Modbus協議控制電動調流調壓閥

之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應用，現在介紹Modbus協議控制電動調流調壓閥活塞式流量控制閥是本公司技術人員在借鑒德國、日本經驗，總結國內設計制造及實用經驗的基礎上，根據流體力學特性而開發出來的調速調壓型閥門。已經在電站、引水、供水等領域得到了廣泛的應用。經過改進的本系列流量調節閥不但適用于清水，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節閥易結垢，卡阻，驅動裝置偏大的難題。電動活塞式調流調壓閥LHS941X型是本公司技術人員在借鑒外國經驗,總結國內設計制造實用經驗的基礎上,根據流體力特性而開發出來的調速調壓型閥門.已經在電站,引水,供水等領域得到了廣泛的應用.經過改進的本系列流量調流調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節閥易結垢,卡阻,驅動裝置偏大的難題.
二,Modbus協議控制電動調流調壓閥本調流調壓閥主要用在水廠,電廠,引水工程等介質為水的管網系統,起調節管道介質流量,流態以及調節管網壓力的作用.RS-485總線型智能電動執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,而不管它們是經過何種網絡進行通信的。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,可調式減壓閥,水減壓閥當在一Modbus網絡上通信時，此協議決定了每個控制器須要知道它們的設備地址，識別按地址發來的消息，決定要產生何種行動。如果需要回應，控制器將生成反饋信息并用Modbus協議發出。在其它網絡上，包含了Modbus協議的消息轉換為在此網絡上使用的幀或包結構。這種轉換也擴展了根據具體的網絡解決節地址、路由路徑及錯誤檢測的方法。



1、Modbus協議控制電動調流調壓閥在Modbus網絡上轉輸

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。控制器能直接或經由Modem組網。

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）根據主設備查詢提供的數據作出相應反應。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、所有要發送的數據、一錯誤檢測域。

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



2、在其它類型網絡上轉輸

在其它網絡上，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。提供的多個內部通道可允許同時發生的傳輸進程。在消息位，Modbus協議仍提供了主—從原則，盡管網絡通信方法是“對等”。如果一控制器發送一消息，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送的控制器。

通訊協議，與上位主機進行數據交換與系統控制。可以傳遞閥頭的開、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、當前位置、報警信息等參數。 

RS-485總線型智能電動執行機構集成了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，所有的調試不需要開蓋，通過的紅外線遙控器或現場操作面板進行調試和工藝參數設定。 RS-485上的軟件層協議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送數據 
(3) 主機具有訪問從機的權限，從機不可以主動訪問從機，任何一次數據交換，都要由主機發起 
(4)不管是主機還是從機，系統一旦上電，都要把自己置于接收狀態(或者稱為監聽狀態) 
主從機的數據交互，需要： 
a. 主機將自己轉為發送狀態 
b. 主機按照預先約定的格式發出尋址數據幀。 
所謂的約定，可是主機和從機約定好的規約，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0x1，停止電機就往從機發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送0x03讓電機轉動，發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，就像網絡操作，只要接入有網的網線那么計算機都能上網。 
所以說，我們需要一種大家都共同遵循的規則(可以是ModBus，也可以是TCP/IP等上層協議)，這種大家認可，共同遵循的軟件層協議。軟件層協議主要是解決如何解析傳輸的數據，即傳輸的目的或者更加可靠的傳輸數據。 
半雙工通訊中，都是主機尋找從機，主機的目的無非有: 主機要發數據給從機，或者主機要從從機中獲取數據。 
c. 主機恢復自身的接收狀態 
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、數據后一定要回應主機，不然主機會認為從機通訊異常。回應數據包也是要按照ModBus協議規約(其實不局限ModBus，像TCP/IP也需要回應是吧！~)



