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S-CL431雷達流量計非接觸式

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產(chǎn)品簡介

●非接觸式測量,不易受污水腐蝕●超低低功耗●防水防雷設計●盲區(qū)更小,波長更短●指令采集和間隔采集●標配Modbus兩種通訊協(xié)議●兼容國內外大部分RTU通訊協(xié)議

詳細介紹

1.產(chǎn)品概述
● 原理
雷達流量計是一種采用微波技術的水位流速探測儀器,結合了成熟的雷達水位計和雷達流速儀的測量技術,
主要應用于江河、水庫閘口、地下水道管網(wǎng)、灌溉渠道等明渠水位流速測量。該產(chǎn)品可有效地監(jiān)控水位流速流量變化狀態(tài),為監(jiān)測單位提供準確的流量信息。
● 應用范圍
(1) 江河、水庫閘口、地下水道管網(wǎng),灌溉渠道等水位流速測量。
(2) 輔助水處理作業(yè),如城市供水、排污監(jiān)測等。
(3) 流量計量、入水排水流量監(jiān)測等。
● 特點:
(1) 基于*的26GHz高頻脈沖雷達的水位測量技術,和成熟的24GHz平面雷達多普勒微波流速測量技術,高可靠性,高精度,高分辨率;
(2) 非接觸式測量,不易受污水腐蝕,不受泥沙影響,甚至可用于有污染物或沉淀物的復雜水環(huán)境;
(3) 超低低功耗,超低工作電流和值守電流,更適應太陽能供電的無人值守站點;
(4) 雷達天線方向性好,波束角小,能力集中,具有更強的抗干擾性,大大提高了測量精度和可靠性;
(5) 盲區(qū)更小,波長更短,采用更成熟的脈沖工作方式,發(fā)射功率極低,對人體和環(huán)境無害;
(6) 防水防雷設計,適用于各種天氣環(huán)境,全天候穩(wěn)定工作;
(7) 有指令采集和間隔采集兩種工作模式,具有歷史數(shù)據(jù)和事件記錄,控制靈活;
(8) 標配Modbus兩種通訊協(xié)議,兼容國內外大部分RTU通訊協(xié)議,可定制通訊方式,組網(wǎng)方便;
(9) 外觀小巧,安裝方便,易于維護;

2.產(chǎn)品參數(shù)
S-CL431
流速儀參數(shù):
供電電流:50mA(工作),<1mA(休眠);
工作溫度:-35~65℃;存儲溫度:-40~70℃;
野外防護等級:IP68。
測速范圍:0.15~21m/s; 測速精度:8.8mm/s;
分辨率:±1mm/s; 方向辨別:上游;
測量持續(xù)時間:2~240s; 采樣間隔:0s~5h;
工作頻率:24GHz; 到水面距離:0.5~35m;
電源:6~30V DC(建議使用12V DC);通訊:RS485/
Modbus協(xié)議
水位計參數(shù):
量程:0.5~30m
精 度:±3mm
環(huán)境溫度:-35~65℃
重 復 性:±1mm
天線材質:PP
頻率范圍:26GHz
信號輸出:RS485/Modbus協(xié)議 6~30 DC(建議使用
12V DC)

S-CL432
供電電壓:12-24V DC
靜態(tài)電流:≤1mA(12V)
工作電流:≤100mA(12V)
水位量程:0-30m
水位準確度:±3mm
水位分辨率:1mm
水位雷達頻率:26GHz
水位雷達天線類型:平面微帶陣列天線
水位雷達天線結構:密封天線,防露,防凝結構
水位雷達波束角:10°×10°
流速測量范圍:0.15-21m/S
流速準確度:8.8mm/S
流速分辨率:1mm/S
流速雷達發(fā)射頻率:24GHz
流速雷達天線類型:平面微帶陣列天線
流速雷達天線結構:密封天線,防露,防凝結構
流速雷達波束角:12°×12°
水面距離:0.5-35m
工作溫度:-35~65℃
存儲溫度:-40~70℃
工作濕度:≤95%
應用場合:靜水或動水均可
采集間隔:5s-24h可設置
數(shù)字接口:RS485(標配Modbus)

3.安裝
安裝地點的說明
表面流量計需要安裝在特定的場所,下圖為五種典型的安裝地點。
管道安裝示意圖

矩形明渠安裝示意圖
梯形明渠安裝示意圖
橋梁安裝示意圖
堤壩安裝示意圖
安裝調試注意事項:調試過程中需要注意傳感器的穩(wěn)定性,以安裝在河流上的情況為例,如果風速很大,導致傳感器振動很厲害,則需要停止測量工作;
另一方面,也需要在傳感器上安裝電子羅盤用以測量安裝的姿態(tài)是否發(fā)生變動,如果變動,則需要停止工作,進行調整,否則測量結果不精確。
傳感器的測量點對于一個合適的測量位置來說,重要的是,傳感器主要測量區(qū)域位于河道
一個有代表性的位置,位置盡量靠近河道中間,并且不受樹葉、隨風而動的植物的影響。
注:測量點依賴于安裝高度

