隧道能見度檢測儀說明及MODBUS通訊設(shè)置

1、隧道VICO檢測儀WORKING WITH TUNNEL SENSORS一、儀器部件及配件清單1、信號發(fā)射機(jī)（帶電器接線盒） 2、信號接收機(jī) 3、壁裝支架二、儀器設(shè)備安裝2.1 儀器工作原理簡述透射式隧道煙霧濃度檢測儀利用了光在大氣中傳播受到大氣衰減的原理進(jìn) 行測試。通過光發(fā)射機(jī)發(fā)出光信號，在不同的隧道大氣條件下，經(jīng)過大氣信道對 光信號的衰減后，由光接收機(jī)接收，經(jīng)過CPU對信號進(jìn)行計(jì)算處理，給出隧道 各種環(huán)境下的VI值和co值。2.2 煙霧濃度檢測儀外形及尺寸平面圖三.安裝步驟所有部件、線纜、接頭均在工廠裝配成套，分為發(fā)射端/接收端、反射端、 電器接線盒及壁裝支架部份?，F(xiàn)場只需要固定支架。3.

2、1 電路安裝設(shè)置支持220V供電,布置4*lm2RWP屏蔽線用于信號輸出，供電電纜為 3*2.5m2標(biāo)準(zhǔn)電纜且可靠接地。3.2 支架安裝支架安裝要求上表面在同一水平面，與地面平行，保證安裝后不會產(chǎn)生位 移。支架中心距為：基線L根據(jù)訂貨要求L=3米。支架由8顆MIOxlOO鋼膨 脹螺栓固定于隧道墻面，建議安裝高度3米（如下圖）。3.3 發(fā)射、接收機(jī)安裝在支架安裝完成后，取出發(fā)射機(jī)和接收機(jī)相對安放于支架上，分別擰入4顆 M8*40內(nèi)六角螺栓和墊圈，先不擰緊。3.4 線纜連接3.4.1 通訊電纜由現(xiàn)場技術(shù)人員連接3.4.2 電源輸入按下圖所示接入AC220V 50Hz交流電源。343數(shù)據(jù)輸出：該儀器

3、具有3種數(shù)據(jù)輸出接口：1、VI/CO兩路4 - 20mA電流環(huán)輸出；2、RS485 輸出；3、一組繼電器輸出。電源及迫訊按紇盒早9ncrjb/ 1-RS485 DA +心就*出2-RS485 DB-8T （大）9N（）470mA端環(huán)那1 r-VI/COL5-C04AC220V%MA6-R?lay?-R?lay10-PEcM）、設(shè)備調(diào)試4.1 初調(diào)目測，使接收機(jī)/發(fā)射機(jī)與反射機(jī)，大致在一條直線上。4.2 精調(diào)檢查線纜連接無誤后，接通電源，系統(tǒng)開始初始化。肉眼觀察當(dāng)發(fā)射機(jī)有 白色光束發(fā)出后（該光束不會對人眼造成任何損傷），將光束導(dǎo)入反射端（光 斑直徑大于鏡筒直徑1CM ）,擰緊發(fā)射端上下兩顆螺栓，

4、調(diào)節(jié)左右兩顆螺 栓，當(dāng)光斑均勻分布在鏡筒周圍后即可擰緊發(fā)射端左右兩顆螺栓。這時(shí),發(fā) 射端，基本固定（如下圖1按上述步驟調(diào)節(jié)反射端，兩端可反復(fù)幾次，確認(rèn)兩邊光斑都均勻分布在鏡 筒周圍后鎖緊所有螺栓。光線較暗時(shí)調(diào)整比較方便，觀察反射端光斑均勻分 布在發(fā)射端鏡筒周圍后對設(shè)備進(jìn)行滿刻度標(biāo)定（具體步驟由專業(yè)人員操作4.3 VI 與 CO 值VI為煙霧濃度值，單位l/m(l/米);xxxE-x 1/m表示煙霧濃度z E-x 為科學(xué)計(jì)數(shù)，表示10的一次方。CO為一氧化碳值，單位PPM。五、電流輸出420MA對應(yīng)關(guān)系5.1.電壓和電流環(huán)負(fù)載對應(yīng)曲線圖(如右圖)5.2電流轉(zhuǎn)換參數(shù)對照表煙霧濃度(1/m )輸出電

