超声波明渠流量计MODBUS通讯协议
V1.4版
MODBUS—RTU方式通讯协议
1、硬件采用RS—485，主从式半双工通讯，主机呼叫从机地址，从机应答方式通讯。
2、数据帧10位，1个起始位，8个数据位，1个停止位，无校验。
波特率：1200 2400 4800 9600（默认为9600）
3、功能码03H：读寄存器值
第1字节ADR：从机地址码（=001~254）
第2字节03H：读寄存器值功能码
第3、4字节：要读的寄存器开始地址
第5、6字节：要读的寄存器数量
第7、8字节：从字节1到6的CRC16校验
第1字节ADR：从机地址码（=001~254）
第2字节03H：返回读功能码
第3字节：从4到M（包括4及M）的字节总数
第4到M字节：寄存器数据
第M+1、M+2字节：从字节1到M的CRC16校验
当从机接收错误时，从机回送：
第1字节ADR：从机地址码（=001~254）
第1字节83H：读寄存器值出错
第3字节信息码：见信息码表
第4、5字节：从字节1到3的CRC16校验
4、功能码06H ：写单个寄存器值
第1字节 ADR ：从机地址码（=001~254） 第1字节 86H ： 写寄存器值出错功能码 第3字节 信息码：见信息码表
第4、5字节：从字节
1到3的CRC16校验
5、功能码10H ：连续写多个寄存器值
第1字节 ADR ：从机地址码（=001~254） 第1字节 90H ： 写寄存器值出错功能码 第3字节 信息码：见信息码表
第4、5字节：从字节1到3的CRC16校验
6、寄存器定义表：（注：寄存器地址编码为16进制）
备注：
E
为阶码
M 为尾数的小数点部分
②
测量模式：0 — 测量距离； 1 — 测量物位
安全物位：=0，保持； =55，最小值；=AA ，最大值；=A5，设定值 报警1、2、3、4模式：0 — 关闭；1— 地位报警； 2 — 高位报警 单位选择：= 0，mm ；=1，cm ；=2，m
算法选择：0—特殊环境一；1—特殊环境二；2—特殊环境三；3—特殊环境四；4—特殊环境五；
5—特殊环境六；6—特殊环境七
探头类型：0—选择1；1—选择2；2—选择3；3—选择4；4—选择5；5—选择6；6—选择7；
7—选择8；8—选择9；
响应速度：0—慢速；1—中速；2—快速； 水量清零: 0—否；1—是；
流量单位：=0,t/h(吨/小时); =1,l/s(升/秒); =2,t/s(吨/秒); 界面切换：0—否；1—是；
电流输出：=0，流量输出；=1液位输出
直角三角堰：=0 ,不选用；=1，选用直角三角堰
矩形堰：=0 不选用；=1， 0.25米；=2，0.50米；=3，0.75米；=4，1.00米；=5，自定义 梯形堰：=0不选用，=1选用 巴歇尔槽：=0不选用，=1选用 出厂复位: 0—否；1—是； 系统复位: 0—否；1—是；
波特率： 0—2400；1—4800；2—9600；3—19200 工作方式：0—自动报告模式；1—查询模式 ③
寄存器分区域执行读写操作 第一区域 0010 — 001D 只读 第二区域 0022 — 0033 读写 第三区域 0034 — 004B 读写
同一区域内，可单次读（或写）某一参数，也可以批读（或写）本区域内所有参数，不允许跨区域进行读写操作。
④所有保留寄存器目前无定义，保留将来升级兼容。
7
8、串口数据帧采集通讯协议范例
9、PLC地址设置说明（以西门子S7-200 PLC为例子说明）
PLC设置时如果没有功能码设置项时，使用能码03 对应modbus RTU 寄存器基地址40001，
所以PLC设置寄存器地址时应在原地址上加1.
