1、电磁流量计标准规定MODBUS通讯协约电磁流量计转换器通讯协议 2012-10-12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。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
2、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寄存器地址寄存器长度CRC校验帧结束T1-T2-T3-T48Bit8Bit1
3、6Bit16Bit16BitT1-T2-T3-T4图-2 主站 RTU消息帧2.从站响应帧结构帧起始设备地址功能代码数据CRC校验帧结束T1-T2-T3-T48Bit8Bitn个8Bit16BitT1-T2-T3-T4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
4、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功能码名称作用01读取线圈状态保留02读取输入状态保留03读取保持寄存器保留04读取输入寄存器读电磁流量计实时信息05强置单线圈保留06预置单寄存器保留07读取异常状态保留08回送诊断校验保留09编程（只用于484）保留10控询（只用于484）保留11读取事件计数保留12读取通信事件记录保留13编程（184/384 48
5、4 584）保留14探询（184/384 484 584）保留15强置多线圈保留五、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 表 -2Protocol Addresses（Decimal）Protocol Addresses（HEX）数据格式寄存器定义41120x1010Float Inverse瞬时流量浮点表示41140x1012Float Inverse瞬时流速浮点表示41160x1014Float Inverse流量百分比浮点表示（电池供电表保留）41180x1016Float Inverse流体电导比浮点表示41200x1018Long Inverse
6、正向累积数值整数部分41220x101AFloat Inverse正向累积数值小数部分41240x101CLong Inverse反向累积数值整数部分41260x101EFloat Inverse反向累积数值小数部分41280x1020Unsigned short瞬时流量单位（表3）41290x1021Unsigned short累积总量单位（表4/表5）41300x1022Unsigned short上限报警41310x1023Unsigned short下限报警41320x1024Unsigned short空管报警41330x1025Unsigned short系统报警2.PLC地址设置
7、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.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
8、），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）0x1011（34114）BYTE1BYTE2BYTE3BYTE4S EEEEEEEE MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMS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： （2）瞬时流量单位 表 3 代码瞬时单位代码瞬时单位代码瞬时单
9、位代码瞬时单位0L/S3M3/S6T/S9GPS1L/M4M3/M7T/M10GPM2L/H5M3/H8T/H11GPH（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0123累积单位LM3TUSG 表 5(适用于C型电磁流量计转换器)代码012345累积单位LLLM3M3M3代码67891011累积单位TTTUSGUSGUSG（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)
10、01041010000274CE设备地址功能码寄存器地址高位寄存器地址高位寄存器长度高位寄存器长度低位CRC高位CRC低位主站接收到数据：010404C41C60002F72设备地址功能码数据长度4个字节浮点数（瞬时流量）CRC高位CRC低位浮点数 C4 1C 60 00 1100 0100 0001 1100 0110 0000 0000 0000 浮点数字节1 浮点数字节2 浮点数字节3 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 M= 001 1100 0110 0000 0000 0000，尾数为 = -625.52.读瞬时流速：主站发送
11、命令：010410120002D50E设备地址功能码寄存器地址高位寄存器地址高位寄存器长度高位寄存器长度低位CRC高位CRC低位主站接收数据：010404C1B08000A65F设备地址功能码数据长度4个字节浮点数（瞬时流速）CRC高位CRC低位 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 = - 22.06253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
12、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：010410180002F50C设备地址功能码寄存器地址高位寄存器地址高位寄存器长度高位寄存器长度低位CRC高位CRC低位主站接收到数据：010404000070711E60设备地址功能码数据长度4个字节长整形（累积量整数部分）CRC高位CRC低位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 0104101A000254CC设备地址功能码寄存器地址高位寄存器地址高位寄存器长度高位寄存器长度低位CRC高位CRC低位主站接收到数据：0104043F0000003B90设备地址功能码数据长度4个字
