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电磁流量计标准MODBUS通讯协议(1)


电磁流量计转换器通讯协议

电磁流量计转换器 通讯协议

2012-10-12

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电磁流量计转换器通讯协议

目录
一、概述 ...................................................................

........................................- 2 二、网络结构及接线 ........................................................................................- 2 三、Modbus 协议 RTU 帧格式 ..........................................................................- 2 四、Modbus 协议命令编码定义 .......................................................................- 3 五、电磁流量计 MODBUS 寄存器定义 .............................................................- 5 1. 电磁流量计 MODBUS 寄存器地址定义 ........................................................- 5 2.PLC 地址设置说明 ..........................................................................................- 5 3.组态王地址设置说明 .....................................................................................- 6 4.数据含义说明 ..............................................................................................- 6 -

六、通讯数据解析 ............................................................................................- 7 1 读瞬时流量 ....................................................................................................- 7 2.读瞬时流速:.................................................................................................- 8 3 读累积流量 ....................................................................................................- 8 5.读总量流量单位 ........................................................................................... - 10 6.读报警状态 .................................................................................................. - 10 -

七、应用举例 ................................................................................................. - 11 1.C 语言 MODBUS 示例程序 ........................................................................... - 11 2.modbus 调试软件 modbus poll 通讯实例 .................................................... - 13 3.modbus 调试软件 modscan32 通讯实例....................................................... - 15 4.组态王 6.53 通讯实例 .................................................................................. - 17 5.力控 6.1 通讯实例 ........................................................................................ - 21 6.MCGS 通讯实例 ............................................................................................ - 24 -

注:本协议应用举例中例程只提供参考,例程中部分参数与 MODBUS 寄存

器地址定义不符,请以 MODBUS 寄存器地址定义为准。

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电磁流量计转换器通讯协议

一、概述
电磁流量计具有标准的 MODBUS 通讯接口,支持波特率 1200,2400,4800, 9600,19200。通过 MODBUS 通讯网络,主站可以采集瞬时流量,瞬时流速, 累积流量等参数。 电磁流量计采用的串口参数: 1 位起始位 8 位数据位 1 位停止位,无校验。 电磁流量计的 MODBUS 通讯接口在物理结构上采用电气隔离方式,隔离电 压 1500 伏,并具有 ESD 保护,能够克服工业现场的各种干扰,保证通讯网络的 可靠运行。

二、网络结构及接线
电磁流量计标准 MODBUS 通讯网络是总线型网络结构,支持 1 到 99 个电 磁流量计组网, 在网络最远的电磁流量计通常要在通讯线两端并联一个 120 欧姆 的终端匹配电阻,标准通讯连接介质为屏蔽双绞线。

图-1 电磁流量计网络结构 电磁流量计通讯接线详见电磁流量计使用说明书。

三、Modbus 协议 RTU 帧格式
MODBUS 协议是主从通讯方式,每次通讯由主站发起,从站响应主站命令回传 数据。 电磁流量计采用 MODBUS RTU 格式(十六进制格式),其帧结构如图-2 所示。 1.主站命令帧结构
帧起始 设备地址 功能代码 8Bit 寄存器地址 16Bit 寄存器长度 16Bit CRC 校验 16Bit 帧结束 T1-T2-T3-T4

T1-T2-T3-T4 8Bit

图-2

主站 RTU 消息帧

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电磁流量计转换器通讯协议

2.从站响应帧结构
帧起始 设备地址 功能代码 8Bit 数据 n 个 8Bit CRC 校验 16Bit 帧结束 T1-T2-T3-T4

T1-T2-T3-T4 8Bit

图 3 从站 RTU 消息帧

说明: (1)T1-T2-T3-T4 为帧起始或帧结束,MODBUS 协议规定帧起始或帧结束 是在帧与帧间延时 3.5 char 字符的时间实现的,如图-4 所示。

图-4 MODBUS 帧间隔 (2)设备地址:电磁流量计的通讯地址,在一个网络中不能有两个相同的 地址。 (3)功能码:MODBUS 协议规定的功能码,电磁流量计采用功能码 4 读输入 寄存器来实现采集数据的。 (4)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的寄存, 读寄存器长度的 N 个寄 存器。 (5)从站响应数据 从站响应数据是:字节数和 N 个数字节数据。 详见 MODBUS 协议。

四、Modbus 协议命令编码定义
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电磁流量计转换器通讯协议