例：
超声波明渠流量计MODBUS寄存器地址为2（0x0002），MODBUS功能码为3时，PLC寄存器地址为40003。
PLC读取地址表
功能码：03
说明：读取保持寄存器的值
如何正确观看玻璃转子流量计上的刻度读数 如何正确选用玻璃转子流量计玻璃转子流量计是一种使用简单、读数方便、用途十分广泛的瞬时流量测量仪表。在环境保护设备仪器。因此，选好、用好玻璃转子流量计，极为重要。 一、玻璃转于流量计的品种及选用 玻璃转子流量计根据它的用途和适应范围可分为：普通型、带筋维管型，微小流量及小外形型、耐腐型、实验室型、保温型、报警型和耐高压型八个系列。按照国家制订的仪表系列型谱，不论哪个系列，最多包括从1毫米到100毫米共12个口径数，可测量的流量范围是：液体（水） 0.1毫升/分～40立方米／时，气体（空气）1毫升／分～1000立方米／时。用于环保仪器配套的玻璃转子流量计一般口径不超过10毫米，测量的流量属小流量范围。 玻璃转子流量计的选用可从以下几个方面考虑。 1．测量的对象。即测量介质种类、压力大小、化学性质。如液体介质、气体介质，对具腐蚀性的介质则应选择耐腐流量计。 2．玻璃转子流量计本身性能。上述条件确定后一般讲，若价格没有大的变化，可优先选用针阀置于流量计上部的；有较大流通孔的，是直接流量刻度的；结构简单的；外部尺寸较小的等等。如是小流量范围，则可选用球浮子式，因它测量时稳定、不易积尘、精度较高、互换性好。 3．根据价格选用。一般讲，精度高的价格高。要根据测量目的选用仪表精度等级，如只 须控制测量介质通过量，经试运行调整，以后需始终稳定这个通过量，那么精度就是次要的。 二、玻璃转子流星计的刻度修正 玻璃转子流量计的刻度，是生产厂在本厂条件下用近于理想流体的水和干燥空气作介质标定得到的。但在流量计的使用现场，有两种情形不能直接使用它的刻度值：一是测量介质不是水和空气，二是测且介质虽为水和空气，但其状态（温度．压力）与刻度状态有别。这样，在使用流量计时，为获得正确测量结果，就出现了需要把刻度值进行修正的问题。因而，解决好玻璃转子流量计刻度修正，是用好这种仪表的关键。 考虑到环保仪器使用玻璃转子流量计大量的用采测气体介质流量，因此下文仅就气体介质测量时的密度修正进行讨论。由于气体介质的粘度很小，故而讨论时略去粘度影响。实践证明，这不影响修正后的精度。
电磁流量计ModBus通讯协议 一、通讯协议内容 1.电磁流量计通用通讯协议（V77） 电磁流量计的 Modbus 协议采用 04 号功能码读取数据，串口参数为： 1 位起始位 8 位数据位 1 位停止位 N 无校验。 表2-1 V77协议寄存器表
2.电磁流量计热冷表通讯协议（L-mag_H） 电磁流量计的 Modbus 协议采用 04 号功能码读取数据，串口参数为： 1 位起始位 8 位数据位 1 位停止位 N 无校验。
3.电池供电电磁流量计通讯协议（W803C） 电磁流量计的 Modbus 协议采用 04 号功能码读取数据，串口参数为： 1 位起始位 8 位数据位 1 位停止位 N 无校验。
二、数据解析 1.Float Inverse解析 瞬时流量、瞬时流速、流体点导比、流量百分比等数据为Float Inverse格式，采用IEEE754 32位浮点数格式，其结构如下： 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： 假设，流量计回复的数据为 C4 1C 60 00 由上述公式可计算当前瞬时流量为： 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 = -625.5 故C4 1C 60 00代表的值为-625.5。 ) 1( 2 )1 () 127 (M V E S+ - =-
超声波气体流量计基本原理介绍 超声波流量计一般可分为两大类：传播时间式超声波流量计和多普勒超声波流量计。在含有悬浮粒子的流动流体中，可以利用声学多普勒效应测量多普勒频移来确定媒质流速v，这种方法称为超声波多普勒法。 因为目前市场上的超声气体流量计产品都是传播时间式超声波流量计，所以下文将重点阐述传播时间式超声波流量计的原理。当超声波在流动的媒质中传播时，相对于固定坐标系统，超声波速度与在静止媒质中的传播速度有所不同，其变化值与媒质流速有关。因此根据超声波速度的变化量可以求出媒质的流速，传播时间式超声波流量计就是根据这一原理设计而成的。超声波流量计由两大部分组成：测量变换器部分和电子电路部分。 测量变换器又称为换能器，包括超声波发射器、接收器、声楔以及相应的机械连接组件等。 电子电路包括超声波的发射、接收电路，信号处理电路，流量数据指示或输出电路等。 超声波传播时间法测量流量的原理 时差法是通过测量超声波脉冲顺流和逆流的传播时间差来得到媒质流速的一种方法。参看图1-1，在管道两侧分别装置有两个收发通用型超声波换能器R 和T,管道中的媒质以速度u向前流动。
Fig.1-1管道内流速断面和超声射线的轨迹 图中的两个换能器在发射、接收状态交替工作，当T 发射R 接收时称为顺流发射状态，反之，R 发射T 接收时称为逆流发射状态。设顺流发射时超声脉冲的传播时间为1t ，而逆流发射时超声脉冲的传播时间为2t ，则有 ???????+-=++=τθθτθθcos sin /cos sin /2221u c D t u c D t （1-1） 式中，u 为管道中媒质流速，2c 为超声波在静止媒质中的声速，e c l ττ+=1 12；这里1l 为声楔(O-P)或(B-C)之长度，1c 为超声波在管壁中的声速，1 1c l 为超声脉冲通过声楔的时间，e τ为电路延迟时间。 考虑到一般情况下22c >>2u ,根据1-1式可以得到流速的计算公式： ???? ??-???????+=1222 112sin sin 1t t D c D u θθτ （1-2） 根据1－2式可以得出管道内流体中的声速的计算公式：
