電磁流量計是依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律的原理來測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。自1932年,第-一臺圓形管道的電磁流量計問世以來,隨著材料科學(xué)、電子學(xué)及微型計算機的飛速發(fā)展和**應(yīng)用,電磁流量計的性能不斷完善,已經(jīng)成為解決流量測量困難的重要工具。與其它流量測量儀表相比,電磁流量計具有一些突出的優(yōu)點18。例如:無可動部件,無阻礙被測介質(zhì)流動的節(jié)流部件,對被測流體的流動不產(chǎn)生附加壓力損失,而僅有管段的沿程阻力;測量有導(dǎo)電性的介質(zhì)的流量,而不受其溫度、粘度、密度、壓力等物理參數(shù)的影響;無機械慣性,反映靈敏,可測瞬時脈動流量;直線性好,測量準確度高,測量范圍寬,耐腐蝕性能強等。因此在眾多的流量測量儀表中,電磁流量計成為發(fā)展*快的流量儀表之一。無論在國內(nèi)外電磁流量計都是重點發(fā)展的產(chǎn)品。
電磁流量計傳感器的基本原理
電磁流量計傳感器原理圖
電磁流量計傳感器是利用法拉第電磁感應(yīng)定律的原理,能夠把物理量流速(流量)線性地變換成物理量感應(yīng)電動勢。
將在管道內(nèi)流動的導(dǎo)電液體的流動看成導(dǎo)體的運動。當管道置于磁場內(nèi),在與磁場方向、管道中心軸、管道的直徑三者相互垂直的管道位置,裝配上兩個與液體相接觸的電極,如圖1-1所示網(wǎng),那么管道的直徑可以看成導(dǎo)體的長度,液體相對于電極流動,這樣就可以把液體的流動看成導(dǎo)體在磁場內(nèi)做切割磁力線運動。此時管道壁上的兩個電極間存在感應(yīng)電動勢信號。當磁感應(yīng)強度一定時,感應(yīng)電動勢大小與管內(nèi)的平均流速成正比。電磁流量計的流量測量與其它物理參數(shù)(如液體的密度、溫度、壓力、粘度、雷諾數(shù)等)的變化無關(guān)
二、
電磁流量計基于 Modbus的通訊系統(tǒng)的分析
Modbus與系統(tǒng)通訊協(xié)議概述
Modbus是工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的一種,是施奈德公司*先倡導(dǎo)的一種通訊協(xié)議,經(jīng)過大多數(shù)公司的實際應(yīng)用,已經(jīng)逐漸被認可,成為一種標準的通訊協(xié)議。 Modbus是一種全開放的協(xié)議標準,其歷史悠久,應(yīng)用靈活,能夠滿足網(wǎng)絡(luò)通訊發(fā)展的新要求Modbus為用戶提供了一種開放、靈活和標準的通訊技術(shù),降低了開發(fā)和維護的成本。 Modbus通訊協(xié)議由主設(shè)備先建立消息格式,格式包括設(shè)備地址、功能代碼、數(shù)據(jù)和校驗。從設(shè)備必須用 Modbus協(xié)議建立答復(fù)消息,其格式包含確認的功能代碼,返回的數(shù)據(jù)和校驗。如果接收到的數(shù)據(jù)出錯,或者從設(shè)備不能執(zhí)行所要求的命令,從設(shè)備將返回出錯信息。 Modbus通訊協(xié)議擁有自己的消息結(jié)構(gòu)。不管采用何種網(wǎng)絡(luò)進行通訊,該消息結(jié)構(gòu)均可以被系統(tǒng)采用和識別。利用此通訊協(xié)議,既可以詢問網(wǎng)絡(luò)上的其它設(shè)備,也能答復(fù)其它設(shè)備的詢間,又可以檢測并報告出錯信息。在 Modbus網(wǎng)絡(luò)的通訊期間,通訊協(xié)議能識別出設(shè)備地址、消息、命令,以及包含在消息中的數(shù)據(jù)和其它信息,如果協(xié)議要求從設(shè)備予復(fù),那么從設(shè)備將組建一個消息,并利用 Modbus網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。在 Modbus協(xié)議中,通訊使用主從技術(shù)2531,即僅主設(shè)備能以查詢的方式來初始化傳輸,其它設(shè)備(從設(shè)備)根據(jù)主設(shè)備提供的數(shù)據(jù)作出相應(yīng)反應(yīng)。主設(shè)備可單獨和從設(shè)備通訊,也能以廣播方式和所有從設(shè)備通訊。如果單獨通訊,從設(shè)備返回一消息作為回應(yīng),如果是以廣播方式查詢,則不作任何回應(yīng)。 Modbus的查詢響應(yīng)周期如圖
主機查詢:
查詢中的功能代碼為被尋址的從機設(shè)備應(yīng)執(zhí)行的動作類型。數(shù)據(jù)字節(jié)中包含從機須執(zhí)行功能的附加信息。該數(shù)據(jù)區(qū)必須含有從機讀取數(shù)據(jù)的起始地址、數(shù)量等信息,錯誤校驗區(qū)為從機提供了一種校驗方法,以保證信息內(nèi)容的完整性。
從機響應(yīng):
從機正常響應(yīng)時,響應(yīng)功能碼是查詢功能碼的應(yīng)答,數(shù)據(jù)字節(jié)包含從機采集的數(shù)據(jù)。如出現(xiàn)錯誤,則修改功能碼,指明為錯誤響應(yīng),并在數(shù)據(jù)字節(jié)中含有一個代碼,來說明錯誤,錯誤校驗區(qū)允許主機確認有效的信息內(nèi)容。
ModBus網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸模式
ModBus網(wǎng)絡(luò)通訊可以設(shè)置為兩種傳輸模式:ASCI模式或RTU(Remote Terminal Unit)模式。用戶可以選擇想要的模式,包括設(shè)置串口通訊參數(shù)(波特率、校驗方式等)在同一個 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)。
三、結(jié)論
以上基于Modbus的
電磁流量計通訊系統(tǒng)分析，確定了本系統(tǒng)的接口及提供的功能,為電磁流量計技術(shù)通訊軟件系統(tǒng)的實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
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