5、流(420mA )04.03.5E-0220.0煙霧濃度和輸出電流呈線性關(guān)系，如右表(1)煙霧濃度與電流成線性關(guān)系一氧化碳C0( ppm )輸出電流(420mA )04.0<50020.0co和輸出電流呈線性關(guān)系，如右表(2) CO與電流成線性關(guān)系六.維護(hù)為保證測量的精度，需要監(jiān)測儀器的工作狀態(tài)及對設(shè)備進(jìn)行例行維護(hù)1、設(shè)備具有自檢功能,若鏡頭污染,在允許范圍內(nèi)，儀器具備自動(dòng)補(bǔ)償功 能，超過警戒值，儀器將停止工作，并發(fā)出鏡頭清潔指令；2、若長時(shí)間無數(shù)據(jù)接受，請觀察機(jī)器是否死機(jī)或通信故障，可以嘗試將機(jī)器 重新啟動(dòng)，若故障依舊請聯(lián)系廠家；3、鏡頭被污染后,需取下防護(hù)罩,用紙巾蘸干凈水反復(fù)擦拭,

6、直到污物去除 然后用鏡頭布擦拭，清洗完成后重新安裝防護(hù)罩；七、隧道能見度檢測儀技術(shù)參數(shù)測試范圍VI: 35*10-3 1/m ; CO: 0 - SOOppm測量距離3米、反射6米測試精度VI: ±0.00001 1/m ; CO: ±1 ppm環(huán)境溫度-40 - 65攝氏度環(huán)境濕度0 - 100%RH （無冷凝）測試時(shí)間1 -120秒可調(diào)通信接口兩路4-20mA分別對應(yīng)VI和CO值，最大阻抗500歐姆 一路數(shù)字量RS485輸出供電電壓220V±15%VAC 50HZ功耗最大10W、額定5W防護(hù)等級IP65安裝方式壁掛安裝整機(jī)重量18KG （包括儀器、支架、電器接

7、線盒等）MODBUS協(xié)議-RTU模式一、 通訊端口定義起始位1 bit數(shù)據(jù)位8 bit奇偶校驗(yàn)位EVEN （偶校驗(yàn)）停止位1 bit波特率9600二、通訊方式儀器與外部設(shè)備通訊方式為RS485或RS232,默認(rèn)通訊方式為RS485。三、通訊協(xié)議MODBUS協(xié)議-RTU模式。四、協(xié)議簡介MODBUS是一個(gè)請求/應(yīng)答協(xié)議，并且提供功能碼規(guī)定的服務(wù)。MODBUS功能碼 是MODBUS請求/應(yīng)答PDU的元素。它是一項(xiàng)應(yīng)用層報(bào)文傳輸協(xié)議，用于在通過 不同類型的總線或網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備之間的客戶機(jī)/服務(wù)器通信。圖1五、協(xié)議描述MODBUS協(xié)議定義了一個(gè)與基礎(chǔ)通信層無關(guān)的簡單協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)。特 定總線或

8、網(wǎng)絡(luò)上的MODBUS協(xié)議映射能夠在應(yīng)用數(shù)據(jù)單元(ADU)上引入一些附加 域。ADU地址域功能碼數(shù)據(jù)J差錯(cuò)校驗(yàn)PDU圖2.通用MODBUS幀MODBUS有兩種傳輸模式，RTU和ASCIIo本儀器采用RTU傳輸模式。(一)RTU傳輸模式當(dāng)設(shè)備使用RTU (Remote Terminal Unit)模式在Modbus串行鏈路通信，報(bào) 文中每個(gè)8位字節(jié)含有兩個(gè)4位十六進(jìn)制字符。這種模式的主要優(yōu)點(diǎn)是較高的 數(shù)據(jù)密度，在相同的波特率下比ASCII模式有更高的吞吐率。每個(gè)報(bào)文必須 以連續(xù)的字符流傳送。 RTU模式串行位系列有奇偶校驗(yàn)起始1234578校驗(yàn)停止圖3.RTU模式串行位序列 Modbus RTU

