Modbus传感器：提供彻底和准确的压缩空气审核
多重测量参数的高精度对于开发可信压缩空气系统基线审计至关重要。在实施系统改进后，相同的是后续性能验证是如此。使用Modbus接口传感器使用数据采集系统可以帮助审计师实现彻底和高度准确的系统性能评估。
使用a的审计有许多优点Modbus换能器网络和功能性的数据记录仪器。他们包括：
- 简化的传感器线路路由。
- 避免需要损害所需的测量由于仪器麻烦。
- 提高电气恶劣环境中的测量精度。
- 由于较少的电线连接，增加可靠性。
- 测量（未估计）能源使用多功能Modbus电表。
- 启用Modbus空气压缩机控制器的空气压缩机操作的集合。
- 提高了最终的审计准确性。
以下是讨论Modbus传感器的基本功能，优势和现实世界应用，该传感器在压缩空气系统的数据采集中部署，以及其他能量审核。
Modbus RTU多相电表。（由大陆控制系统提供的照片。）
Modbus气流计。（照片由CDI米提供。）
Modbus - 经过验证的技术
Modbus在工业世界中无处不在，充分理由：它随着时间的推移简单和验证！
Modbus是由Modicon（现在Schneider Electric）开发的串行数字通信协议。最初，它是公司在其工业可编程逻辑控制器（PLC）系列中的串行数据通信。
该议定书已发布并为免版税行业用作两种或多个仪器之间的标准通信路径，包括传感器和控制器。多年来，它已成为事实上的工业总线标准。Modbus现在是最常用的现场总线协议，用于大量工业仪器之间的通信，从“智能”传感器到控制器到数据采集系统。
虽然今天存在许多更快和更安全的工业串行通信协议，但Modbus继续实施到仪器，传感器和控制器设计中，并且由于其简单的实施，无处不在的基础和开放式架构，可能会继续延长未来。
Modbus RTU是Modbus协议，最适合于微处理器电源有限的传感器，并且到迄今为止在传感器中实现的最常见的Modbus协议。
可用的Modbus协议包括：
- Modbus RTU - 主/从拓扑结构，二进制消息数据串行通信超过RS-232或RS-485。
- Modbus ASCII - 与Modbus RTU几乎相同，但消息数据以ASCII字符格式而不是二进制文件。
- Modbus TCP / IP - 客户/服务器拓扑非常类似于Modbus RTU，但是，通信通过以太网上的TCP / IP。
- Modbus Plus - 一个唯一的对等协议，允许所有设备启动查询和响应。
实质上，Modbus是用于定义实际通信的消息格式的更高级别的通信协议。同时，RS-485是硬件通信链路的规范。将Modbus想象为语言（英语，法语，西班牙语等）和RS-485作为连接（例如，电话线）。
测量流程：任何压缩空气管理系统的关键组成部分 - 网络研讨会记录下载幻灯片并观看免费网络广播的录制学习：
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Modbus传感器 - 随时可供审核
可以采购以全面压缩空气应用和能量审核使用的许多传感器包括Modbus接口。通过使用配合的Modbus兼容的数据采集/数据测井系统，可以简化彻底和准确地表征能量消耗系统 - 以键测量参数的质量提高。
与传统的模拟输出传感器（例如，4至20mA）不同，Modbus换能器采样物理参数（压力，流量，电源等）并将该信号转换为存储在换能器内的存储器位置的数值中。然后可以通过数字串行（通常是RS-485）通信链路来通过Modbus的数据采集仪器查询该数值。
如今，配备Modbus接口的功能强大的多参数电表，流量计和数据记录/数据采集仪器可从架子上提供，并准备部署到审计应用程序中。Modbus传感器技术的好处包括：
- 优异的换能器信号免疫从惩罚电磁场效应。
- 易于布线多传感器。
- “期望参数与布线时间/努力”决定中的成本/益处妥协较少。
Modbus RTU网络由主站和从属架构组成。典型网络由一个（且仅一个）主设备，一个或多个连接的从设备和互连网络布线组成。在典型的压缩空气审计数据采集系统中（图1），数据采集仪器配置为主设备，一个或多个换能器配置为从设备。
图1：所示示出是利用Modbus和模拟传感器的仪表压缩空气系统。（图与逻辑海滩提供的。）
Modbus奴隶传感器和压缩空气审核
具有内部基本处理能力的Modbus传感器可用于测量压缩空气审核所需的许多物理参数，例如压力，流量，电力/能量等。
在操作中，这些智能换能器采样物理模拟参数（例如，压力）并执行局部（即，在传感器内）模数转换。然后将该数字结果值存储到称为Modbus寄存器的换能器内的存储器位置，其具有与其相关联的唯一识别地址。
许多Modbus换能器能够采样多个物理参数以及产生额外的计算参数。例如，Modbus电表可以在单个和三相负载上采样多个相电流和电压，然后在内部计算20多电电参数，例如相电压，相电流，功率，能量，功率因数，频率等。
然后将这些计算出的电参数中的每一个周期性地存储到仪表内的Modbus寄存器存储器位置。在这些多寄存器从站传感器中，每个Modbus寄存器都有一个唯一的寄存器地址。
In addition to “read only” registers, many transducers will also have “Read/Write Registers,” which may contain non-volatile calibration constants, sampling rate settings, output control, measurement units (e.g., temperatures in Fahrenheit and Celsius), or other settings configured by the user before deployment.