MODBUS 功能码定义如表-1 所示,电磁流量计仅采用 04 功能码。
表 -1
功能码 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 名称 读取线圈状态 读取输入状态 读取保持寄存器 读取输入寄存器 强置单线圈 预置单寄存器 读取异常状态 回送诊断校验 编程(只用于 484) 控询(只用于 484) 读取事件计数 读取通信事件记录 编程(184/384 484 584) 探询(184/384 484 584) 强置多线圈 作用 保留 保留 保留

读电磁流量计实时信息
保留 保留 保留 保留 保留 保留 保留 保留 保留 保留 保留

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五、电磁流量计 MODBUS 寄存器定义
1.电磁流量计 MODBUS 寄存器地址定义 Protocol Addresses (Decimal) 4112 4114 4116 4118 4120 4122 4124 4126 4128 4129 4130 4131 4132 4133 Protocol Addresses (HEX) 0x1010 0x1012 0x1014 0x1016 0x1018 0x101A 0x101C 0x101E 0x1020 0x1021 0x1022 0x1023 0x1024 0x1025 表 -2

数据格式

寄存器定义

Float 瞬时流量浮点表示 Inverse Float 瞬时流速浮点表示 Inverse Float 流量百分比浮点表示(电 Inverse 池供电表保留) Float 流体电导比浮点表示 Inverse Long 正向累积数值整数部分 Inverse Float 正向累积数值小数部分 Inverse Long 反向累积数值整数部分 Inverse Float 反向累积数值小数部分 Inverse Unsigned 瞬时流量单位(表 3) short Unsigned 累积总量单位 (表 4/表 5) short Unsigned 上限报警 short Unsigned 下限报警 short Unsigned 空管报警 short Unsigned 系统报警 short

2.PLC 地址设置说明

PLC 设置时如果没有功能码设置项时, 使用功能 04 应在寄存器地址前面加 3。 另 PLC 寄存器地址的基址是从 1 开始,所以 PLC 设置寄存器地址时应在原地址 上加 1.
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电磁流量计转换器通讯协议

例: 电磁流量计 MODBUS 寄存器地址为 4112(0x1010),MODBUS 功能码为 4 时,PLC 寄存器地址为 34113。 详细设置见应用举例章节 2.

3.组态王地址设置说明

组态王设置时没有功能码设置项,不同的驱动设置方法不同。 以 PLC-莫迪康-modbus(RTU)驱动为例,使用功能 04 应在寄存器地址前面 加 8。另组态王寄存器地址的基址是从 1 开始,所以组态王设置寄存器地址时应 在原地址上加 1. 电磁流量计 MODBUS 寄存器地址为 4112(0x1010),MODBUS 功能码为 4 时,组态王寄存器地址为 84113。 详细设置见应用举例章节 4. 4.数据含义说明 (1)浮点格式: 电磁流量计 MODBUS 采用 IEEE754 32 位浮点数格式,其结构如下:(以瞬 时流量为例)
0X1010(34113) BYTE1 S EEEEEEE BYTE2 E MMMMMMM 0x1011(34114) BYTE3 MMMMMMMM BYTE4 MMMMMMMM

S-尾数的符号;1=负数,0 = 正数; E-指数;与十进制数 127 的差值表示。 M-尾数;低 23 位,小数部分。 当 E 不全”0”时,且不全”1 时浮点数与十进制数转换公式:

V ? (?1) S 2( E ?127 ) (1 ? M )
(2)瞬时流量单位 表 代码 0 1 2
瞬时单位

3
瞬时单位

L/S L/M L/H

代码 3 4 5

瞬时单位

M3/S M3/M M3/H
-6-

代码 6 7 8

T/S T/M T/H

代码 9 10 11

瞬时单位

GPS GPM GPH

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(3)累积总量单位 表 4(适用于 B 型及 511 型电磁流量计转换器) 代码 0 1 2 累积单位 L M3 T 表 5(适用于 C 型电磁流量计转换器) 代码 0 1 2 3 4 累积单位 L L L M3 M3 代码 6 7 8 9 10 累积单位 T T T USG USG (4)报警 上限报警,下限报警,空管报警,系统报警表示: 0-----不报警;1----报警

3 USG 5 M3 11 USG

六、通讯数据解析
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。正反向累积量的整数部分以长整型数传输。 1 读瞬时流量 主站发送命令(十六进制) 01
设备 地址