2. ModBus通訊協議

通俗點來講，ModBus規約了起停電機，主機要分別發送什么命令給從機。ModBus規定主從機之間數據的交互，需要遵循什么樣的格式，如何保證數據在傳輸過程中不發生沖突。只要都遵循這個協議，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是軟件層的協議，它既可以規約485硬件接線方式，也可以規約其他硬件接線方式。很多資料會寫”基于RS-485的ModBus通訊協議”，意思是底層的0、1數據是通過RS-485方式去傳輸的，0、1的意義則是通過ModBus去解析的。強調，硬件協議可以確保數據得以傳輸出去，軟件協議保障數據的有序傳輸，數據不會發生沖突。 
ModBus規定： 
(1) 主從模式 
有的協議規定是多主模式，意思是系統中的設備都是主機，它們并沒有主從之分，任何時刻，誰想發送數據都可以往總線上發送，例如網絡通信、CAN總線通訊，自然它們自有一套防止數據沖突機制，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號地址發數據包的時候，每一個從機設備都會收到數據包。也就是說，當主機發出的尋址幀的地址是0的時候，所有從機都要執行主機要求的動作。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通訊線上的數據混亂，因此所有從機在主機發0號地址時候不予返回數據包應答。 
從機的地址有兩個作用 
a. 主機向目標從機發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，當收到主機發來的非0地址時，要做出數據包應答，假設從機要返回數據包給主機，自然是要把數據包放到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據是要發送給它的現象，所以在從機回復主機的數據包中，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數據包的格式 
主機要尋找某臺從機，需要發出相應格式的信息，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。假設主機要發送0x23，那就是發送0010 0011，按照485通訊協議，先發高位，即1100 0100。前后分別加上起始、停止位: “起始位 1100 0100 停止位”共10位數據 
b. ASC傳輸方式 
同樣要發送0x23，它是十六進制數，會將其拆成十位的’2’和個位的’3’，將它們的asc碼依次發出去，’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位數據 
很明顯，asc傳輸方式比較低，但是由于它傳輸的是asc碼，所以可以利用一些串口終端將其數值打印出來。

特別提醒，RS-485硬件協議決定，對于每一個字節數據的傳輸是先發高位，再發地位，所以假設數組u8型數組revArr[2]存放著接收到的數據，那么接收端解析數據應該是u16型data = revArr[0] * 256 + revArr[1]。

RS-485總線型智能電動執行機構通訊特性 
總線標準：    RS485總線（半雙工） 
協議標準：Modbus  RTU協議 
通訊波特率：9600 
數據格式：    8位數據位，1位起始位，1位停止位，偶校驗 
代碼系統：8位二進制 
錯誤檢測域：CRC（循環冗長檢測） 
站號可由現場操作設定，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議與通訊數據格式，可另行訂貨


三,調流調壓閥閥得特點:
1、調流調壓閥就在于它的結構設計和材料選用使其不怕污水堵塞,不怕結垢現象,不易卡阻.驅動裝置明顯減小.
2、該閥可自動調節預先設定的管道介質參數值，使之大一定精度內保持恒定，且精度范圍也可以進行調整。
3、該閥具有良好的耐氣蝕特性，閥體內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、該閥的控制系統可采用集成電子電路，體積小可靠性好，靈敏度高，安裝調試方便。
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。


調流調壓閥結構圖：
活塞式流量控制閥產品特點：
1、該閥*于傳統流量調節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，不怕結垢現象，不易卡阻。驅動裝置明顯減小。
2、該閥可自動調節預先設定的管道介質參數值，使之在一定精度內保持恒定，且精度范圍也可以進行調整。
3、該閥具有良好的耐氣蝕特性，閥體內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、該閥的控制系統可采用集成電子電路，體積小，可靠性好，靈敏度高，安裝調試方便。
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 協議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡（例如以太網）和其它設備之間可以通信。它已經成為一通用工業標準。有了它，不同廠商生產的控制設備可以連成工業網絡，進行集中監控。

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行何種功能。數據段包含了從設備要執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容。數據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量。錯誤檢測域為從設備提供了一種驗證消息內容是否正確的方法。

（2）回應

如果從設備產生一正常的回應，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。數據段包括了從設備收集的數據：象寄存器值或狀態。如果有錯誤發生，功能代碼將被修改以用于指出回應消息是錯誤的，同時數據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網絡通信。用戶選擇想要的模式，包括串口通信參數（波特率、校驗方式等），在配置每個控制器的時候，在一個Modbus網絡上的所有設備都必須選擇相同的傳輸模式和串口參數。與本產品相關論文：禁油脫脂氧氣減壓閥操作維護