9、報(bào)文幀子節(jié)點(diǎn) 地址功能代碼數(shù)據(jù)CRC1字節(jié)1字節(jié)0至IJ 252字節(jié)2字節(jié)CRC低CRC 高圖4. ASCII報(bào)文幀 CRC校驗(yàn)在RTU模式包含一個(gè)對全部報(bào)文內(nèi)容執(zhí)行的，基于循環(huán)冗余校驗(yàn) (CRC - Cyclical Redundancy Checking)算法的錯(cuò)誤檢驗(yàn)域。CRC 域檢 驗(yàn)整個(gè)報(bào)文的內(nèi)容。不管報(bào)文有無奇偶校驗(yàn)，均執(zhí)行此檢驗(yàn)。CRC包含 由兩個(gè)8位字節(jié)組成的一個(gè)16位值。CRC域作為報(bào)文的最后的域附加在 報(bào)文之后。計(jì)算后，首先附加低字節(jié)，然后是高字節(jié)。CRC高字節(jié)為報(bào)文 發(fā)送的最后一個(gè)子節(jié)。附加在報(bào)文后面的CRC的值由發(fā)送設(shè)備計(jì)算。接收設(shè)備在接收報(bào)文時(shí) 重新計(jì)算CRC的值，并

10、將計(jì)算結(jié)果于實(shí)際接收到的CRC值相比較。如果 兩個(gè)值不相等，則為錯(cuò)誤。附錄含有CRC生成的詳細(xì)示例。（二）MODBUS通訊模型圖5.MODBUS事務(wù)處理（無差錯(cuò)）圖5中，此處的客戶機(jī)指的就是要查詢儀器信息的主機(jī)。而服務(wù)器就是儀器?？蛻魴C(jī)服務(wù)器圖6.MODBUS事務(wù)處理（異常響應(yīng)）數(shù)據(jù)編碼MODBUS使用一個(gè)" big-Endian”表示地址和數(shù)據(jù)項(xiàng)。這意味著當(dāng)發(fā)射多個(gè)字節(jié)時(shí), 首先發(fā)送最高有效位。例如：寄存器大小值值16bit0x1234發(fā)送的第一字行為0x12然后0x34注:具體MODBUS協(xié)議,請參照MODBUS標(biāo)準(zhǔn)。（三）本儀器協(xié)議支持支持的功能碼功能碼類型字長功能碼描述數(shù)據(jù)訪

11、問16 bit03內(nèi)部寄存器讀出儀器內(nèi)部寄存器描述本儀器有兩個(gè)量可供讀?。篤I （煙霧濃度）和co（一氧化碳濃度）。內(nèi)部用3個(gè)寄存器表示這兩個(gè)量。寄存器字長值數(shù)據(jù)類型值定義I值范圍寄存器116 bit32 bit浮點(diǎn)型VI1. 0e-06 至 3. 5e-02寄存器216 bit寄存器316 bit16 bit整形coOS 500 32 bit浮點(diǎn)型存儲方式（IEEE754標(biāo)準(zhǔn)）D3D2D1D0高字節(jié)中間字節(jié)1中間字節(jié)2低字節(jié)寄存器中存儲方式數(shù)值定義寄存器Bit字節(jié)位置煙霧濃度寄存器1-高字節(jié)8 bitDI寄存器1T氐字節(jié)8 bitDO寄存器2-局字節(jié)8 bitD3寄存器2-低字節(jié)8 bitD

