串口及通訊協(xié)議

§1.1 概述

流量數(shù)據(jù)采集可以使用本公司研制開發(fā)的通用/專用流量/熱量數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于TDS-100流量計(jì)的特點(diǎn)，充分利用了流量計(jì)特色的軟硬件設(shè)計(jì)，具有投資少、系統(tǒng)簡(jiǎn)單明快、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)。
目前還已經(jīng)有了多家第三方廠商的專門支持TDS-100系列流量計(jì)的數(shù)據(jù)采集軟件供用戶選用，其中有些小的軟件是免費(fèi)的，特別方便小用戶的組網(wǎng)使用。
為了通訊調(diào)試的方便，新版TDS-100設(shè)有一個(gè)模擬運(yùn)行狀態(tài)。在此狀態(tài)下，流量計(jì)不需要接入管道，即可模擬工作，用于調(diào)試，參看下一節(jié)的問答。

§1.2 關(guān)于通訊方面問題的問答

（1） 問：為什么連接不上流量計(jì)？，接上后它不做任何反應(yīng)？
答： A. 檢查串口參數(shù)是否匹配。
     B．檢查物理連線是否接好
     C．網(wǎng)絡(luò)地址是否設(shè)置正確
（2） 問：為什么MODBUS讀出的量值亂七八糟的，和顯示值完全不一致？
答：一般來說如果MODBUS協(xié)議能夠讀出數(shù)據(jù)就表明協(xié)議本身沒有問題了。亂七八糟的數(shù)據(jù)是因?yàn)榇嬖谌缦洛e(cuò)誤：
    A．?dāng)?shù)據(jù)格式錯(cuò)誤； B.寄存器地址有誤，導(dǎo)致數(shù)據(jù)發(fā)生了位移而產(chǎn)生錯(cuò)誤。
比如REAL4這種實(shí)型變量（IEEE754格式的單精度浮點(diǎn)數(shù)），按照字和字節(jié)共有4種不同的排列方式，TDS100使用的是最常規(guī)的一種，即低word和高byte在前格式。您可以修改您的軟件的數(shù)據(jù)存放格式解決這個(gè)問題。如果使用通用的組態(tài)軟件，則組態(tài)軟件一般具有一個(gè)選擇格式的方法。
（3） 問：我的系統(tǒng)要求每次1小時(shí)只發(fā)出一次命令然后要求同時(shí)收到多個(gè)變量，應(yīng)該使用     那個(gè)協(xié)議？
          答：一條MODBUS命令可以一次讀出很多變量。問：為什么通過協(xié)議讀出的量值和流量計(jì)顯示的不一致？
          答：A. 確認(rèn)變量地址是否就是您要求的那個(gè)變量？因?yàn)榱髁坑?jì)內(nèi)部的變量太多，是否混淆了? 注意在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，REG 0001在命令字符串中表示為0000，而不是0001。0001在命令字符串中表示讀出REG 0002的內(nèi)容。 
              B．對(duì)于累積量只能顯示7位10進(jìn)制數(shù)字，而通過MODBUS協(xié)議可以讀出8位10進(jìn)制數(shù)字。這種情況下，讀出來的數(shù)值的后7位是一樣的。
（4） 問：我的系統(tǒng)不能支持長(zhǎng)整數(shù)以及實(shí)型變量格式，應(yīng)該怎么辦？
      答：需要采用數(shù)值轉(zhuǎn)換方式，或查找新驅(qū)動(dòng)程序解決。

（5） 問：MODBUS有測(cè)試程序嗎？
答：有！推薦使用MODSCAN這個(gè)軟件，可以在網(wǎng)上搜到。這個(gè)程序很是方便，有助于方便檢查讀出的數(shù)據(jù)，理解各種類型數(shù)據(jù)的含義。
（6） 問：流量計(jì)是否具有模擬運(yùn)行狀態(tài)以方便測(cè)試，怎樣設(shè)置？
答：有！M1111進(jìn)入液晶顯示分組，ENT鍵切換至輸入輸出分組，M307選擇模擬運(yùn)行，M308設(shè)置瞬時(shí)流量，即啟動(dòng)模擬運(yùn)行狀態(tài)。
（7） 問：使用C時(shí)，浮點(diǎn)數(shù)存放順序是怎樣的？
答：例如3F 9E 06 51四個(gè)字節(jié)為1.2345678的IEEE754格式單精度浮點(diǎn)形式。在MODBUS數(shù)
 
