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电磁流量计

电磁流量计用于水库底部涵管泄水的流量计量及其数据远传的协议和方法

        针对水库底部涵管泄水的流量计量问题讨论了一种电磁流量计及其数据远传的协议和方法, 详细解析了电磁流量计存储器数据格式、浮点数据转换以及校验等问题。系统设计的抗干扰浪涌吸收电路改善了户外现场仪表数据传输的可靠性。经运行实践证明,给出的系统结构和方法能够适应电磁流量计数据的远程传输。

在水库工程管理中特别是那些担负供水任务的水库统计每天经底部涵管所泄放的水量是一件十分重要的工作, 它不仅是供水方与用水方结算的依据, 而且也能够对水库的防洪调度提供重要参考。

   欲实现水库涵管流量的测量与采集, 首先需要根据现场环境和条件选择合适的现场测量仪表其次是要实现现场到中心监控室数据的稳定传输。底部涵管现场离水库监控室往往有好几百米的距离, 因此如何克服信号长距离传输过程中的衰减及受到的干扰,特别是在极端天气情况下的雷电干扰就构成水库涵管流量测量系统设计的主要内容。

1、电磁流量计

   本系统选用了插入式、分体型电磁流量计型号为SCLDE-C。由于水库放水涵管的直径很大, 可达500-1000mm,选用插人型式可以避免开挖沟槽、安装法兰、配接下游导流直管等工作, 而分体式传感器安装于工艺管道上其二次变送单元可以安装在环境较好的室内, 这种安装形式使得二次变送单元远离现场恶劣环境条件使电子部件检查、仪表设定、调整都比较方便, 无须采取专门措施来防雨、防潮, 温度敏感性也大为降低。

电磁流量计采用的通信协议是Modbus协议,它是一种串行通信协议使用双绞线作为传输的物理介质。流量计内部有多个参数可以进行设置, 如波特率、设备地址、流量单位等。库涵管的瞬时流量和累积流量值通过双绞线— 防雷装置— RS485/RS232协议转换—上位计算机完成数据传送在上位计算机应用软件的管理下完成水库涵管流量数据的显示与统计。

                                              

2、系统的结构方案

在水库工程管理中, 现场参数除了底部涵管流量之外,还有水库坝体的渗漏流量、水库水位等参数需要监测,因此这些仪表设备可以通过RS485工业现场总线构成一个分布式网络。

    在这个总线网络中,上位计算机PC作为中心主站,而其他仪表设备皆处于从属地位,主站为每台从设备分配一个唯一地址。为了获取从站各仪器设备的数据,主站采取轮流向各个设备发送地址命令的方法来读取数据。每个从站不断监测总线上传来的地址,只有当收到的消息中的地址与自己设备地址一致时,才会执行主站发出的命令,将自己的状态与数据发给上位主机,主机则负责接收从设备发出的数据,按Modb-us协议规程执行数据解码、校验、存储等操作。电磁流量计系统的拓扑结构如图1所示。

电磁流量计的系统结构图

3    Modbus协议及主机信息结构

    Modbus协议是一种主从式点对点的通信协议,允许一台主机和多台从机之间进行数据通信,由于Mod-bus协议易于实现,因此它已经成为被广泛应用的工业标准。

    Modbus协议支持ASCII和RTU两种模式的串行链路协议,由于RTU模式比ASCII模式有更高的数据传输效率,因此电磁流量计的大多数总线式网络结构中均采用RTU链路协议。

    一个RTU消息帧由地址域、功能域、数据域、CRC校验域外加起始位和结束字符共同构成,其典型格式如表1所示。

RTU消息帧

    ①起始位和结束字符:用来分隔两帧消息,RTU规定起始位和结束字符持续时间不得小于3.5个字符时间,一帧消息必须以连续的字符流进行发送,并且同一帧内的2个字符间隔时间应小于1.5个字符时间,编程时需注意RTU模式的这些定时要求。

    ②设备地址:总线网络中某个从站设备的地址,作为主机的寻址标志。

    ③功能代码:当消息从主机发往从站设备时,告诉从设备需要执行哪些行为,如,"03",读取当前从站设备寄存器组内一个或多个二进制数据;"06",主机把设置的二进制数据写人仪表设备的单一寄存器内。

    ④数据域:它包含主一从设备通信中所涉及的各种参数,如起始寄存器、要读写的寄存器数量、数据

长度、数据信息等。

    ⑤CRC校验:RTU帧中包含了一个基于CRC算法的错误检测域,即无论主机或从站设备发送RTU帧时,都要计算从设备地址开始到数据区之间所有字节的16位CRC校验码,并以低字节在前、高字节在后的形式附加到RTU消息的CRC域,一并发给接收方。当接收方收完一帧消息后立即按同样方法计算该帧消息的CRC校验码,并与发送方传来的CRC校验码进行比较,若不同就说明在消息传输过程中发生了错误,应该弃掉刚才收到的消息,并向发送方回传一帧带有错误标识的消息作为响应。

点击次数:  更新时间:2016-05-28  【打印此页】  【关闭

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