隧道能見度檢測儀說明及MODBUS通訊設置

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（帶電器接線盒） 2、信號接收機 3、壁裝支架二、儀器設備安裝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 行測試。通過光發(fā)射機發(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，由光接收機接收，經(jīng)過CPU對信號進行計算處理，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標準電纜且可靠接地。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、接收機安裝在支架安裝完成后，取出發(fā)射機和接收機相對安放于支架上，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）、設備調試4.1 初調目測，使接收機/發(fā)射機與反射機，大致在一條直線上。4.2 精調檢查線纜連接無誤后，接通電源，系統(tǒng)開始初始化。肉眼觀察當發(fā)射機有 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、調節(jié)左右兩顆螺 栓，當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,發(fā) 射端，基本固定（如下圖1按上述步驟調節(jié)反射端，兩端可反復幾次，確認兩邊光斑都均勻分布在鏡 筒周圍后鎖緊所有螺栓。光線較暗時調整比較方便，觀察反射端光斑均勻分 布在發(fā)射端鏡筒周圍后對設備進行滿刻度標定（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 為科學計數(shù)，表示10的一次方。CO為一氧化碳值，單位PPM。五、電流輸出420MA對應關系5.1.電壓和電流環(huán)負載對應曲線圖(如右圖)5.2電流轉換參數(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系，如右表(1)煙霧濃度與電流成線性關系一氧化碳C0( ppm )輸出電流(420mA )04.0<50020.0co和輸出電流呈線性關系，如右表(2) CO與電流成線性關系六.維護為保證測量的精度，需要監(jiān)測儀器的工作狀態(tài)及對設備進行例行維護1、設備具有自檢功能,若鏡頭污染,在允許范圍內(nèi)，儀器具備自動補償功 能，超過警戒值，儀器將停止工作，并發(fā)出鏡頭清潔指令；2、若長時間無數(shù)據(jù)接受，請觀察機器是否死機或通信故障，可以嘗試將機器 重新啟動，若故障依舊請聯(lián)系廠家；3、鏡頭被污染后,需取下防護罩,用紙巾蘸干凈水反復擦拭,

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罩；七、隧道能見度檢測儀技術參數(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）測試時間1 -120秒可調通信接口兩路4-20mA分別對應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防護等級IP65安裝方式壁掛安裝整機重量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奇偶校驗位EVEN （偶校驗）停止位1 bit波特率9600二、通訊方式儀器與外部設備通訊方式為RS485或RS232,默認通訊方式為RS485。三、通訊協(xié)議MODBUS協(xié)議-RTU模式。四、協(xié)議簡介MODBUS是一個請求/應答協(xié)議，并且提供功能碼規(guī)定的服務。MODBUS功能碼 是MODBUS請求/應答PDU的元素。它是一項應用層報文傳輸協(xié)議，用于在通過 不同類型的總線或網(wǎng)絡連接的設備之間的客戶機/服務器通信。圖1五、協(xié)議描述MODBUS協(xié)議定義了一個與基礎通信層無關的簡單協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)。特 定總線或

8、網(wǎng)絡上的MODBUS協(xié)議映射能夠在應用數(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差錯校驗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傳輸模式當設備使用RTU (Remote Terminal Unit)模式在Modbus串行鏈路通信，報 文中每個8位字節(jié)含有兩個4位十六進制字符。這種模式的主要優(yōu)點是較高的 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。每個報文必須 以連續(xù)的字符流傳送。 RTU模式串行位系列有奇偶校驗起始1234578校驗停止圖3.RTU模式串行位序列 Modbus RTU

9、報文幀子節(jié)點 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報文幀 CRC校驗在RTU模式包含一個對全部報文內(nèi)容執(zhí)行的，基于循環(huán)冗余校驗 (CRC - Cyclical Redundancy Checking)算法的錯誤檢驗域。CRC 域檢 驗整個報文的內(nèi)容。不管報文有無奇偶校驗，均執(zhí)行此檢驗。CRC包含 由兩個8位字節(jié)組成的一個16位值。CRC域作為報文的最后的域附加在 報文之后。計算后，首先附加低字節(jié)，然后是高字節(jié)。CRC高字節(jié)為報文 發(fā)送的最后一個子節(jié)。附加在報文后面的CRC的值由發(fā)送設備計算。接收設備在接收報文時 重新計算CRC的值，并