據(jù)流中的順序是06 51 3F 9E，1號(hào)地址數(shù)據(jù)流應(yīng)該是01 03 04 06 51 3F 9E 3B 32（十六進(jìn)制數(shù)字）。在X86計(jì)算機(jī)中使用C語(yǔ)言時(shí)，按照內(nèi)存從低到高存放順序51 06 9E 3F。
         再例如讀取凈累積寄存器REG25，REG26兩個(gè)寄存器命令如下:
          01  03  00  18  00  02  44  0C（十六進(jìn)制數(shù)字）
返回?cái)?shù)據(jù)應(yīng)該為（設(shè)凈累積器＝802609，其4字節(jié)16進(jìn)制表示為 00 0C 3F 31）
          01 03 04 3F 31 00 0C A7 ED（十六進(jìn)制數(shù)字，A7 ED為效驗(yàn)和）
 

§1.3 MODBUS協(xié)議

MODBUS協(xié)議的兩種格式都能支持，默認(rèn)狀態(tài)下支持MODBUS-RTU格式。
TDS-100型系列超聲波流量計(jì)/熱能表只能支持MODBUS功能代碼03和06以及16三種功能代碼，分別是讀寄存器和寫單一寄存器以及數(shù)據(jù)塊寫入功能。
例如在RTU方式下讀取1號(hào)設(shè)備的流速，即讀寄存器5，6共2個(gè)寄存器，命令如下:
01      03     00   04     00   02    85  CA  （十六進(jìn)制數(shù)字）
設(shè)備號(hào)  功能   起始寄存器   寄存器數(shù)目    效驗(yàn)和
其中85  CA 是16進(jìn)制數(shù)值，是按照CRC-16 (BISYNCH，多項(xiàng)式是x¹⁶ + x¹⁵ + x² + 1屏蔽字為0A001H)循環(huán)冗余算法得到的。請(qǐng)參考MODBUS有關(guān)資料了解進(jìn)一步的算法。
返回的數(shù)據(jù)應(yīng)該為（設(shè)定狀態(tài)為模擬運(yùn)行狀態(tài)，流速＝1.2345678m/s）：
      01      03       04         06  51  3F  9E   3B  32（十六進(jìn)制數(shù)字）
設(shè)備號(hào)   功能   數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)   數(shù)據(jù)＝1.234567    效驗(yàn)和
其中 3F 9E 06 51四個(gè)字節(jié)即為1.2345678的IEEE754格式單精度浮點(diǎn)形式。
再舉例，讀凈累積流量，REG25，REG26兩個(gè)寄存器命令如下:
      01  03  00  18  00  02  44  0C（十六進(jìn)制數(shù)字）
返回?cái)?shù)據(jù)應(yīng)該為（設(shè)凈累積器＝802609，其4字節(jié)16進(jìn)制表示為 00 0C 3F 31）
      01   03   04   3F  31   00   0C   A7  ED（十六進(jìn)制數(shù)字，A7 ED為效驗(yàn)和）
當(dāng)凈累計(jì)＝0時(shí)，返回?cái)?shù)據(jù)為01  03  04  00  00  00  00  FA  33
      其中FA 33為效驗(yàn)和。
請(qǐng)注意上面例子中數(shù)據(jù)存放的順序。對(duì)于使用C語(yǔ)言解釋數(shù)值時(shí)，可以使用指針直接把所需的數(shù)據(jù)放入相應(yīng)的變量地址中即可，一般常用的存放順序?yàn)榈妥止?jié)在前，例如上面的1.23456m/s例子中，3F 9E 06 51數(shù)據(jù)的存放順序?yàn)?nbsp;51 06 9E 3F。
有關(guān)MODBUS協(xié)議細(xì)節(jié)請(qǐng)參考有關(guān)資料。
在調(diào)試MODBUS協(xié)議時(shí)，推薦使用一種免費(fèi)調(diào)試軟件MODSCAN，這個(gè)軟件可以在互聯(lián)網(wǎng)上搜索到。當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)，如果能夠接受到效驗(yàn)和正確的數(shù)據(jù)包則說明通訊本身是不存在問題的。
 
