高准科里奥利质量流量计通信接口软硬件的开发

　　0　概述

　　1977年科氏质量流量计首次推出,确立了液体质量流量测量的新标准,它是第一个提供直接、精确、在线的质量流量测量的仪表。高准科氏质量流量计以其性能可靠、准确度高、多参数测量、具有多种通信接口等优点,且在一定条件下不受温度、压力、黏度、密度的影响,作为过程或贸易结算仪表,已在石油化工、制药、食品等企业大量使用。目前已在全球销售了超过50万台高准科氏流量计,其销售量超过了竞争对手的总和。

　　高准科氏质量流量计除了提供传统的4~20mA模拟信号和脉冲信号输出接口外,还提供了多种数字信号接口[1](HART,Modbus, Profibus, Devi-ceNe,t FOUNDATIONTMFieldbus,W irelessHART等)。数字信号输出的优势在于:

　　①可以同时输出很多信息,高准科氏质量流量计提供了瞬时流量、总量、温度、密度、过程参数、设备组态、校准、诊断等信息,便于计算机监控、管理和维护;

　　②可以随时修改流量系数、压力修正系数等参数;

　　③没有信号传输误差;

　　④双向传输信息。

　　下面主要介绍高准科氏质量流量计的数字信号接口及通信软件设计。

　　1　信号输出接口

　　高准科氏质量流量计的标准配置提供4种方式的输出信号接口(也可根据需要配置Profibus、Devi-ceNet、Foundation等),用户可以根据自己的需要采用一种或多种:

　　①1路传统4~20 mA模拟信号和1路脉冲信号输出接口,其检测输出的信号是一个单一的值,不能满足多信号输出的要求;

　　②基于标准HART协议(以4~20 mA模拟信号输出接口作为物理层)的数字信号输出,可以同时传输多个信号(瞬时流量、总量、温度、密度等);

　　③以RS485作为物理层基于HART协议的数字信号输出,可以同时传输多个信号;

　　④以RS485作为物理层的Modbus协议数字信号输出,可以同时传输多个信号,分为RTU和ASCII方式。

　　由于传统的4~20 mA模拟信号和脉冲信号输出接口使用比较简单,在这里不作介绍。下面主要介绍基于Modbus协议和HART协议的3种数字通信方式。

　　2　基于RS485接口的M odbus协议通信软硬件设计

　　2. 1　M odbus协议简介[2]

　　Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其他设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。控制器通信使用主从技术,即仅一设备(主设备)能初始化传输(查询)。其他设备(从设备)根据主设备查询提供的数据作出相应反应。主设备可单独和从设备通信,也能以广播方式和所有从设备通信。如果单独通信,从设备返回一消息作为回应,如果是以广播方式查询的,则不作任何回应(见图1)。控制器可以设置为两种传输模式(ASCII或RTU)中的任何一种在标准的Modbus网络通信。