10、將計算結果于實際接收到的CRC值相比較。如果 兩個值不相等，則為錯誤。附錄含有CRC生成的詳細示例。（二）MODBUS通訊模型圖5.MODBUS事務處理（無差錯）圖5中，此處的客戶機指的就是要查詢儀器信息的主機。而服務器就是儀器?？蛻魴C服務器圖6.MODBUS事務處理（異常響應）數(shù)據(jù)編碼MODBUS使用一個" big-Endian”表示地址和數(shù)據(jù)項。這意味著當發(fā)射多個字節(jié)時, 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標準。（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量可供讀?。篤I （煙霧濃度）和co（一氧化碳濃度）。內(nèi)部用3個寄存器表示這兩個量。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浮點型存儲方式（IEEE754標準）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遠程設備中，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對應地址為0- 2。將響應報文中的寄存器數(shù)據(jù)分成每個寄存器有兩字在，在每個字節(jié)中直接地調整二進制內(nèi) 容。對于每個寄存器，第一個字節(jié)包括高位比特，并且第二個字節(jié)包括低位比特。請求功能碼1個字節(jié)0x03起始地址2個字節(jié)0x0000 至 0x0002寄存器數(shù)量2個字節(jié)1至3響應功能碼1個字節(jié)0x03附錄1.-CRC的生成循環(huán)

13、冗余校驗（CRC）域為兩個字節(jié)，包含一個二進制16位值。附加在報文后而的CRC 的值由發(fā)送設備計算。接收設備在接收報文時重新計算CRC的值，并將計算結果于實際接收 到的CRC值相比較。如果兩個值不相等，則為錯誤。CRC的計算，開始對一個16位寄存器預裝全L然后將報文中的連續(xù)的8位子節(jié)對其進行 后續(xù)的計算。只有字符中的8個數(shù)據(jù)位參與生成CRC的運算，起始位，停止位和校驗位不參 與CRC計算。CRC的生成過程中，每個8-位字符與寄存器中的值異或。然后結果向最低有效位 （LSB）方向移動（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

14、固定的預置值異或；如果LSB為0,則不進行異或操 作。這個過程將重復直到執(zhí)行完8次移位。完成最后一次（第8次）移位及相關操作后，下 一個8位字行與寄存器的當前值異或，然后又同上面描述過的一樣重復8次。當所有報文中 子節(jié)都運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16位寄存器裝入十六進制FFFF （全1）.將之稱作CRC寄存器.2 .將報文的第一個8位字節(jié)與16位CRC寄存器的低字節(jié)異或，結果置于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）:重復步驟3 （另一次移位）.（如果LSB為1）:對C

15、RC寄存器異或多項式值OxAOOl （1010 0000 0000 0001）.5 .重復步驟3和4,直到完成8次移位。當做完此操作后，將完成對8位字節(jié)的完整 操作。6 .對報文中的下一個字節(jié)重復步驟2到5,繼續(xù)此操作直至所有報文被處理完畢。7 . CRC寄存器中的最終內(nèi)容為CRC值.8 .當放置CRC值于報文時，如下而描述的那樣，高低字節(jié)必須交換。將CRC放置于報文當16位CRC （2個8位字節(jié)）在報文中傳送時，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值都被預裝在兩個數(shù)組 中，當計算報文內(nèi)容時可以簡單的索引即可。一個數(shù)組含有16位CRC域的所有256個可能的 高位字節(jié)，另一個數(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文緩沖區(qū) 的每個新字符都計算新的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)使用兩個參數(shù)：unsigned char -puchMsg;指向含有用于生成CRC的二進制數(shù)據(jù)報文緩沖區(qū)的指針un

17、signed short usDataLen;報文緩沖區(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的報文*/*報文中的字節(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完成整個報文緩沖區(qū)/不計算 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