04
功能码

10
寄存器 地址高位

10
寄存器 地址高位

00
寄存器 长度高位

02
寄存器 长度低位

74
CRC 高位

CE
CRC 低位

主站接收到数据: 01
设备 地址

04
功能码

04
数据 长度

C4

1C

60

00

2F
CRC 高位

72
CRC 低位

4 个字节浮点数 (瞬时流量)

浮点数

C4 1100 0100
浮点数字节 1

1C 0001 1100
浮点数字节 2

60 0110 0000
浮点数字节 3

00 0000 0000
浮点数字节 4

S=1:

尾数符号为 1 表示是负数。

E = 10001000: 指数为 136
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电磁流量计转换器通讯协议

M= 001 1100
V ? ( ?1)1 2
(136 ?127 )

0110 0000
(1 ?

0000 0000,尾数为

1 1 1 1 1 ? ? ? ? ) 8 16 32 512 1024

= -625.5
2.读瞬时流速: 主站发送命令: 01
设备 地址

04
功能码

10
寄存器 地址高位

12
寄存器 地址高位

00
寄存器 长度高位

02
寄存器 长度低位

D5
CRC 高位

0E
CRC 低位

主站接收数据: 01
设备 地址

04
功能码

04
数据 长度

C1

B0

80

00

A6
CRC 高位

5F
CRC 低位

4 个字节浮点数 (瞬时流速)

浮点数为:

C1

B0

80

00

1100 0001 1011 0000 1111 1000 0000 0000 S=1 E = 10000011 M = 011 0000 1111 1000 0000 0000

V ? ( ?1) 2
1

(131?127 )

(1 ?

1 1 1 ? ? ) 4 8 256

= - 22.0625 3 读累积流量 为了能够完全表达电磁流量计的 9 位累积值,所以把累积流量的整数和小数 部分分别表达。整数部分用长整型变量,小数部分使用浮点数。 累积流量为 1587m3 主站发送采集累积流量整数值命令:
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电磁流量计转换器通讯协议

01
设备 地址

04
功能码

10
寄存器 地址高位

18
寄存器 地址高位

00
寄存器 长度高位

02
寄存器 长度低位

F5
CRC 高位

0C
CRC 低位

主站接收到数据: 01
设备 地址

04
功能码

04
数据 长度

00

00

70

71

1E
CRC 高位

60
CRC 低位

4 个字节长整形 (累积量整数部分)

累积流量的整数部分为 = 28785 主站发送采集累积流量小数值命令 01
设备 地址

04
功能码

10
寄存器 地址高位

1A
寄存器 地址高位

00
寄存器 长度高位

02
寄存器 长度低位

54
CRC 高位

CC
CRC 低位

主站接收到数据: 01
设备 地址

04
功能码

04
数据 长度

3F

00

00

00

3B
CRC 高位

90
CRC 低位

4 个字节浮点数 (累积量小数部分)

浮点数为:

3F

00

00

00

0011 1111 0000 0000 0000 0000 0000 0000 S=0 E = 0111111 126

M = 000 0000 0000 0000 0000 0000

V ? (?1) 2
1

(126 ?127 )

=

0.5

4 读瞬时流量单位 主站发送读瞬时流量单位 8 个字节命令: 01
设备 地址

04
功能码

10
寄存器 地址高位

20
寄存器 地址高位 -9-

00
寄存器 长度高位

01
寄存器 长度低位

34
CRC 高位

C0
CRC 低位

电磁流量计转换器通讯协议

主站接收到从站回传 7 个字节数据: 01
设备 地址

04
功能码

02
数据 长度

00

05

79
CRC 高位

33
CRC 低位

2 个字节整型 (瞬时流量单位)

根据表 3 查得:流量单位为 M3/H 5.读总量流量单位 主站发送读瞬时流量单位 8 个字节命令: 01
设备 地址

04
功能码

10
寄存器 地址高位

21
寄存器 地址高位

00
寄存器 长度高位

01
寄存器 长度低位

65
CRC 高位

00
CRC 低位

主站接收到从站回传 7 个字节数据: 01
设备 地址

04
功能码

02
数据 长度

00

01

78
CRC 高位

F0
CRC 低位

2 个字节整型 (累积量单位)

B 型及 511 型根据表 4 查得:流量单位为 M3 C型 根据表 5 查得:流量单位为 L 6.读报警状态 主站发送读报警 8 个字节命令: 01
设备 地址