淮安嘉可自动化仪表有限公司 超声波流量计的应用 现阶段，我国流量测量技术的发展越来越快，各种先进的流量仪表也已经有效地应用于工业生产当中，但是不同的流量仪表其使用性能具有一定的差异性，适用范围也各不相同，而超声波流量计则可以广泛地应用于各类场合，并且适用于农业、污水处理等多个领域。 1、超声波流量计工作原理 在流体传播过程中，超声脉冲的速度一般会和流体速度有着密切的联系，也就是顺流速度大于逆流速度，脉冲传播如果存在较大的时间差，其流量也会随之增大。因此，才可以进行流量测量。在进行操作时，无论是上游还是下游的传感器，都会发射出一定的超声波脉冲，但是二者有所不同，主要表现为一个为逆流，而另一个为顺流。受到流体影响，两束脉冲到达换能器的时间也会具有一定的差异性。但是因为二者实际路径一致，所以传输时间的差异也可以表现出流体的实际流速。应用时差法进行测量时，需要将两个传感器用于发射和接收信号。将传感器设置在管线时，二者会实施声信号通讯，在进行工作时，则会进行发射和接收。如果管内流体处于静止状态，则顺流、逆流的传播时间保持一致。如果液体处于流动状态，则顺流信号进行传播时，时间会低于逆流。在此过程中，顺流、逆流进行传播时，其时间差和实际流速呈现为正比状态。 2、超声波流量计特点
淮安嘉可自动化仪表有限公司 在使用超声波流量计时，无需进行接触，同时在流体中没有阻碍件存在，不会对流束产生任何影响，同时也不会造成任何压力损失，能够有效的应用于不同的流体，尤其是黏度较高、腐蚀性较强的流量。除此之外，超声波流量计也可以有效的应用于气体流量，针对大口径流量进行测量时具有良好的优势特征。但该流量计也存在着缺点，在其对流体温度进行测量时，容易受到耦合材料的影响。除此之外，超声波流量计在进行实际测量时，其线路十分复杂。
转子流量计的原理及计算 1概述 转子流量计(Rotometer)，又称浮子流量计(FloatTypeFlowmeter)，在工业中得到广泛的应用。它可测量液体、气体和蒸气的流量，宜测中小管径(DN4~250)的流量。压力损失小且恒定，测量范围比较宽，量程比1:10，工作可靠且刻度线性，使用维修方便，对仪表前后直管段长度要求不高。其测量精确度为±2%左右，受被测液体的密度、粘度、纯净度以及温度、压力的影响，也受安装垂直度的影响。玻璃管浮子流量计结构简单，成本低，易制成防腐蚀性仪表，但其强度低。金属管浮子流量计可输出标准信号，耐高压，能实现流量的指示、积算、记录、控制和报警等多种功能。 1.1 原理及结构 1.1.1 冲量定理及应用 设一物体的质量为m，作用其上的力为F，实际上流体的速度v，物体变化路程为L。那么根据冲量定理可推出 (1)
1.1.2 测量原理及结构 如果将阻挡体置于直立且具有锥度(上大下小)的管道中，就形成转子式的流量计，它的工作原理如图1所示。 当流量增加时，转子接受流体自下而上的冲力将增加，因而被冲向上方，一到达上面，由于流通截面增加，流速减小，冲力也随之减小。当冲力和差压对转子截面构成的作用力以及粘滞摩擦力等的合力与转子本身在流体中重量相等时，转子即处于一平衡状态，不再上升或下降，这个位置就表示新的流量值。 1.2 计算公式 设转子的显示重量为Wf(N)，流体对转子的作用力为F(N)，锥形管与转子间环形截面为Sa(m2)，转子处最大截面积为Sf(m2)，转子体积Vf(m3)，转子密度为ρf(Kg/m3)，转子长度为L(m)，流体介质的密
电磁流量计Modbus通讯协议（版本号：W800-M V1） 2010年12月10日
通讯协议针对L-mag电磁流量计工业应用设计，版本：Lmag-BV1，该版本主要用于实时数据采集、流量测量、流量累计控制及部分参数的修改。 一、主机系统通讯部件要求 1.国际标准RS-485通讯接口部件或国际标准RS-232通讯接口部件，不小于11 Bytes 的通信缓冲区（FIFO），支持1200、2400、4800、9600、19200通讯波特率，支持半双工通讯模式。通讯程序应允许FIFO，从机要求主机FIFO不小于11Bytes。 二、协议结构 Lmag-BV1协议遵从基本开放系统互连（OSI）参考模型，基本开放系统互连参照模型提供通讯系统基本结构和要素，但Lmag-BV1协议使用简化的OSI参照模型，仅采用1、2和7层。 基本开放系统互连参考模型 层号层名功能L-magCP V3.4 7 应用层L-magCP 命令 6 表示层 5 会话层 4 传输层 3 网络层 2 链路层数据链路连接L-mag CP Link 1 物理层设备连接RS-485、RS-232 三、L-mag BV1物理结构 L-mag电磁流量计的RS-485通讯接口在物理结构上采用电气隔离方式，隔离电压1500伏。通讯数据传输接口为半双工方式，标准通讯速率大于250khz，通讯方向转换时间3.5uS。通讯接口电气标准遵从RS-485国际标准。 Lmag-BV1可用于星型式网络结构和总线式网络结构。标准通讯连接介质为屏蔽双绞线。 四、Modbus协议RTU消息帧定义 数据通讯由主机发起，主机首先发送RTU消息帧，消息帧发送至少要以3.5个字符时间的停顿间隔开始（如下图的T1-T2-T3-T4所示）。传输的第一个字节是设备地址。可以使用的传输字符是十六进制的0...9,A...F。所有的从设备不断侦测网络总线，包括停顿间隔时间内。当第一个地址字节接收到，每个设备都进行解码以判断是否发往自己的。在最后一个传输字符之后，一个至少3.5个字符时间的停顿标定了消息的结束。一个新的消息可在此停顿后开始。 整个消息帧必须作为一连续的流转输。如果在帧完成之前有超过1.5个字符时间的停顿时间，接收设备将刷新不完整的消息并假定下一字节是一个新消息
超声波流量计原理及应用 超声波流量计原理及应用 吐尔逊古丽 （独山子石化公司炼油厂仪表车间新疆独山子833600 ） 摘要：超声波流量计广泛应用于我厂各生产装置，其检测的介质有水、烃类、碱液等。我厂采用的超声波流量计有国产、国外的多种型号和规格。和传统的机械式流量仪表、电磁式流量仪表相比它的计量精度高、对管径的适应性强、非接触流体、使用方便、易于数字化管理等等。文章讨论了利用超声波流量计测量液体流量的有关问题，重点阐明了超声波流量计的测量原理、分类，安装、使用。
