一、电磁流量计概述

电磁流量计是依据法拉第电磁感应定律的原理来测量导电液体体积流量的仪表。自1932年,第-一台圆形管道的电磁流量计问世以来,随着材料科学、电子学及微型计算机的飞速发展和**应用,电磁流量计的性能不断完善,已经成为解决流量测量困难的重要工具。与其它流量测量仪表相比,电磁流量计具有一些突出的优点18。例如:无可动部件,无阻碍被测介质流动的节流部件,对被测流体的流动不产生附加压力损失,而仅有管段的沿程阻力;测量有导电性的介质的流量,而不受其温度、粘度、密度、压力等物理参数的影响;无机械惯性,反映灵敏,可测瞬时脉动流量;直线性好,测量准确度高,测量范围宽,耐腐蚀性能强等。因此在众多的流量测量仪表中,电磁流量计成为发展*快的流量仪表之一。无论在国内外电磁流量计都是重点发展的产品。

电磁流量计传感器的基本原理

 

                       电磁流量计传感器原理图

电磁流量计传感器是利用法拉第电磁感应定律的原理,能够把物理量流速(流量)线性地变换成物理量感应电动势。

将在管道内流动的导电液体的流动看成导体的运动。当管道置于磁场内,在与磁场方向、管道中心轴、管道的直径三者相互垂直的管道位置,装配上两个与液体相接触的电极,如图1-1所示网,那么管道的直径可以看成导体的长度,液体相对于电极流动,这样就可以把液体的流动看成导体在磁场内做切割磁力线运动。此时管道壁上的两个电极间存在感应电动势信号。当磁感应强度一定时,感应电动势大小与管内的平均流速成正比。电磁流量计的流量测量与其它物理参数(如液体的密度、温度、压力、粘度、雷诺数等)的变化无关

 

二、电磁流量计基于 Modbus的通讯系统的分析

 Modbus与系统通讯协议概述

Modbus是工业控制网络协议的一种,是施奈德公司*先倡导的一种通讯协议,经过大多数公司的实际应用,已经逐渐被认可,成为一种标准的通讯协议。 Modbus是一种全开放的协议标准,其历史悠久,应用灵活,能够满足网络通讯发展的新要求Modbus为用户提供了一种开放、灵活和标准的通讯技术,降低了开发和维护的成本。 Modbus通讯协议由主设备先建立消息格式,格式包括设备地址、功能代码、数据和校验。从设备必须用 Modbus协议建立答复消息,其格式包含确认的功能代码,返回的数据和校验。如果接收到的数据出错,或者从设备不能执行所要求的命令,从设备将返回出错信息。 Modbus通讯协议拥有自己的消息结构。不管采用何种网络进行通讯,该消息结构均可以被系统采用和识别。利用此通讯协议,既可以询问网络上的其它设备,也能答复其它设备的询间,又可以检测并报告出错信息。在 Modbus网络的通讯期间,通讯协议能识别出设备地址、消息、命令,以及包含在消息中的数据和其它信息,如果协议要求从设备予复,那么从设备将组建一个消息,并利用 Modbus网络发送出去。在 Modbus协议中,通讯使用主从技术2531,即仅主设备能以查询的方式来初始化传输,其它设备(从设备)根据主设备提供的数据作出相应反应。主设备可单独和从设备通讯,也能以广播方式和所有从设备通讯。如果单独通讯,从设备返回一消息作为回应,如果是以广播方式查询,则不作任何回应。 Modbus的查询响应周期如图

主机查询:

查询中的功能代码为被寻址的从机设备应执行的动作类型。数据字节中包含从机须执行功能的附加信息。该数据区必须含有从机读取数据的起始地址、数量等信息,错误校验区为从机提供了一种校验方法,以保证信息内容的完整性。

从机响应:

从机正常响应时,响应功能码是查询功能码的应答,数据字节包含从机采集的数据。如出现错误,则修改功能码,指明为错误响应,并在数据字节中含有一个代码,来说明错误,错误校验区允许主机确认有效的信息内容。

ModBus网络通讯传输模式

ModBus网络通讯可以设置为两种传输模式:ASCI模式或RTU(Remote Terminal Unit)模式。用户可以选择想要的模式,包括设置串口通讯参数(波特率、校验方式等)在同一个 ModBus网络上的所有设备都必须选择相同的传输模式和串口参数。

三、结论

以上基于Modbus的电磁流量计通讯系统分析，确定了本系统的接口及提供的功能,为电磁流量计技术通讯软件系统的实现奠定了基础。