04
功能码

10
寄存器 地址高位

24
寄存器 地址高位

00
寄存器 长度高位

01
寄存器 长度低位

75
CRC 高位

01
CRC 低位

主站接收到从站回传 7 个字节数据: 01
设备 地址

04
功能码

02
数据 长度

00

01

78
CRC 高位

F0
CRC 低位

2 个字节整型 (报警)

状态为 1 表示空管是报警状态。 其他报警依次类推。

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七、应用举例

1.C 语言 MODBUS 示例程序

(1).CRC16算法: INT16U CRC16(INT8U *puchMsg, INT16U usDataLen) { INT8U uchCRCHi = 0xFF; /* 高CRC字节初始化 */ INT8U uchCRCLo = 0xFF; /* 低CRC 字节初始化 */ INT8U uIndex; /* CRC循环中的索引 */ while (usDataLen--) /* 传输消息缓冲区 */ { uIndex = uchCRCHi ^ *puchMsg++; /* 计算CRC */ uchCRCHi = uchCRCLo ^ auchCRCHi[uIndex]; uchCRCLo = auchCRCLo[uIndex]; } return (uchCRCHi << 8 | uchCRCLo); } (2)发送命令程序 本例程以Mag64为核心CPU
void Read_InPut(INT8U Addr,INT16U Start,INT16U Len) { INT16U CRC; SendBuffer_485[0]=Addr; SendBuffer_485[1]=0x04; SendBuffer_485[2]=Start/256; SendBuffer_485[3]=Start%256; SendBuffer_485[4]=Len/256; SendBuffer_485[5]=Len%256; CRC=CRC16(SendBuffer_485,6); SendBuffer_485[6]=CRC/256; SendBuffer_485[7]=CRC%256; R485_OUT; SendLen_485=8; SendNum_485=0; CloseINT0(); UCSR0B |= BIT(UDRIE0); }
- 11 -

//设备地址 //modbus功能码 //Start为寄存器地址 //Len为读取寄存器长度

//CRC校验高位 //CRC校验低位 //使能RS485发送

//关闭串口接受中断 //打开串口发送中断

电磁流量计转换器通讯协议

(3)返回数据解析(只以瞬时流量为例) 数据接收使用串口中断,ReceivedBuffer_485为接收数据组,ReceivedNum_485为接收到数据
长度, ReceivedFlag_485接收到数据标志。 函数float Datasum(INT8U BYTE1, INT8U BYTE2, INT8U BYTE3, INT8U BYTE4)把浮点数的4个字节转换为1个浮点数。 float Datasum(INT8U FloatByte1, INT8U FloatByte2, INT8U FloatByte3, INT8U FloatByte4) { float aa; union IntTOFP { FP32 INT8U }; union IntTOFP aa; aa.T8[0] = FloatByte1; aa.T8[1] = FloatByte2; aa.T8[2] = FloatByte3; aa.T8[3] = FloatByte4; return aa; } void Read_Lmag(INT8U Ad) { INT8U INT8U FP32 i,j; Num1[10],BIT; Flow; //aaa为瞬时流量数值 F32; T8[4];

INT16U CRC1,CRC2; ReceivedFlag_485=1; Open_Time1_Ms5(20); Read_InPut(Ad,0x1010,2); while(ReceivedFlag_485); { CRC1=CRC16(ReceivedBuffer_485,7); CRC2=ReceivedBuffer_485[7]*256+ReceivedBuffer_485[8]; if(CRC1==CRC2) {// 转换数据为浮点数 Flow = Datasum(ReceivedBuffer_485[6], ReceivedBuffer_485[5], ReceivedBuffer_485[4] ,ReceivedBuffer_485[3]); } } } //发送设备地址、 寄存器地址、 寄存器长度 //等待接收结束 // 判断数据是否正确

if((ReceivedNum_485==9)&&(ReceivedBuffer_485[0]==Ad))

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电磁流量计转换器通讯协议

2.modbus 调试软件 modbus poll 通讯实例 以从站地址为 1,波特率 9600,读取所有实时数据为例设置方法如下: 按照表 2 所示:起始寄存器地址 4113 寄存器个数为 22 1. 设置采集命令包括设备地址 (1) 、 MODBUS 功能码 (04) 、 寄存器地址 (4113) 、 寄存器长度(2) 、采集间隔(1000) 。

2.设置串口数据 根据电磁流量计串口格式(1 位起始位 8 位数据位 1 位停止位,无校验)设置如下 图:

3.设置数据显示格式

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电磁流量计转换器通讯协议

4.通讯成功界面

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电磁流量计转换器通讯协议

3.modbus 调试软件 modscan32 通讯实例 以从站地址为 1,波特率 9600,读取所有实时数据为例设置方法如下: 按照表 2 所示:起始寄存器地址 4113 寄存器个数为 22 1. 设置采集命令包括设备地址 (1) 、 MODBUS 功能码 (04) 、 寄存器地址 (4113) 、 寄存器长度(2) 、采集间隔(1000) 。

2.设置串口数据 根据电磁流量计串口格式(1 位起始位 8 位数据位 1 位停止位,无校验)设置如下 图:

3.设置数据显示方式

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电磁流量计转换器通讯协议

4.通讯成功界面

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电磁流量计转换器通讯协议

4.组态王 6.53 通讯实例 第一步: 创建组态王工程,点击新建弹出如下界面,输入工程路径及工程名称。

第二步:打开新建的工程,选择设备栏在 COM 口下新建标准 modbus 设备。 组态王设备列表中找到 -PLC- 莫迪康 -modbus ( RTU ) ( 电磁流量计借助莫迪康 PLCmodbus(RTU)驱动)。

按照电磁流量计中的地址设置设备地址。下图以地址 1 为例:

第三步:双击设备中的 COM 设置串口参数
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电磁流量计转换器通讯协议

电磁流量计串口参数:波特率与电磁流量计中设置相同、1 位起始位、 8 位数据 位、 1 位停止位、无校验。下图以波特率 9600 为例:

第四步:点击数据词典添加数据变量 根据组态王驱动说明莫迪康-modbus(RTU)变量名称、寄存器地址和数据格式 见下表: 变量名 寄存器值 数据格式 采用频率 读写属性 瞬时流量 34113 Float 500 只读 瞬时流速 34115 Float 500 只读 流量百分比 34117 Float 500 只读 流体电导比 34119 Float 500 只读 正向累积值整数部分 34121 Long 500 只读 正向累积值小数部分 34123 Float 500 只读 反向累积值整数部分 34125 Long 500 只读 反向累积值小数部分 34127 Float 500 只读 数据转换寄存器 SwapL0 Byte 0 只写

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电磁流量计转换器通讯协议

注意:因电磁流量计数据存储格式的原因,在组态王添加变量时必须添加数据 转换寄存器,否则通讯数据显示不正常。

第五步:创建窗口界面并建立数据链接。

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电磁流量计转换器通讯协议

第六步:保存工程并运行工程

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电磁流量计转换器通讯协议

5.力控 6.1 通讯实例 说明使用方法 第一步: 创建一个工程输入工程名称及工程路径。

第二步:添加设备 IO 口设备组态选择 IO 设备-modbus-标准 modbus-modbus(RTU 串口)

点击高级选项选择串口并设置串口参数(9600,8 为数据位、1 位停止位、无校 验)

- 21 -

电磁流量计转换器通讯协议

设置数据显示格式

第三步:数据库组态

设置数据格式及地址偏移

- 22 -

电磁流量计转换器通讯协议

数据举例

第四步: 创建窗口并连接变量

第五步: 运行工程

- 23 -

电磁流量计转换器通讯协议

6.MCGS 通讯实例 说明使用方法 第一步: 创建一个工程,出现如下界面,选择设备窗口,双击。

选择设备工具箱, 点击设备管理, 把通用串口父设备和标准 MODBUSRTU 设备添加到工程。

选择通用串口父设备 0 属性和设备 0 属性,进行如下设置。

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电磁流量计转换器通讯协议

设备地址为 1,32 位浮点数解码顺序 0-1234,校验方式 0-LH[低字节,高字节]。选择设置内 部属性。

点击添加通道,出现如下界面。

寄存器地址 4113 4115 4117 4119 4121 4123 4125 4127

数据类型 32 位浮点数 32 位浮点数 32 位浮点数 32 位浮点数 32 位无符号二进制 32 位浮点数 32 位无符号二进制 32 位浮点数

通道数量 1 1 1 1 1 1 1 1

寄存器定义 瞬时流量 瞬时流速 流量百分比 流量电导比 正向累积整数 正向累积小数 反向累积整数 反向累积小数

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电磁流量计转换器通讯协议

选择通道连接

选择设备调试

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