电磁流量计标准MODBUS通讯协议

电磁流量计标准MODBUS通讯协议一、引言电磁流量计作为一种广泛应用于工业领域的流量测量设备，能够精确测量各种导电液体的流量。为了实现电磁流量计与其他设备之间的有效数据传输和交互，标准MODBUS通讯协议被广泛采用。本文档将详细介绍电磁流量计标准MODBUS通讯协议的相关内容，包括协议概述、通讯格式、功能码及应用示例等，以便用户能够更好地理解和应用该协议。

二、协议概述（一）MODBUS协议简介MODBUS协议是一种串行通信协议，它定义了控制器与智能终端设备之间的通信方式。该协议以其简单、可靠、开放的特点，在工业自动化领域得到了广泛应用。MODBUS协议支持多种传输介质，如RS232、RS485等，并且具有主从式通讯结构，主设备可以向从设备发送请求信息，从设备根据请求进行相应的操作并返回应答信息。

（二）电磁流量计采用MODBUS通讯协议的优势1.兼容性强：MODBUS协议是工业界广泛认可的标准协议，电磁流量计采用该协议可以方便地与各种支持MODBUS协议的设备进行集成，如PLC、DCS系统等，实现不同设备之间的数据共享和协同工作。2.易于实现：MODBUS协议的通讯格式简单明了，易于理解和编程实现。开发人员可以根据协议规范，轻松地编写程序实现电磁流量计与其他设备之间的通讯，降低了系统开发的难度和成本。3.可靠性高：MODBUS协议经过多年的应用验证，具有较高的可靠性和稳定性。在电磁流量计中采用该协议，可以确保数据传输的准确性和及时性，减少通讯故障的发生，提高系统的可靠性和稳定性。

三、通讯格式（一）物理层电磁流量计标准MODBUS通讯协议通常采用RS485作为物理层传输介质。RS485具有传输距离远、抗干扰能力强等优点，能够满足工业现场复杂环境下的通讯需求。

在RS485通讯中，采用差分信号传输方式，两根信号线分别为A和B。当A线电压高于B线电压时，表示逻辑"1"；当A线电压低于B线电压时，表示逻辑"0"。通讯速率一般可设置为9600bps、19200bps、38400bps等，具体速率可根据实际应用需求进行调整。

（二）数据链路层1.帧格式MODBUS通讯协议的数据链路层采用帧格式进行数据传输，一帧数据通常由以下部分组成：起始位：1个逻辑"0"，用于表示一帧数据的开始。地址域：8位二进制数，用于标识从设备的地址。主设备通过该地址向特定的从设备发送请求信息，从设备根据接收到的地址判断是否为自己的地址，若是则进行相应的处理。功能码域：8位二进制数，用于定义主设备对从设备的操作类型。不同的功能码对应不同的操作，如读取线圈状态、读取离散输入状态、读取保持寄存器、写入单个保持寄存器等。数据域：根据功能码的不同，数据域的长度和内容也有所不同。数据域用于传输具体的操作数据，如读取或写入的寄存器值等。校验域：16位循环冗余校验码（CRC），用于检验一帧数据在传输过程中是否发生错误。CRC码是根据数据域的内容计算得出的，接收方接收到数据后重新计算CRC码，并与接收到的CRC码进行比较，若两者相同，则表示数据传输正确；否则，表示数据传输错误。停止位：1个或2个逻辑"1"，用于表示一帧数据的结束。

2.地址分配电磁流量计作为从设备，其地址通常需要在系统中进行唯一分配。地址范围一般为1~247，其中0为广播地址，主设备发送广播地址时，所有从设备都会接收并处理该请求。在实际应用中，应根据系统中从设备的数量合理分配地址，避免地址冲突。

（三）应用层MODBUS通讯协议的应用层定义了各种功能码及其对应的操作。电磁流量计常用的功能码包括：1.功能码03H：读取保持寄存器主设备通过该功能码向电磁流量计发送请求，读取电磁流量计内部的保持寄存器值。保持寄存器可以存储电磁流量计的各种设置参数、测量数据等。电磁流量计接收到请求后，将相应的寄存器值返回给主设备。