13、节浮点数（累积量小数部分）CRC高位CRC低位浮点数为： 3F 00 00 000011 1111 0000 0000 0000 0000 0000 0000 S = 0 E = 0111111 126 M = 000 0000 0000 0000 0000 0000 = 0.54读瞬时流量单位主站发送读瞬时流量单位8个字节命令：01041020000134C0设备地址功能码寄存器地址高位寄存器地址高位寄存器长度高位寄存器长度低位CRC高位CRC低位主站接收到从站回传7个字节数据：01040200057933设备地址功能码数据长度2个字节整型（瞬时流量单位）CRC高位CRC低位根据表3查得：流
14、量单位为M3/H5.读总量流量单位主站发送读瞬时流量单位8个字节命令：0104102100016500设备地址功能码寄存器地址高位寄存器地址高位寄存器长度高位寄存器长度低位CRC高位CRC低位主站接收到从站回传7个字节数据：010402000178F0设备地址功能码数据长度2个字节整型（累积量单位）CRC高位CRC低位B型及511型根据表4查得：流量单位为M3C型 根据表5查得：流量单位为L6.读报警状态主站发送读报警8个字节命令：0104102400017501设备地址功能码寄存器地址高位寄存器地址高位寄存器长度高位寄存器长度低位CRC高位CRC低位主站接收到从站回传7个字节数据：01040
15、2000178F0设备地址功能码数据长度2个字节整型（报警）CRC高位CRC低位状态为1 表示空管是报警状态。其他报警依次类推。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 = uchC
16、RCHi *puchMsg+; /* 计算CRC */ uchCRCHi = uchCRCLo auchCRCHiuIndex; uchCRCLo = auchCRCLouIndex; return (uchCRCHi 8 | uchCRCLo);（2）发送命令程序本例程以Mag64为核心CPUvoid Read_InPut(INT8U Addr,INT16U Start,INT16U Len) INT16U CRC; SendBuffer_4850=Addr; /设备地址 SendBuffer_4851=0x04; /modbus功能码 SendBuffer_4852=Start/256;
17、/Start为寄存器地址 SendBuffer_4853=Start%256; SendBuffer_4854=Len/256; /Len为读取寄存器长度 SendBuffer_4855=Len%256; CRC=CRC16(SendBuffer_485,6); SendBuffer_4856=CRC/256; /CRC校验高位 SendBuffer_4857=CRC%256; /CRC校验低位 R485_OUT; /使能RS485发送 SendLen_485=8; SendNum_485=0; CloseINT0(); /关闭串口接受中断 UCSR0B |= BIT(UDRIE0); /打开
18、串口发送中断（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 IntT
19、OFP FP32 F32; INT8U T84; ; union IntTOFP aa; aa.T80 = FloatByte1; aa.T81 = FloatByte2;aa.T82 = FloatByte3;aa.T83 = FloatByte4; return aa;void Read_Lmag(INT8U Ad) INT8U i,j; INT8U Num110,BIT; INT16U CRC1,CRC2; FP32 Flow; /aaa为瞬时流量数值 ReceivedFlag_485=1; Open_Time1_Ms5(20); Read_InPut(Ad,0x1010,2); /发送
20、设备地址、寄存器地址、寄存器长度 while(ReceivedFlag_485); /等待接收结束 if(ReceivedNum_485=9)&(ReceivedBuffer_4850=Ad) / 判断数据是否正确 CRC1=CRC16(ReceivedBuffer_485,7); CRC2=ReceivedBuffer_4857*256+ReceivedBuffer_4858; if(CRC1=CRC2) / 转换数据为浮点数Flow = Datasum(ReceivedBuffer_4856, ReceivedBuffer_4855, ReceivedBuffer_4854 ,Receiv
21、edBuffer_4853)； 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221. 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4.通讯成功界面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：
22、起始寄存器地址4113 寄存器个数为221. 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4.通讯成功界面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
23、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34113Float500只读瞬时流速34115Float500只读流量百分比34117Float500只读流体电导比34119Float500只读正向累积值整数部分34121Long500只读正向累积值小数部分34123Float
24、500只读反向累积值整数部分34125Long500只读反向累积值小数部分34127Float500只读数据转换寄存器SwapL0Byte0只写 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。 第六步：保存工程并运行工程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）设置数据显示格式第三步：数据
25、库组态设置数据格式及地址偏移数据举例第四步：创建窗口并连接变量第五步：运行工程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。 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。寄存器地址数据类型通道数量寄存器定义411332位浮点数1瞬时流量411532位浮点数1瞬时流速411732位浮点数1流量百分比411932位浮点数1流量电导比412132位无符号二进制1正向累积整数412332位浮点数1正向累积小数412532位无符号二进制1反向累积整数412732位浮点数1反向累积小数选择通道连接选择设备调试