12、2數(shù)值定義寄存器Bit字節(jié)位置co寄存器3-高字節(jié)8 bitD1寄存器3-低字節(jié)8 bitDO功能碼（0x03）描述一讀保持寄存器在一個(gè)遠(yuǎn)程設(shè)備中，使用該功能碼讀取保持寄存器連續(xù)塊的內(nèi)容。請求PDL說明了起始 寄存器地址和寄存器數(shù)量。從零地址開始尋址寄存器。因此，尋址寄存器1-3對應(yīng)地址為0- 2。將響應(yīng)報(bào)文中的寄存器數(shù)據(jù)分成每個(gè)寄存器有兩字在，在每個(gè)字節(jié)中直接地調(diào)整二進(jìn)制內(nèi) 容。對于每個(gè)寄存器，第一個(gè)字節(jié)包括高位比特，并且第二個(gè)字節(jié)包括低位比特。請求功能碼1個(gè)字節(jié)0x03起始地址2個(gè)字節(jié)0x0000 至 0x0002寄存器數(shù)量2個(gè)字節(jié)1至3響應(yīng)功能碼1個(gè)字節(jié)0x03附錄1.-CRC的生成循環(huán)

13、冗余校驗(yàn)（CRC）域?yàn)閮蓚€(gè)字節(jié)，包含一個(gè)二進(jìn)制16位值。附加在報(bào)文后而的CRC 的值由發(fā)送設(shè)備計(jì)算。接收設(shè)備在接收報(bào)文時(shí)重新計(jì)算CRC的值，并將計(jì)算結(jié)果于實(shí)際接收 到的CRC值相比較。如果兩個(gè)值不相等，則為錯(cuò)誤。CRC的計(jì)算，開始對一個(gè)16位寄存器預(yù)裝全L然后將報(bào)文中的連續(xù)的8位子節(jié)對其進(jìn)行 后續(xù)的計(jì)算。只有字符中的8個(gè)數(shù)據(jù)位參與生成CRC的運(yùn)算，起始位，停止位和校驗(yàn)位不參 與CRC計(jì)算。CRC的生成過程中，每個(gè)8-位字符與寄存器中的值異或。然后結(jié)果向最低有效位 （LSB）方向移動(dòng)（Shift） 1位，而最高有效位（MSB）位置充零。然后提取并檢查LSB：如果 LSB為1,則寄存器中的值與一個(gè)

14、固定的預(yù)置值異或；如果LSB為0,則不進(jìn)行異或操 作。這個(gè)過程將重復(fù)直到執(zhí)行完8次移位。完成最后一次（第8次）移位及相關(guān)操作后，下 一個(gè)8位字行與寄存器的當(dāng)前值異或，然后又同上面描述過的一樣重復(fù)8次。當(dāng)所有報(bào)文中 子節(jié)都運(yùn)算之后得到的寄存器中的最終值，就是CRC.生成CRC的過程為：1 .將一個(gè)16位寄存器裝入十六進(jìn)制FFFF （全1）.將之稱作CRC寄存器.2 .將報(bào)文的第一個(gè)8位字節(jié)與16位CRC寄存器的低字節(jié)異或，結(jié)果置于CRC寄存器.3 .將CRC寄存器右移1位（向LSB方向），MSB充零.提取并檢測LSB.4 .（如果LSB為0）:重復(fù)步驟3 （另一次移位）.（如果LSB為1）:對C

15、RC寄存器異或多項(xiàng)式值OxAOOl （1010 0000 0000 0001）.5 .重復(fù)步驟3和4,直到完成8次移位。當(dāng)做完此操作后，將完成對8位字節(jié)的完整 操作。6 .對報(bào)文中的下一個(gè)字節(jié)重復(fù)步驟2到5,繼續(xù)此操作直至所有報(bào)文被處理完畢。7 . CRC寄存器中的最終內(nèi)容為CRC值.8 .當(dāng)放置CRC值于報(bào)文時(shí)，如下而描述的那樣，高低字節(jié)必須交換。將CRC放置于報(bào)文當(dāng)16位CRC （2個(gè)8位字節(jié)）在報(bào)文中傳送時(shí)，低位字節(jié)首先發(fā)送，然后是高位字 節(jié)。例如，如果CRC值為十六進(jìn)制1241 （0001 0010 0100 0001）:地址功能據(jù)數(shù) 數(shù)”數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)CRC 低CRC 高0x41

