址，也就是要回的話每臺從機(jī)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(jī)在主機(jī)發(fā)0號地址時(shí)候不予返回?cái)?shù)據(jù)包應(yīng)答。 
從機(jī)的地址有兩個(gè)作用 
a. 主機(jī)向目標(biāo)從機(jī)發(fā)尋址幀時(shí)其地址部分為從機(jī)地址，這樣主機(jī)才可以檢索到目標(biāo)從機(jī) 
b. 對于主機(jī)的目標(biāo)從機(jī)，當(dāng)收到主機(jī)發(fā)來的非0地址時(shí)，要做出數(shù)據(jù)包應(yīng)答，假設(shè)從機(jī)要返回?cái)?shù)據(jù)包給主機(jī)，自然是要把數(shù)據(jù)包放到RS-485總線上，因?yàn)槊颗_從機(jī)，其物理連線是在一起的，所以這就會造成其他從機(jī)認(rèn)為數(shù)據(jù)是要發(fā)送給它的現(xiàn)象，所以在從機(jī)回復(fù)主機(jī)的數(shù)據(jù)包中，加上從機(jī)自身的地址，那么其他從機(jī)讀取到這個(gè)地址值跟自己的地址不相同，就不會去響應(yīng)了。 
(3) ModBus數(shù)據(jù)包的格式 
主機(jī)要尋找某臺從機(jī)，需要發(fā)出相應(yīng)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(shí)際上也成為二進(jìn)制方式。假設(shè)主機(jī)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(jìn)制數(shù)，會將其拆成十位的’2’和個(gè)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(zhuǎn)為二進(jìn)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(gè)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(shè)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(yīng)該是u16型data = revArr[0] * 256 + revArr[1]。

RS-485總線型智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)通訊特性 
總線標(biāo)準(zhǔn)：    RS485總線（半雙工） 
協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：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(yàn) 
代碼系統(tǒng)：8位二進(jìn)制 
錯(cuò)誤檢測域：CRC（循環(huán)冗長檢測） 
站號可由現(xiàn)場操作設(shè)定，也可以通過上位機(jī)來進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)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(diǎn):
1、調(diào)流調(diào)壓閥就在于它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選用使其不怕污水堵塞,不怕結(jié)垢現(xiàn)象,不易卡阻.驅(qū)動(dòng)裝置明顯減小.
2、該閥可自動(dòng)調(diào)節(jié)預(yù)先設(shè)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(jìn)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(shí)，也減小了閥門的噪音和活塞的振動(dòng)。
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(guān)滲漏為零，可作為截止閥使用。不必另設(shè)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(dòng)或普通電動(dòng)形式。
7、可以臥式安裝，也可以立式安裝。


調(diào)流調(diào)壓閥結(jié)構(gòu)圖：
活塞式流量控制閥產(chǎn)品特點(diǎn)：
1、該閥*于傳統(tǒng)流量調(diào)節(jié)閥的特點(diǎn)就在于它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選用使其不怕污水堵塞滑道，不怕結(jié)垢現(xiàn)象，不易卡阻。驅(qū)動(dòng)裝置明顯減小。
2、該閥可自動(dòng)調(diào)節(jié)預(yù)先設(shè)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(jìn)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(shí)，也減小了閥門的噪音和活塞的振動(dòng)。
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(guān)滲漏量為零，可作為截止閥使用。不必另設(shè)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(dòng)或普通電動(dòng)形式。
7、可以臥式安裝，也可以立式安裝。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)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(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)行集中監(jiān)控。

3、查詢—回應(yīng)周期

（1）查詢

查詢消息中的功能代碼告之被選中的從設(shè)備要執(zhí)行何種功能。數(shù)據(jù)段包含了從設(shè)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(shè)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(shè)備的信息：從何寄存器開始讀及要讀的寄存器數(shù)量。錯(cuò)誤檢測域?yàn)閺脑O(shè)備提供了一種驗(yàn)證消息內(nèi)容是否正確的方法。

（2）回應(yīng)

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



二、兩種傳輸方式

控制器能設(shè)置為兩種傳輸模式（ASCII或RTU）中的任何一種在標(biāo)準(zhǔn)的Modbus網(wǎng)絡(luò)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(yàn)方式等），在配置每個(gè)控制器的時(shí)候，在一個(gè)Modbus網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)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(guān)論文：禁油脫脂氧氣減壓閥操作維護(hù)