2.功能码06H：写入单个保持寄存器主设备使用该功能码向电磁流量计发送请求，写入一个保持寄存器的值。电磁流量计接收到请求后，将新的值写入指定的寄存器中，并返回写入结果。

3.功能码10H：写入多个保持寄存器主设备通过该功能码可以一次性向电磁流量计写入多个保持寄存器的值。电磁流量计接收到请求后，将按照请求中的数据依次写入相应的寄存器，并返回写入结果。

四、功能码详解（一）功能码03H读取保持寄存器1.请求格式地址域：从设备地址功能码域：03H数据域：起始寄存器地址：16位二进制数，表示要读取的第一个寄存器的地址。寄存器数量：16位二进制数，表示要读取的寄存器数量。

2.应答格式地址域：从设备地址功能码域：03H数据域：读取到的寄存器值，每个寄存器值占16位，按照寄存器地址顺序依次排列。校验域：16位CRC码

3.应用示例假设电磁流量计内部有一个保持寄存器，地址为0x0001，存储着流量测量的累积值。主设备要读取该寄存器的值，发送的请求帧如下：010300010001C40B其中，01为从设备地址，03为功能码，0001为起始寄存器地址，0001为寄存器数量，C40B为CRC码。

电磁流量计接收到请求后，返回的应答帧如下：01030244C351其中，01为从设备地址，03为功能码，02为数据域长度（表示有2个字节的数据），44C3为读取到的寄存器值（假设累积流量值为10000，转换为十六进制为2710，高字节在前，低字节在后，即44C3），51为CRC码。

（二）功能码06H写入单个保持寄存器1.请求格式地址域：从设备地址功能码域：06H数据域：寄存器地址：16位二进制数，表示要写入的寄存器地址。写入值：16位二进制数，表示要写入寄存器的值。

2.应答格式地址域：从设备地址功能码域：06H数据域：与请求中的写入值相同校验域：16位CRC码

3.应用示例假设要将电磁流量计内部地址为0x0002的保持寄存器写入新的流量上限值5000。主设备发送的请求帧如下：010600021388C83B其中，01为从设备地址，06为功能码，0002为寄存器地址，1388为写入值（5000转换为十六进制），C83B为CRC码。

电磁流量计接收到请求后，将值写入指定寄存器，并返回应答帧：01061388C83B其中，01为从设备地址，06为功能码，1388为写入值，C83B为CRC码。

（三）功能码10H写入多个保持寄存器1.请求格式地址域：从设备地址功能码域：10H数据域：起始寄存器地址：16位二进制数，表示要写入的第一个寄存器的地址。寄存器数量：16位二进制数，表示要写入的寄存器数量。写入数据：N个16位二进制数，N为寄存器数量，按照寄存器地址顺序依次排列。

2.应答格式地址域：从设备地址功能码域：10H数据域：与请求中的起始寄存器地址和寄存器数量相同校验域：16位CRC码

3.应用示例假设要将电磁流量计内部地址从0x0003开始的3个保持寄存器分别写入值100、200、300。主设备发送的请求帧如下：011000030003006400C8012CB90A其中，01为从设备地址，10为功能码，0003为起始寄存器地址，0003为寄存器数量，0064为第一个写入值（100转换为十六进制），00C8为第二个写入值（200转换为十六进制），012C为第三个写入值（300转换为十六进制），B90A为CRC码。

电磁流量计接收到请求后，将值写入指定寄存器，并返回应答帧：011000030003B90A其中，01为从设备地址，10为功能码，0003为起始寄存器地址，0003为寄存器数量，B90A为CRC码。

