一种modbus协议转换器及超声水表检测系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明属于工业自动化控制系统技术领域，特别涉及一种MODBUS协议转换器及超声水表检测系统。
【背景技术】
[0002]一般工业控制系统中的控制器均采用可编程序控制器进行工业控制。然而，在数据的传输过程中存在缺陷，传感器使用的数据传输协议与控制系统使用的数据传输协议不一致，从而不能实现数据的远程读取等。例如，汇中SCL-61D超声水表中的流量传感器默认采用汇中协议；可编程序控制器采用RS-485或RS-232的MODBUS协议；由于传输协议不同，从而导致可编程序控制器无法远程读取SCL-61D超声水表中的流量数据，进而无法实现数据远程传输、采集、显示及闭环控制等。
【发明内容】
[0003]本发明为了克服上述现有技术的不足，提供了一种MODBUS协议转换器及超声水表检测系统，本MODBUS协议转换器将SCL-61D超声水表通讯协议的消息帧转换成MODBUS协议的消息帧，使得可编程序控制器可通过MODBUS协议转化器采集到汇中SCL-61D超声水表的流量数据，从而解决了汇中SCL-61D超声水表数据传输的问题。
[0004]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0005]一种MODBUS协议转换器，包括单片机，USB转串口电路，通讯地址电路，驱动电路，下游通信接口，RS-232/485切换电路，上游通信接口 ；所述单片机与所述USB转串口电路之间进行双向通信连接；所述单片机的输入端与所述通讯地址电路的输出端相连；所述单片机的输出端与所述驱动电路的输入端相连，所述驱动电路的输出端与所述下游通信接口相连，所述下游通信接口与所述单片机之间进行双向通信连接；所述单片机通过所述RS-232/485切换电路与所述上游通信接口进行双向通信连接，所述上游通信接口的使能端与所述驱动电路的输出端相连。
[0006]本发明还可以通过以下步骤进一步实现。
[0007]优选的，所述USB转串口电路至少包括USB总线转换芯片CH340T，所述USB总线转换芯片CH340T外接有晶体振荡电路，所述USB总线转换芯片CH340T的数据接收、发送端分别与所述单片机的数据发送、接收端相连；所述USB总线转换芯片CH340T的数据发送端与二极管Dl的负极相连，所述二极管Dl的正极与所述单片机的数据接收端相连。
[0008]优选的，所述通讯地址电路至少包括五位拨码开关SI，所述五位拨码开关SI的输入端分别与多个上拉电阻的输出端相连，该多个上拉电阻的输入端均接电源；所述多个上拉电阻的输出端分别与所述单片机的输入端相连；所述五位拨码开关Si的输出端接地；
[0009]所述通讯地址电路还包括四位拨码开关S4、S5，所述四位拨码开关S4、S5的输入端分别与多个上拉电阻的输出端相连，该多个上拉电阻的输入端均接电源；所述多个上拉电阻的输出端分别与所述单片机的输入端相连；所述四位拨码开关S4、S5的输出端接地。
[0010]优选的，所述驱动电路包括六位反相器，所述六位反相器的第一输入端与所述单片机的一个输出端相连，所述反相器的第二输入端与所述单片机的另一个输出端相连。
[0011]优选的，所述下游通信接口包括下游接口芯片MAX485，所述下游接口芯片MAX485内含有驱动器和接收器，所述下游接口芯片MAX485的接收器输出端RO与所述单片机的数据接收端相连，所述下游接口芯片MAX485的驱动器输入端DI与所述单片机的数据发送端相连；所述下游接口芯片MAX485的接收器输出端R0、驱动器输入端DI还分别与发光二极管D3、D2的负极相连，所述发光二极管D3、D2的正极均接电源；
[0012]所述下游接口芯片MAX485的差分信号接收端A与电阻Rl的一端相连，该电阻Rl的另一端接电源；所述下游接口芯片MAX485的差分信号接收端A还与电阻R2的一端相连，该电阻R2的另一端与稳压二极管Vl的负极相连，所述稳压二极管Vl的正极接地，所述电阻R2与稳压二极管Vl的负极相连的一端形成接口 Jl的一个数据传输端；
[0013]所述下游接口芯片MAX485的差分信号发送端B与电阻R5的一端相连，该电阻R5的另一端接地；所述下游接口芯片MAX485的差分信号发送端B还与电阻R3的一端相连，该电阻R3的另一端与所述下游接口芯片MAX485的差分信号接收端A相连；所述下游接口芯片MAX485的差分信号发送端B还与电阻R4的一端相连，该电阻R4的另一端与稳压二极管V2的负极相连，所述稳压二极管V2的正极接地，所述电阻R4与稳压二极管V2的负极相连的一端形成接口 Jl的另一个数据传输端；
[0014]所述下游接口芯片MAX485的接收使能端/RE、发送使能端DE均与所述六位反向器的第一输出端相连。
[0015]优选的，所述RS-232/485切换电路至少包括继电器KMl、继电器KM2，所述继电器KMl的公共点输入端与所述单片机的数据接收端相连，所述继电器KMl的公共点输入端还与发光二极管D5的负极相连，该发光二极管D5的正极接电源；