16、0x12執(zhí)行CRC生成的C語言的函數(shù)在下而示出。所有的可能的CRC值都被預(yù)裝在兩個(gè)數(shù)組 中，當(dāng)計(jì)算報(bào)文內(nèi)容時(shí)可以簡單的索引即可。一個(gè)數(shù)組含有16位CRC域的所有256個(gè)可能的 高位字節(jié)，另一個(gè)數(shù)組含有地位字節(jié)的值。這種索引訪問CRC的方式提供了比對報(bào)文緩沖區(qū) 的每個(gè)新字符都計(jì)算新的CRC更快的方法。注意:此函數(shù)內(nèi)部執(zhí)行高/低CRC字節(jié)的交換。此函數(shù)返回的是已經(jīng)經(jīng)過交換的CRC 值。也就是說,從該函數(shù)返回的CRC值可以直接放置于報(bào)文用于發(fā)送.（低字節(jié)首先發(fā)送, 接著發(fā)送高字節(jié)） 函數(shù)使用兩個(gè)參數(shù)：unsigned char -puchMsg;指向含有用于生成CRC的二進(jìn)制數(shù)據(jù)報(bào)文緩沖區(qū)的指針un

17、signed short usDataLen;報(bào)文緩沖區(qū)的字節(jié)數(shù).CRC生成函數(shù)unsigned short CRC16 ( puchMsg , usDataLenunsigned char #puchMsg;unsigned short usDataLen;(unsigned char uchCRCHi = OxFF ;/*函數(shù)以unsigned short類型返回CRC */*用于討算CRC的報(bào)文*/*報(bào)文中的字節(jié)數(shù)*/* CRC的高字節(jié)初始化*/unsigned char uchCRCLo = OxFF ;產(chǎn)CRC的低字節(jié)初始化*/*CRC查詢表索引*/P完成整個(gè)報(bào)文緩沖區(qū)/不計(jì)算 CR

18、C*/unsigned ulndex;while (usDataLen-) ulndex = uchCRCLo A * puchMsg+;uchCRCLo = uchCRCHi A auchCRCHiulndex; uchCRCHi = auchCRCLoulndex;)return (uchCRCHi « 8 | uchCRCLo);)高字節(jié)表/*高位字節(jié)的CRC值*/static unsigned char auchCRCHi=(0x00, OxCl, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00,

19、 OxCl, 0x81,0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, OxCl, 0x81, 0x40, 0x00, OxCl, 0x81,0x40, 0x017 0xC0z0x80z 0x41, 0x01, OxCO, 0x80, 0x41, 0x00, OxClz 0x81, 0x40, 0x00, 0x61,0x81, 0x40, 0x01,0x60, 0x80, 0x41, 0x00, OxCl, 0x81, 0x40, 0x01, OxCO, 0x80, 0x41, 0x01,0x60, 0x80, 0x41,0x00, OxCl, 0x81, 0x40,

20、0x01, OxCO, 0x80, 0x41, 0x00, OxCl, 0x81, 0x40,0x00, OxCl, 0x81,0x40, 0x01, OxCO, 0x80, 0x41, 0x00, OxCl, 0x81, 0x40, 0x01, OxCO, 0x80,0x41, 0x01, 0x60,0x80, 0x41, 0x00, OxCl, 0x81, 0x40, 0x00, OxClz 0x81, 0x40, 0x01, 0x60,0x80, 0x41, OxOlQxCO, 0x80, 0x41, 0x00, OxCl, 0x81, 0x40, 0x01, OxCO, 0x80, 0

21、x41, 0x00,OxCl, 0x81, 0x40,0x00, OxCl, 0x81, 0x40, 0x01, OxCO, 0x80, 0x41, 0x01, OxCO, 0x80, 0x41,0x00, OxCl, 0x81,0x40, 0x00, OxCl, 0x81z 0x40, 0x01, OxCO, 0x80, 0x41, 0x00, OxCl, 0x81,0x40, 0x01, 0x00,0x80, 0x41, 0x01, OxCO, 0x80, 0x41, 0x00, OxCl, 0x81z 0x40, 0x00, 0x61,0x81, 0x40, OxOl.OxCO, 0x8