一.超声波流量计原理： 超声波流量计广泛应用于我厂各生产装置，其检测的介质有水、烃类、碱液等。我厂采用的超声波流量计有国产、国外的多种型号和规格。 超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声 波就可以检 测出流体的流速，从而换算成流量。它与水位计联动可进行敞开水流的流量测量。使用超声波流量比不用在流体中安装测量元件故不会改变流体的流动状态，不产生附加阻力，仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行因而是一种理想的节能型流量计。 超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成。超声波发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，接收器接收到的超声波信号，经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表进行显示和积算。这样就实现了流量的检测和显示。
另外，超声测量仪表的流量测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响，又可制成非接触及便携式测量仪表，故可解决其它类型仪表所难以测量的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。 超声波流量计的电子线路包括发射、接收、信号处理和显示电路。测得的瞬时流量和累积流量值用数字量或模拟量显示。 二、超声波流量计特点： 优点：它是一种非接触式流量测量仪表，可测量液体、气体介质的体积流量，除具有电磁流量计的优点（无压力损失、不干扰流场、能测量强腐蚀性介质、含杂质污物的介质等）夕卜，还可测量非导电介质的流量，而且不受流体压力、温度、粘度、密度的影响；通用性好，同一台表可测不同口径的管道内的介质流量；安装维修方便，不需要切断流体，不影响管道内流体的正常流通。安装时不需要阀门、法兰、旁通管等；特别适用于大口径管道的流量测量，由于没有压力损失，节能效果显著。 缺点：安装时不能离震动原太近，容易影响探头的测量；在测量水的流量时， 由于水常时间在管道中容易产生水垢，对探头信号强度有影响；还不能测量悬浮. 三?超声波的分类 超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。根据检测的方式，可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。超声波流量计的各类很多，依照不同的分类方法，可以分为不同类型的超声波流量计。除了
研发中心 流量计通讯协议 版本：V1.0.0 唐山海森电子股份有限公司 2014年10月
文档说明
目录 文档说明 (2) 一、协议简介 (4) 二、帧格式 (4) 1. 写单一寄存器 (4) 2. 写多个寄存器 (4) 2.1写多个寄存器正常回复 (5) 2.2写多个寄存器错误回复 (5) 3. 读多个寄存器 (5) 3.1读多个寄存器正常回复 (5) 3.2读多个寄存器错误回复 (5) 三、具体协议 (6) 1．读数据 (6) 1.1读累计流量和瞬时流量 (6) 1.2读公式系数 (6) 2．写数据 (7) 2.1 写流量计版本号 (10) 2.2写从设备地址................................ 错误！未定义书签。 2.3写公式系数............................... 错误！未定义书签。 3．控制器寄存器地址表 (13)
一、协议简介 网关控制器通讯协议为Modbus协议的MODBUS-RTU格式。控制器暂支持Modbus的03（读多个寄存器）、06（写单一寄存器）以及10（写多个寄存器）三种功能码。 二、帧格式 1.写单一寄存器 1.1 写单一寄存器正常回复 1.2写单一寄存器错误回复 2.写多个寄存器
2.1写多个寄存器正常回复 2.2写多个寄存器错误回复 3.读多个寄存器 3.1读多个寄存器正常回复 3.2读多个寄存器错误回复
三、具体协议 1．读数据 1.1读累计流量和瞬时流量 a)控制器发送数据： b)流量计回复数据 数据： 流量计回复错误： 例如：控制器发送：01 03 00 09 00 04 94 0B 流量计回复：01 03 08 00 00 B4 41 4E 8A 88 40 E3 5E 错误回复：01 83 01 80 F0
埃尔斯特超声波流量计介绍
题 目:超声波流量计的介绍、应用及最新技术
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奉 新
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超声流量计的定义
国标GB/T 18604： 利用超声在流体中的传播特性来测量流量的流量计。超 声流量计通常由1个或多个超声换能器和设备组成，根据 他们所产生或接收到的超声信号推导出流量测量值并把 该信号转换为正比于流量标准化输出信号。在流动气体 内的相同行程内，用顺流和逆流传播的2个超声信号的传 播时间差来确定沿声道的气体平均流速所进行的气体流 量测量方法称之为传播时间法。
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超声波流量计的国际和中国标准和规范 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ISO17089 AGA Report No.9 EN 14236 OIML R137 GB/T 18604 GB/T 18604修订版 AGA 10 – 声速比对 JJG 1030-2007 超声波流量计检定规范 行业标准和企业标准