从设备还可以具有在运行时更新的读/写寄存器。例如，电表可以具有总计能量所消耗的寄存器。在这种情况下，它可能具有“清除”选项，当切换特定的Modbus读/写寄存器时，将总量重置为零。
在部署之前，Modbus传感器都需要一些基本系统配置。通常，这些设置使用在PC上运行的通用Modbus或制造商的软件进行配置。PC和从设备之间的连接通常通过USB或Modbus RTU连接（通常是RS-485）。简单的命令被发送到从设备以配置这些设置。在许多更简单的设备中，可以通过设备上的DIP开关设置一些参数（例如，从设备地址）。要为驻留在网络上的所有从设备配置的基本参数包括：
- 从设备网络地址。
- 串行通信数据速率。
- 串行数据包停止位和奇偶校验。
在某些安装中，实际的空气压缩机控制器配备了Modbus RTU端口，可以在Modbus数据采集网络上连接到另一个Modbus从设备。
使用控制器寄存器映射，用户可以将数据记录器配置为同时从控制器中获得的宝贵参数数据，例如出口压力，运行状态等。这可以节省冗余安装额外的传感器以获取这些参数。然后，所得到的记录控制器数据可以与其他测量的压缩空气系统流和压力数据相关联。
Modbus主数据记录器和网络接线
在空中审核数据采集网络中，能够使用Modbus RTU的数据采集仪器，例如Logic Beach IntellILOGGER™，作为网络主机。然后，主仪器用户配置有关于连接从设备的详细信息以及所需的Modbus寄存器地址以及通信参数。用户还可以使用Logic Beach的Hyperware-II™编程软件在Airflow Cransducer的Modbus寄存器上指定可用的数据。
Modbus Master和Slave之间的Modbus RTU串行数据通信在使用两个或四个导体的网络上最常见，屏蔽双捻对接线利用RS-485，总距离高达4,000英尺。
支持RS-485的设备具有内部RS-485收发器芯片，其允许多个设备在多滴拓扑中连接到单线对，而不会过度加载网络。这允许在一个Modbus RTU网络上允许高达32个设备，通常远远超过审计数据采集网络所需的从设备。
由于RS-485是一种数字硬件串行通信链路，它具有出色的抗噪声电噪声。与模拟信号不同，RS-485收发器忽略高达一伏或更高的感应电压波动。这种极端噪声免疫具有很大的价值，可以拒绝驾驶空气压缩机的多马力电动机产生的电磁通量，并增加审计数据采集系统的准确性和稳健性。
安装单个多滴电缆的安装简化了数据采集的安装，因为可以路由一个电缆以允许读取数十或数百个参数。相反，运行各个模拟传感器线对将导致由于潜在的导体损坏，连接故障和线束路由难度而具有相关的可靠性降低。
数据采集网络操作
从式传感器将异步和周期性地对其输入(如压力和电流)进行采样，执行基本的模拟到数字转换，并将结果存储在适当的Modbus寄存器中。采样和寄存器更新的频率取决于换能器。一些传感器允许用户编程更新速率。
虽然从设备正在采样输入并更新其内部寄存器，但Modbus主数据记录器将周期性地将“读取”请求发送到网络上，这将包括从设备网络地址以及所需的内部Modbus寄存器地址。然后，指定网络地址处的从设备将回复所请求的Modbus寄存器中的值。
数据记录器基于审核员定义的编程接收和处理该值。处理可以包括单元转换，通道间计算，时间集成，MIN / MAX /平均，求和，报警规则检查等，以及处理计算后，将存储到数据记录器内存或报告给云。
通过通用数据采集仪器，具有普通模拟信号输出(4-20mA, 1-5Vdc等)的模拟传感器也可以用于审计数据采集系统来测量参数，而不需要或受益于Modbus传感器的功率。Modbus从式传感器和模拟传感器可以同时安装和配置数据采集，将所有采集到的测量数据合并到一个审计结果文件中，供以后下载和分析。
将Modbus放在工具箱中
Modbus传感器可以是审计师和设施管理人员的强大审计，测试和故障排除，以便放入其仪器工具箱。Modbus协议，接线和使用配置很简单，使得学习曲线非常低 - 而且非常有益的协议无处不在。
关于作者
自1977年以来，大卫公园一直在仪器和控制行业自1977年。他是逻辑海滩的总裁兼创始人，电子邮件：dparks@logicbeach.com。
关于Logic Beach Incorporated
自1986年以来，逻辑海滩公司一直在设计创新独立，网络启用，最近云连接的数据采集，报警和报告仪器。以其直观的基于图标的Hyperware-II™编程软件而闻名，可以快速地开发复杂的数据采集程序，并将其部署到其坚固的IntellILogger™数据采集仪器中。额外的Modbus和仪器信息可供选择www.logicbeach.com.。
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