[0016]所述继电器KM2的公共点输入端与所述单片机的数据发送端相连，所述继电器KM2的公共点输入端还与发光二极管D4的负极相连，该发光二极管D4的正极接电源。
[0017]优选的，所述上游通信接口包括上游接口芯片MAX485和上游接口芯片MAX232，所述上游接口芯片MAX485的接收使能端/RE、发送使能端DE均与所述六位反相器的第二输出端相连；所述上游接口芯片MAX485的接收器输出端RO与所述继电器KMl的常闭触点输出端相连，所述上游接口芯片MAX485的驱动器输入端DI与所述继电器KM2的常闭触点输出端相连；
[0018]所述上游接口芯片MAX485的差分信号接收端A与电阻R8的一端相连，该电阻R8的另一端接电源；所述下游接口芯片MAX485的差分信号接收端A还与电阻R9的一端相连，该电阻R9的另一端与稳压二极管V3的负极相连，所述稳压二极管V3的正极接地，所述电阻R9的另一端还与接口 COMl的接线端9相连；
[0019]所述上游接口芯片MAX485的差分信号发送端B与电阻R7的一端相连，该电阻R7的另一端接地；所述接口芯片MAX485的差分信号发送端B还与电阻R6的一端相连，该电阻R6的另一端与所述上游接口芯片MAX485的差分信号接收端A相连；所述接口芯片MAX485的差分信号发送端B还与电阻RlO的一端相连，该电阻RlO的另一端与稳压二极管V4的负极相连，所述稳压二极管V4的正极接地，所述电阻RlO的另一端还与所述接口 COMl的接线端9相连；
[0020]所述上游接口芯片MAX232的第二数据接收输出端R20UT与所述继电器KMl的常开触点输出端相连；所述上游接口芯片MAX232的第二数据发送输入端T2IN与所述继电器KM2的常开触点输出端相连；
[0021]所述上游接口芯片MAX232的第二数据接收输入端R2IN与所述接口 COMl的接线端3相连，所述上游接口芯片MAX232的第二数据发送输出端T2IN与所述接口 COMl的接线端2相连；
[0022]所述上游接口芯片MAX232的接线端VCC与滑动开关Kl的一个输出端相连，该滑动开关Kl的一个输出端还与极性电容C6的正极相连，该极性电容C6的负极与所述上游接口芯片MAX232的接线端V+相连；所述上游接口芯片MAX232的接线端V-与极性电容C9的负极相连，该极性电容C9的正极接地，所述该极性电容C9的正极还与极性电容CS的负极相连，所述极性电容CS的正极与滑动开关Kl的一个输出端相连；
[0023]所述滑动开关Kl的一个输出端还与所述继电器KM1、继电器KM2的线圈输入端相连，所述继电器KMl、继电器KM2的线圈输出端接地；
[0024]所述滑动开关Kl的另一个输出端与所述上游接口芯片MAX485的接线端VCC相连，所述滑动开关Kl的另一个输出端还通过电容Cll与所述上游接口芯片MAX485的接线端GND相连；所述滑动开关Kl的输入端接电源。
[0025]一种含有MODBUS协议转换器的超声水表检测系统，包括MODBUS协议转换器、用于监测水管中水流量状态的超声水表、可编程序控制器，所述可编程序控制器与所述MODBUS协议转换器之间进行双向通信连接，所述MODBUS协议转换器与所述超声水表之间进行双向通信连接；所述超声水表的型号为汇中SCL-61D超声水表；所述单片机的型号为宏晶科技生产的单片机IAP15W58S，该单片机IAP15W58S具有超高速四串口。
[0026]一种用于含义MODBUS协议转换器的超声水表检测系统中的检测方法，包括所述MODBUS协议转换器与所述超声水表之间的通信步骤如下:
[0027]S1:所述MODBUS协议转换器通过通讯地址电路设置下游通讯中的超声水表通讯地址；所述MODBUS协议转换器通过通讯地址电路设置上游通讯中的MODBUS协议转换器通讯地址；
[0028]S2:所述MODBUS协议转换器按照设定周期T以超声水表通讯协议命令格式向超声水表发送通信请求命令，该通信请求命令中含有超声水表通讯地址；所述超声水表通讯地址所对应的超声水表响应通信请求，该超声水表向所述MODBUS协议转换器发送含有超声水表通信地址的水流量数据；
[0029]S3:所述MODBUS协议转换器接收超声水表发送过来的水流量数据，并对该水流量数据进行校验；若校验正确，则转至步骤S4 ;否则，则转至步骤S2 ;
[0030]S4:所述MODBUS协议转换器将接收到的水流量数据进行格式转换处理，即将汇中协议格式的数据转化成MODBUS协议格式的数据，所述MODBUS协议转换器将处理后的水流量数据存储到所述MODBUS协议转换器的寄存器中，等待可编程序控制器的读取。
[0031]本发明还可以通过以下步骤进一步实现。
[0032]优选的，本含有MODBUS协议转换器的超声水表检测方法，还包括所述MODBUS协议转换器与所述可编程序控制器之间的通信步骤如下:
[0033]Sll:所述可编程序控制器以MODBUS协议命令