22、0, 0x41, 0x01, OxCO, 0x80, 0x41, 0x00, OxCl, 0x81, 0x40, OxOl,OxCO, 0x80, 0x41,0x00, OxCl, 0x81, 0x40, 0x00, OxCl, 0x81, 0x40, 0x01, OxCO, 0x80, 0x41,0x00, OxCl, 0x81,0x40, 0x0lz OxCO, 0x80, 0x41, 0x01, OxCO, 0x80, 0x41, 0x00, OxCl, 0x81,0x40, 0x01, 0xC0,0x80, 0x41, 0x00, OxCl, 0x81, 0x40, 0x00, OxC

23、l, 0x81, 0x40, 0x01, 0x60,0x80, 0x41z 0x01,OxCO, 0x80, 0x41, 0x00, OxCl, 0x81, 0x40, 0x00, OxCl, 0x81, 0x40, 0x01,OxCO, 0x80, 0x41,0x00, OxClz 0x81, 0x40, 0x01, OxCO, 0x80, 0x41, 0x01, OxCO, 0x80, 0x41,0x00, OxCl, 0x81,0x40 )；低字節(jié)表/*低位字節(jié)的CRC值*/static char auchCRCLo=(0x00, OxCO, OxCl, 0x01, OxC3, 0x03

24、, 0x02, OxC2, 0xC6, 0x06, 0x07, 0x67,0x05, OxC5z 0x64,0x04, OxCC, OxOC, 0x0D, OxCD, OxOFz OxCF, OxCE, OxOE, OxOA, OxCA, OxCB,OxOB, 0xC9, 0x09,0x08, 0xC8, 0xD8, 0x18, 0x19, 0xD9, OxlB, OxDB, OxDA, OxlA, OxlE, OxDE, OxDF, OxlFf OxDD,OxlD, OxlC, Ox DC, 0x14, 0xD4z 0xD5, 0x15, 0xD7z 0x17, 0x16, 0x06, 0x

25、02,0x12, 0x13, OxD3f Oxll, OxDL OxDO, 0x10, OxFO, 0x30, 0x31, OxFlz 0x33, OxF3z OxF2z 0x32,0x36, 0xF6, 0xF7, 0x37, OxF5z 0x35, 0x34, 0xF4, Ox3Cz OxFC, OxFD, 0x3D, OxFFz Ox3F, 0x3E,0xFE, OxFA, 0x3A, 0x3B, OxFB, 0x39, 0xF9, 0xF8, 0x38, 0x28, 0xE8z 0xE9, 0x29, OxEB, 0x2B,0x2A, OxEA, OxEE, 0x2E, Ox2F, O

26、xEFz Ox2D, OxED, OxEC, Ox2Cz 0xE4, 0x24, 0x25, 0xE5z 0x27,OxE7, 0xE6, 0x26, 0x22, OxE2, OxE3, 0x23, OxEl, 0x21, 0x20, OxEO, OxAO, 0x60, 0x61, 0xAl,0x63, 0xA3, 0xA2z 0x62, 0x66, 0xA6, 0xA7, 0x6乙 0xA5, 0x65z 0x64, 0xA4z 0x6Cz OxAC, 0xAD,0x6D, OxAF, 0x6F, 0X6E, OxAE, OxAAz 0x6A, 0x6B, OxAB, 0x69, 0xA9z 0xA8, 0x68, 0x78, 0xB8,0xB9, 0x79, OxBB,0x7B, 0x7A, Ox BA, OxBE, 0x7 E, Ox7F, OxBF, Ox7D, OxBD, OxBC, Ox7Cz 0xB4,0x74, 0x75, 0XB5, 0x77, OxB7, 0xB6, 0x76, 0x72, O