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超声波流量计优点
? 精度高（0.3%-0.5%），重复性高， ? 量程比很宽1:40-1:200,流速范围：0.2-30 m/s ? 可测量双向流 ，可精确测定脉动流 ? 无压损，对压力的很大变化不敏感 ? 对沉积物不敏感，无可动部件，免维护 ? 重量轻，占用空间少 ? 不存在磨损，无示值漂移现象 ? 可带压更换传感器，且更换后无需重新标定 ? 具自诊断功能（AGC-level；AGC-limit；采样率；接收率） ? 对上下游直管段要求较短
奉 新
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1引言 近几年来，随着电子技术、数字技术和声楔材料等技术的发展，利用超声波脉冲测量流体流量的技术发展很快。基于不同原理，适用于不同场合的各种形式的超声波流量计已相继出现，其应用领域涉及到工农业、水利、水电等部门，正日趋成为测流工作的首选工具。 2超声波流量计的测量原理 超声波流量计常用的测量方法为传播速度差法、多普勒法等。传播速度差法又包括直接时差法、相差法和频差法。其基本原理都是测量超声波脉冲顺水流和逆水流时速度之差来反映流体的流速，从而测出流量；多普勒法的基本原理则是应用声波中的多普勒效应测得顺水流和逆水流的频差来反映流体的流速从而得出流量。 2.1时差法测量原理 时差法测量流体流量的原理如图1所示。它利用声波在流体中传播时因流体流动方向不同而传播速度不同的特点,测量它的顺流传播时间t1和逆流传播时间t2的差值,从而计算流体流动的速度和流量。 图1超声波流量计测流原理图 设静止流体中声速为c，流体流动速度为v，把一组换能器P1、P2与管渠轴线安装成θ角，换能器的距离为L。从P1到P2顺流发射时，声波传播时间t1为： 从P2到P1逆流发射时，声波的传播时间t2为：
一般c>>v，则时差为： 单声道测试系统只适用于小型渠道水位和流速变化不大的场合。大型渠道水面宽、水深大，其流速纵横变化也较大，须采用多声道超声波测流才能获得准确的流量值，见图2。应用公式(5)、(6)可测得流量Q。 以上各式中：d为垂直于水流方向上两换能器之间水平投影的距离，为声道数，S为两声道之间的过水断面面积。 图2多声道超声波流量计测流原理图 2.2多普勒法测量原理 多普勒法测量原理，是依据声波中的多普勒效应，检测其多普勒频率差。超声波发生器为一固定声源，随流体以同速度运动的固体颗粒与声源有相对运动，该固体颗粒可把入射的超声波反射回接收器。入射声波与反射声波之间的频率差就是由于流体中固体颗粒运动而产生的声波多普勒频移。由于这个频率差正比于流体流速，所以通过测量频率差就可以求得流速，进而可以得到流体流量，如图3。
官方网址http://biz.doczj.com/doc/2615323430.html, 艾托利尔超声波流量计MODBUS通讯协议 艾托利尔超声波流量计MODBUS通讯协议是怎样的呢？成都永浩机电工程技术有限公司做了以下说明，供大家参考：
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电磁流量计转换器 通讯协议 2012-10-12
目录 一、概述................................................................................................. - 2 - 二、网络结构及接线................................................................................ - 3 - 三、Modbus协议RTU帧格式 .............................................................. - 3 - 四、Modbus协议命令编码定义............................................................. - 5 - 五、电磁流量计MODBUS寄存器定义 ................................................... - 6 - 1. 电磁流量计MODBUS寄存器地址定义............................................... - 6 - 2.PLC地址设置说明................................................................................ - 7 - 3.组态王地址设置说明............................................................................. - 8 -4．数据含义说明 .................................................................................... - 8 -六、通讯数据解析................................................................................. - 10 -1读瞬时流量 ........................................................................................ - 10 -2.读瞬时流速：..................................................................................... - 11 -3读累积流量 ........................................................................................ - 12 - 5.读总量流量单位 ................................................................................. - 13 - 6.读报警状态 ........................................................................................ - 14 - 七、应用举例........................................................................................ - 14 -
超声波流量计的研究与应用 发表时间：2017-11-24T14:18:34.903Z 来源：《防护工程》2017年第17期作者：宋皎 [导读] 超声波流量计是近十几年来随着集成电路技术的发展才出现的一种非接触式仪表。 南京钢铁股份有限公司江苏南京 210031 摘要：超声波流量计属于一种应用在体积流量测试方面的设备。其具有几个方面的特点，设备并不需要插入到任何被测试流体之中，并不会对流体速度产生任何影响，更加不会影响流体压力，可以应用在任何液体之中，包括具有高粘度以及腐蚀性液体之中。非导电性等相关液体流量监测同样始终本流量计。基于上述中此类型优势，超声波流量计的实际发展进程较快，已经成为了当前最为常见的测试流量计类型。希望通过本研究能对未来超声波流量计的应用与发展提供借鉴和帮助。 关键词：超声波流量计；应用 引言 超声波流量计是近十几年来随着集成电路技术的发展才出现的一种非接触式仪表，适于测量不易接触、观察的流体以及大管径流量。使用超声波流量计，不用在流体中安装测量元件，故不会改变流体的流动状态，不产生附加阻力，仪表的安装及检修均可在不影响生产管线运行的情况下进行，因而是一种理想的节能型流量计。 1影响超声波流量计量准确性的主要因素 1.1噪音 水质输气站场中由于气流速度快，弯头、阀门等各类阻流管件的存在，会产生一定的噪声，在计量装置设计和安装的时候已经充分考虑。但是现场因为工况条件的变化，如流量、压力和温度等，压缩机不同功率下的噪声震动等不能预见的各类因素产生的噪声仍然使超声波流量计在现场使用过程中受到噪声的影响。超声波流量计对降压元件产生的噪声尤其敏感，甚至有些低噪声阀门比调压阀对超声波流量计产生的影响还要大，这是因为采用了低噪声技术的阀门将噪音频率调整至人耳听力不敏感的高频范围（２０ｋＨｚ）以上，该频率范围恰好与超声波流量计超声频率重合，对超声波流量计造成较大影响。 1.2水质杂质 水质流过超声波流量计时，水、硫化铁粉末等杂质逐渐堆积在流量计表体管道内或超声波探头上，都会影响超声波流量计的准确度，附着在超声波探头表面的杂质缩短了超声波在管道内的传输时间，影响了超声波探头的敏感性，同时由于杂质的附着，计量撬的上游直管段表面粗糙度变化或整流板堵塞引起气体流态发生变化，从而影响流量计的准确度和稳定性。实验研究表明：脏污可对某些流量计流量输出带来0.3％或更大的偏差。 1.3气体组分 根据超声波流量计量系统工况流量与标况流量的转换公式可知，在水质贸易计量中需要利用压缩因子将水质的工况流量转换为标况流量，而工况下的压缩因子则需利用气体分析设备，如色谱分析仪等分析结果计算获得。气体组分检测是否准确及时，直接影响着超声波计量系统的计量准确性。在实际生产中，部分场站的气体分析设备未接入流量计算机，失去了气体分析设备的主要作用，同时在未配备气体分析设备的场站也存在着气体组分更新不及时现象，在多气源的计量站，影响更为明显。实验研究发现：由于输气干线组分变化造成超声流量计的标准参比条件下体积流量偏差最高可达0.6％。 2超声波流量计的应用 2.1多普勒法原则下的超声波流量计 多普勒法主要是一种应用了声学多普勒工作原理对流体实施测量的一种特殊方法。多普勒效应强调生源以及目标发生相对运动过程中，产生的频率上的改变情况。通过频率变化正比于运动目标和静止发射设备之间的相对速度完成判断。多谱勒式超声波流量计，只能用于测量含有适量能反射超声波信号的颗粒或气泡的流体。在确定超声波流量计的过程中，首先需要结合被测量流体实际情况与特质进行分析，完成初型判断，但是，涉及到所有厂家的多种技术特点，作为工程设计人员还应该进行综合判断，同时，还要考虑项目的统一性，价格因素等，最终选取合适的流量计类型。 2.2气体(时差)超声流量计 气体超声流量计是安装在流动气体管道上，通过检测气体流动时对超声束(或超声脉冲)的作用，以测量气体体积流量的仪表。随着我国长距离大口径输气管道的建设和发展，气体超声波流量计因其计量精度高、对管径的适应性强、非接触流体、使用方便、易于数字化管理等优于传统型流量计的特点，逐渐在我国水质管道计量中逐渐普及起来。 超声脉冲穿过管道如同渡船渡过河流。如果气体没有流动，声波将以相同速度向两个方向传播。当管道中的气体流速不为零时，沿气流方向顺流传播的脉冲将加快速度，而逆流传播的脉冲将减慢。因此，相对于没有气流的情况，顺流传播的时间t。将缩短，逆流传播的时间t。会增长，这两个传播时间都由电子部件进行测量。根据这两个传播时间，可以计算测得的流速。 超声波流量计的安装要求如下： （1）超声波流量计传感单元安装时需在管道停运状态完成，一般设计为两路支线分别切换进行安装； （2）测量仪表的传感单元尺寸必须与管输内外径相一，其误差应控制在±1%以内，以免安装产生偏差； （3）为了能够有效避免换能器声波表面受颗粒或空气干扰，超声波流量计传感单元最好选在与水平方向450的范围内安装，尽量避免干扰。此外，在水质含液较多的场合，气体超声波流量计及其计量管段的安装位置不应低于其上下游管道，使得水质中凝析出来的液体能够随气流被带走，不在气体超声波流量计处堆积，造成计量故障； （4）上下游应保证有必要的直管段，上游直管段最少10D，下游直管段至少为5D； （5）超声波流量计安装需要前后避开阻力构件如（弯头、阀门、变径处），如在垂直管道安装，其换能器的安装位需在上游弯管的弯轴平面内，以获得弯管流场畸变后较接近的平均值；