五、通讯示例（一）硬件连接电磁流量计通过RS485接口与主设备（如PLC）进行连接。连接方式如下：1.将电磁流量计的RS485A线连接到PLC的RS485正端（A+）。2.将电磁流量计的RS485B线连接到PLC的RS485负端（B）。3.如果需要，可在电磁流量计和PLC之间连接终端电阻，一般为120Ω，以提高通讯的稳定性。

（二）软件编程以西门子S71200PLC为例，介绍如何通过MODBUSRTU通讯读取电磁流量计的流量测量值。

1.硬件配置在PLC的硬件组态中，添加一个RS485通讯模块，并设置通讯参数，如波特率、数据位、停止位、校验方式等，使其与电磁流量计的通讯参数一致。

2.编程实现在PLC的程序中，使用MODBUSRTU库指令进行通讯操作。示例程序如下：

```OB1:BEGIN//定义MODBUS通讯数据结构MB_ADDR:=1;//从设备地址MB_DB:=DB1;//数据块MB_SLAVE:=1;//从设备类型（1表示MODBUSRTU从设备）MB_RTU_MODE:=1;//RTU模式MB_BAUD:=9600;//波特率MB_PARITY:=0;//校验方式（0表示无校验）MB_DATA_LEN:=2;//读取数据长度（假设流量值占2个字节）MB_START_ADDR:=1;//起始寄存器地址MB_REQ_LEN:=6;//请求帧长度MB_RESP_LEN:=8;//应答帧长度

//发送读取请求MB_RTU_MASTER_DB(REQ:=TRUE,MB_ADDR:=MB_ADDR,MB_DB:=MB_DB,MB_SLAVE:=MB_SLAVE,MB_RTU_MODE:=MB_RTU_MODE,MB_BAUD:=MB_BAUD,MB_PARITY:=MB_PARITY,MB_DATA_LEN:=MB_DATA_LEN,MB_START_ADDR:=MB_START_ADDR,MB_REQ_LEN:=MB_REQ_LEN,MB_RESP_LEN:=MB_RESP_LEN,BUSY:=BUSY,DONE:=DONE,ERROR:=ERROR);

//处理应答结果IFDONETHEN//将读取到的流量值转换为实际工程值FlowValue:=WORD_TO_INT(MB_DB.DBB[4])*0.1;//假设流量值分辨率为0.1//进行流量值的处理和显示等操作END_IF;END_OB1;```

（三）通讯测试1.在编程软件中下载程序到PLC中，并将PLC置于运行状态。2.使用MODBUS调试工具（如ModbusPoll、ModbusSlave等）模拟电磁流量计作为从设备，设置与实际电磁流量计相同的通讯参数和地址。3.通过调试工具发送读取流量值的请求，观察PLC是否能够正确接收到应答，并显示出正确的流量测量值。如果通讯出现错误，可根据调试工具的提示信息和PLC程序中的错误标志进行排查和解决，如检查通讯线路连接是否正常、通讯参数设置是否一致、电磁流量计是否工作正常等。

六、注意事项（一）通讯参数设置在进行电磁流量计与主设备的通讯之前，必须确保两者的通讯参数设置一致，包括波特率、数据位、停止位、校验方式等。否则，可能会导致通讯错误，无法正常传输数据。

（二）地址冲突要注意从设备地址的唯一性，避免在系统中出现地址冲突。如果多个从设备使用相同的地址，会导致通讯混乱，无法正常工作。在分配地址时，应根据系统中从设备的数量合理规划地址范围，并进行详细记录。

（三）数据处理主设备接收到电磁流量计返回的数据后，需要进行正确的数据处理。例如，对于流量测量值，可能需要根据电磁流量计的量程、分辨率等参数进行转换，以得到实际的工程值。同时，还要考虑数据的准确性和有效性，对异常数据进行处理和判断。

（四）通讯故障排查在通讯过程中，如果出现通讯故障，应按照一定的步骤进行排查。首先检查通讯线路连接是否正常，是否存在断路、短路等问题；然后检查通讯参数设置是否正确；接着查看电磁流量