在默認(rèn)狀態(tài)下通信的設(shè)置速率一般是9600、無效驗(yàn)、8數(shù)據(jù)位、1個(gè)停止位。

§1.3.1 MODBUS寄存器地址表

（注意與水表協(xié)議的不同之處）

寄存器	寄存器個(gè)數(shù)	變量名稱	數(shù)據(jù)類型	說明
0001-0002	2	瞬時(shí)流量	REAL4	單位：立方米/小時(shí)
0003-0004	2	瞬時(shí)熱流量	REAL4	單位：GJ/小時(shí)
0005-0006	2	流體速度	REAL4	單位：米/秒
0007-0008	2	測(cè)量流體聲速	REAL4	單位：米/秒
0009-0010	2	正累積流量	LONG	所有使用長(zhǎng)整數(shù)的流量累積器，其計(jì)量單位受M32（即REG1438）控制
0011-0012	2	正累積流量小數(shù)部分	REAL4	REAL4是標(biāo)準(zhǔn)IEEE-754格式單精度浮點(diǎn)數(shù)。該格式數(shù)據(jù)一般也稱為FLOAT格式
0013-0014	2	負(fù)累積流量	LONG	LONG是低字在前帶符號(hào)長(zhǎng)整數(shù)
0015-0016	2	負(fù)累積流量小數(shù)部分	REAL4
0017-0018	2	正累積熱量	LONG	所有使用長(zhǎng)整數(shù)的熱量累積器，其計(jì)量單位受M84（即REG1441）控制
0019-0020	2	正累積熱量小數(shù)部分	REAL4
0021-0022	2	負(fù)累積熱量	LONG
0023-0024	2	負(fù)累積熱量小數(shù)部分	REAL4
0025-0026	2	凈累積流量	LONG
0027-0028	2	凈累積流量小數(shù)部分	REAL4
0029-0030	2	凈累積熱量	LONG
0031-0032	2	凈累積熱量小數(shù)部分	REAL4
0033-0034	2	溫度1/供水溫度	REAL4	單位：℃
0035-0036	2	溫度2/回水溫度	REAL4	單位：℃
0037-0038	2	模擬輸入AI3量	REAL4	轉(zhuǎn)換后無量鋼數(shù)據(jù)
0039-0040	2	模擬輸入AI4量	REAL4	轉(zhuǎn)換后無量鋼數(shù)據(jù)
0043-0044	2	模擬輸入AI3電流值	REAL4	單位：毫安
0045-0046	2	模擬輸入AI4電流值	REAL4	單位：毫安
0077-0078	2	供水電阻數(shù)	REAL4	單位歐姆
0079-0080	2	回水電阻數(shù)	REAL4	單位歐姆
0089-0090	2	當(dāng)前電流環(huán)輸出電流值	REAL4	單位毫安
0092	1	聲道1 信號(hào)質(zhì)量	INTEGER	單位：0.01%
0093	1	聲道1 上游信號(hào)強(qiáng)度	INTEGER	單位：0.01
0094	1	聲道1下游信號(hào)強(qiáng)度	INTEGER	單位：0.01%
96	1	操作界面語(yǔ)言類型	INTEGER	0表示中文，1表示英文
0097-0098	2	聲道1超聲波信號(hào)傳輸比	REAL4	正常范圍100+-3%
0099-0100	2	聲道1當(dāng)前雷諾數(shù)	REAL4
0101-0102	2	聲道1當(dāng)前雷諾修正系數(shù)	REAL4
0105-0106	2	總工作時(shí)間	LONG	無符號(hào)，單位秒
0105-0106	2	總上電次數(shù)	LONG	無符號(hào)
0113-0114	2	凈累積流量(浮點(diǎn)形式)	REAL4	單位為立方米，7位有效數(shù)字
0115-0116	2	正累積流量(浮點(diǎn)形式)	REAL4	單位為立方米，7位有效數(shù)字
0117-0118	2	負(fù)累積流量(浮點(diǎn)形式)	REAL4	單位為立方米，7位有效數(shù)字
0119-0120	2	凈累積熱量(浮點(diǎn)形式)	REAL4	單位為GJ，7位有效數(shù)字
0121-0122	2	正累積熱量(浮點(diǎn)形式)	REAL4	單位為GJ，7位有效數(shù)字
0123-0124	2	負(fù)累積熱量(浮點(diǎn)形式)	REAL4	單位為GJ，7位有效數(shù)字
0125-0126	2	今天累積流量(浮點(diǎn)形式)	REAL4	單位為立方米，7位有效數(shù)字
0127-0128	2	本月累積流量(浮點(diǎn)形式)	REAL4	單位為立方米，7位有效數(shù)字
0138	1	聲道2 信號(hào)質(zhì)量	INTEGER	單位：0.01%
0139	1	聲道2 上游信號(hào)強(qiáng)度	INTEGER	單位：0.01
0140	1	聲道2下游信號(hào)強(qiáng)度	INTEGER	單位：0.01%
0141-0142	2	聲道2超聲波信號(hào)傳輸比	REAL4	正常范圍100+-3%
1529	2	設(shè)備電子序列號(hào)碼	BCD	本設(shè)備電子序列號(hào)碼 請(qǐng)注意高位在前