AFLD电磁流量计Modbus通讯协议 通讯协议针对L-mag电磁流量计工业应用设计，版本：Lmag-BV1，该版本主要用于实时数据采集、流量测量、流量累计控制及部分参数的修改。 一、主机系统通讯部件要求 1.国际标准RS-485/232通讯接口部件或国际标准RS-232通讯接口部件，不小于11 Bytes 的通信缓冲区（FIFO），支持1200、2400、4800、9600、19200通讯波特率，支持半双工通讯模式。通讯程序应允许FIFO，从机要求主机FIFO不小于11Bytes。 二、协议结构 Lmag-BV1协议遵从基本开放系统互连（OSI）参考模型，基本开放系统互连参照模型提供通讯系统基本结构和要素，但Lmag-BV1协议使用简化的OSI 参照模型，仅采用1、2和7层。 基本开放系统互连参考模型
三、L-magCP V3.4物理结构 L-mag电磁流量计的RS-485/232接口在物理结构上采用电气隔离方式，隔离电压1500伏。通讯数据传输接口为半双工方式，标准通讯速率大于250khz，通讯方向转换时间3.5uS。通讯接口电气标准遵从RS-485国际标准。 Lmag-BV1可用于星型式网络结构和总线式网络结构。标准通讯连接介质为屏蔽双绞线。 四、Modbus协议RTU消息帧定义 数据通讯由主机发起，主机首先发送RTU消息帧，消息帧发送至少要以3.5个字符时间的停顿间隔开始（如下图的T1-T2-T3-T4所示）。传输的第一个字节是设备地址。可以使用的传输字符是十六进制的0...9,A...F。所有的从设备不断侦测网络总线，包括停顿间隔时间内。当第一个地址字节接收到，每个设备都进行解码以判断是否发往自己的。在最后一个传输字符之后，一个至少3.5个字符时间的停顿标定了消息的结束。一个新的消息可在此停顿后开始。 整个消息帧必须作为一连续的流转输。如果在帧完成之前有超过1.5个字符时间的停顿时间，接收设备将刷新不完整的消息并假定下一字节是一个新消息
超声波气体流量计与孔板流量计的深度对比 石油和天然气在我国能源构成中，始终处于主导地位，其运输方式仍然离不开长输和集输管道工程。在石油和天然气采集与运输过程中，孔板流量计，特别是高级孔板阀在其中处于绝对的统治地位。随着国内石油天然气事业的大规模发展，对于高压、大流量的计量的需求也旺盛起来，孔板流量计由于自身结构的限制其局限性就很明显了。 近来以来，一些新型的流量计也在国内市场崭露头角，并取得一系列成功经验。最值得一提的是超声波流量计在高压、大流量场合具有明显优势，大有取代高级孔板阀之势。下面，对比一下孔板流量计与超声气体波流量计之间的区别，一起来看看吧！ 一、技术性能的比较 1.量程比 由于结构特点，孔板流量计是通过节流件来完成测量的，所以其量程比通常只有1:3，最高可达1:10，而超声波流量计没有任何阻流件，其量程比可达1:200。这两个数据表明：如果实现一种测量方案，假定其流量范围是从1m3/h~40m3/h，使用超声波气体流量计只需要一路工艺计量回路就可以实现，如果采用孔板流量计，需要多路才能实现。 2.压损 由于孔板流量计的结构有阻流件，超声波气体流量计没有阻流件，那么显而易见：孔板流量计的压损很大，超声波流气体量计压损实际可以忽略不计。 节流装置能耗计算如下： 以下以1个典型用户用气参数进行能耗计算：用气量160×104m3/d，用气压力0.6MPa。 节流装置压力损失计算式：（最大刻度差压50kPa、β=0.68） δP=（1-0.24β-0.52β2-0.16β3）ΔP =0.5486×50 =27.43kPa 节流装置能耗计算式：（压缩机效率η=0.8） W=δp×QV/η =27430×18.5185/0.8 =634953W
超声波流量计原理及应用
超声波流量计原理及应用 吐尔逊古丽 (独山子石化公司炼油厂仪表车间新疆独山子 833600 ) 摘要：超声波流量计广泛应用于我厂各生产装置，其检测的介质有水、烃类、碱液等。我厂采用的超声波流量计有国产、国外的多种型号和规格。和传统的机械式流量仪表、电磁式流量仪表相比它的计量精度高、对管径的适应性强、非接触流体、使用方便、易于数字化管理等等。文章讨论了利用超声波流量计测量液体流量的有关问题，重点阐明了超声波流量计的测量原理、分类，安装、使用。 一. 超声波流量计原理： 超声波流量计广泛应用于我厂各生产装置，其检测的介质有水、烃类、碱液等。 我厂采用的超声波流量计有国产、国外的多种型号和规格。 超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检 测出流体的流速，从而换算成流量。它与水位计联动可进行敞开水流的流量测量。使用超声波流量比不用在流体中安装测量元件故不会改变流体的流动状态，不产生附加阻力，仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行因而是一种理想的节能型流量计。 超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成。超声波发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，接收器接收到的超声波信号，经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表进行显示和积算。这样就实现了流量的检测和显示。
按声道数目，按性能，根据使用场合不同等等。 目前通常采用两种类型的超声波流量计，一种为多普勒超声波流量计，另一类为时差式超声波流量计。多普勒型是利用相位差法测量流速，即某一已知频率的声波在流体中运动，由于液体本身有一运动速度，导致超声波在两接收器（或发射器）之间的频率或相位发生相对变化，通过测量这一相对变化就可获得液体速度；时差型是利用时间差法测量流速，即某一速度的声波由于流体流动而使得其在两接收器（或发射器）之间传播时间发生变化，通过测量这一相对变化就可获得流体流速。我厂多为采用的是时差式超声波流量计，下面简单介绍一下这两种类型超声波流量计，具体测量方法。 1.多谱勒式超声波流量计 换能器1发射频率为f 1 的超声波信号，经过管道内液体中的悬浮颗粒或气泡后，频率发生 偏移，以f 2 的频率反射到换能器2，这就是多谱 勒将就，f 2与f 1 之差即为多谱勒频差 f d 。设流体流速为v，超声波声速为c， 多谱勒频移f d 正比于流体流速v，即
超声波明渠流量计MODBUS通讯协议 V1.4版 MODBUS—RTU方式通讯协议 1、硬件采用RS—485，主从式半双工通讯，主机呼叫从机地址，从机应答方式通讯。 2、数据帧10位，1个起始位，8个数据位，1个停止位，无校验。 波特率：1200 2400 4800 9600（默认为9600） 3、功能码03H：读寄存器值 第1字节ADR：从机地址码（=001~254） 第2字节03H：读寄存器值功能码 第3、4字节：要读的寄存器开始地址 第5、6字节：要读的寄存器数量 第7、8字节：从字节1到6的CRC16校验 第1字节ADR：从机地址码（=001~254） 第2字节03H：返回读功能码 第3字节：从4到M（包括4及M）的字节总数 第4到M字节：寄存器数据 第M+1、M+2字节：从字节1到M的CRC16校验 当从机接收错误时，从机回送： 第1字节ADR：从机地址码（=001~254） 第1字节83H：读寄存器值出错 第3字节信息码：见信息码表 第4、5字节：从字节1到3的CRC16校验
4、功能码06H ：写单个寄存器值 第1字节 ADR ：从机地址码（=001~254） 第1字节 86H ： 写寄存器值出错功能码 第3字节 信息码：见信息码表 第4、5字节：从字节 1到3的CRC16校验 5、功能码10H ：连续写多个寄存器值 第1字节 ADR ：从机地址码（=001~254） 第1字节 90H ： 写寄存器值出错功能码 第3字节 信息码：见信息码表 第4、5字节：从字节1到3的CRC16校验
6、寄存器定义表：（注：寄存器地址编码为16进制）
MBmag电磁流量计 网络通讯协议（MBmagCP V4.2 及MBmagCS V4.2） 2007年3月
第一部分电磁流量计网络通讯协议 （MBmagCP V4.2） 通讯协议针对电磁流量计工业应用设计，版本：MBmagCP V4.2，该版本主要用于实时数据采集、流量测量及流量累计控制。 一、主机系统通讯部件要求 国际标准RS-485通讯接口部件，不小于10 Bytes 的通信缓冲区（FIFO），支持600、1200、2400、4800、9600、14400通讯波特率，支持半双工通讯模式。通讯程序应允许FIFO，从机要求主机FIFO不小于10Bytes。 二、协议结构 MBmagCP V4.2协议遵从基本开放系统互连（OSI）参考模型，基本开放系统互连参照模型提供通讯系统基本结构和要素，但MBmagCP V4.2协议使用简化的OSI参照模型，仅采用1、2和7层。 基本开放系统互连参考模型 层号层名功能MBmagCP V4.2 7 应用层MBmagCP 命令 6 表示层 5 会话层 4 传输层 3 网络层 2 链路层数据链路连接MBmagCP Link 1 物理层设备连接RS-485 三、MBmagCP V4.2物理结构 MBmag 电磁流量计的网络通讯接口为半双工方式，标准通讯速率大于250khz，通讯方向转换时间3.5uS。通讯接口电气标准遵从RS232/RS485国际标准。 MBmagCP V4.2协议可用于星型式网络结构和总线式网络结构。标准通讯连接介质为屏蔽双绞线。 四、MBmagCP V4.2主机信息结构 MBmagCP V4.2协议为主从扫描式通讯协议，每次通讯过程均由主机发起，然后从机进行响应，回传规定的信息，完成一次通讯过程。 主机至从机信息结构 起始码(0x2A) 地址码功能码结束码(0x2E)
气体超声波流量计─天然气流量计量的发展趋势 应用超声波原理测量流量始于1928年，而进入实用阶段约在20世纪70年代，但仍限于测量液体。用于测量气体流量约在90年代，至今不到10年。由于气体超声波流量计具有许多传统流量计（孔板、涡轮、涡街……等）无法相比的突出优点（见表1），在天然气流量计量领域中，它犹如一颗耀眼的新星，备受国内外工程技术界的关注。2000年6月在巴西召开的“FOLMEKO2000第十届流量测量国际学术讨论会”上，重点讨论了超声波流量计，该方面的论文数占论文总数的29.4%，接近1/3；而历届讨论最多的有关差压式的论文数仅占17.6%，不再成为热点。从发展趋势来看，由于超声波流量计具有精确度高、性能稳定可靠、量程比大、管道中无检测件等特点，在工程应用及国际贸易中，大有后来居上取代传统流量仪表的趋势。目前，美国、英国、荷兰、德国、加拿大、俄罗斯等10余个国家已批准它为天然气贸易输送系统的计量仪表。据了解，我国也正对此进行技术谁，制定了标准。仅以我国四大世纪工程之一的西气东输工程为例，经多次流量计量论证，已将气体超声波流量计作为流量计量的首选仪表。据估算，该项目一期工程对检测控制仪表的投资将达到100亿元左右。流量计量是整个工程中重要的检测参数，初步估计，管道为DN150~1000的大中型天然气输配计量站约数百个，DN100以下的流量计量所需仪表将以万计，流量计量投资约10亿元左右。这个巨大的市场对于仪表生产厂商来说，真是千载难逢！
表1 流量计的性能比较 二原理 1.流速测量 目前用超声波法来测气体流量，时差法几乎是唯一的选择。 其测量原理如图1所示，A、B是安装在管道上的两个换能器（Transducer）,既可发射又可接受超声波。A牌上游，B牌下游，两者轴向距离为X，声道长度为L。从A向B发出的超声波顺流向到达B所需时间：