4.連接S-CL431
通過RS-485總線與流速儀、水位計連接,默認參數(shù)如下:
波特率:9600(可修改);
數(shù)據(jù)位:8;
停止位:1;
奇偶校驗:無。
連接方式如圖1所示,圖1的詳細說明,見圖2。圖2中流速儀電源可以在6V~30V之間選擇,水位計電源可以在6V~30V之間選擇,例如在采用光伏供電的時候,可以采用12V蓄電池供電。
圖1 S-CL431 與計算機連接示意圖
● S-CL431 — 電氣連接
5. 連接S-CL432
通過RS-485總線與流速儀、水位計連接,默認參數(shù)如下:
波特率:9600(可修改);
數(shù)據(jù)位:8;
停止位:1;
奇偶校驗:無。
連接方式如圖1所示,圖1的詳細說明,見圖2。圖2中電源可以采用12V蓄電池供電,也可以采用24V供電。建議12V DC.
圖 1 S-CL432與計算機連接示意圖
● S-CL432 — 電氣連接
6.產(chǎn)品尺寸
7. 通信描述
7.1 流速儀 — 通信描述
S-CV430 RS-485通信的幀格式如表 1所示。
名稱 字節(jié) 說明
起始域 2B 發(fā)送數(shù)據(jù)幀的開始標志
控制域 1B 通知下位機執(zhí)行具體的動作
包計數(shù)域 1B 計數(shù)數(shù)據(jù)域的字節(jié)長度,幀中數(shù)據(jù)域固定16個字節(jié),一般填
為0
數(shù)據(jù)域 16B 數(shù)據(jù)段
地址域 2B 原地址(1b),目的地址(1b)
備份域 1B 備用
幀校驗 1B CRC校驗值

表1 通信幀的格式
通信幀,包含了上行的數(shù)據(jù)幀、上行的應答幀;下行的指令幀等。都是采用如表1 所示的同一種長度,皆為24個字節(jié),這樣固定的幀長度有利于數(shù)據(jù)包和指令的解析。下面結合表1 對幀內各個域的定義和功能進行詳細的說明。

● 上行、下行通用格式
上位機軟件下發(fā)數(shù)據(jù)簡稱為下行,下位機即 S-CV430 上傳或應答數(shù)據(jù)簡稱為上行,后文統(tǒng)一稱上行和下行。結合上行、下行特點,說明各自不同的地方。
幀起始
幀起始用于標記一個傳輸?shù)拈_始,將0xFE作為幀起始。
應答幀采用相同的通信格式,區(qū)別通過表 1中的控制域來體現(xiàn)。
0xFE、0xFE:起始標記;
控制域
控制域用于說明數(shù)據(jù)幀的功能與含義,后文結合上行、下行分別加以介紹。
計數(shù)域
計數(shù)數(shù)據(jù)域的字節(jié)長度,幀中數(shù)據(jù)域固定16個字節(jié),一般填為0。

數(shù)據(jù)域
數(shù)據(jù)域是上位機軟件和下位機軟件通信數(shù)據(jù)交互段,不同的控制碼會下發(fā)對應的數(shù)據(jù),后文將結合控制域解釋數(shù)據(jù)的具體含義。
地址域
地址域分為源地址和目的地址,S-CV430 設備地址范圍為1-99,0為廣播地址。
校驗
本文采用8位的CRC校驗,如表 1所示,將前23個字節(jié)進行CRC校驗的結果填寫在第24個字節(jié)中,也就是幀的結尾,S-CV430 采用包頭和CRC校驗兩種措施保證傳輸數(shù)據(jù)的正確性。
CRC8的校驗程序如下所示:
unsigned char GetCrc8(unsigned char *ptr, unsigned short len)
{
unsigned char crc = 0;
unsigned char ii;
while(len--)
{
crc^=*ptr++;
for(ii=0;ii<8;ii++)
{
if(crc&0x01)
{
crc=(crc>>1)^0x8C;
}
else
{
crc >>= 1;
}
}
}
return crc;
}

● 上行數(shù)據(jù)格式
上行數(shù)據(jù)的格式相對單一,分為上傳測量結果、下行指令應答兩種情況。這里結合上行控制域介紹上行數(shù)據(jù)格式。
上行幀的控制域
上行幀的控制域如表2所示。
控制碼 名稱 數(shù)據(jù)字段 說明
0x0 上報測量數(shù)據(jù) 測量數(shù)據(jù)段
0x01 上報配置數(shù)據(jù) 配置數(shù)據(jù)段
0x02 上報校正參數(shù) 校正參數(shù)數(shù)據(jù)段
0x03 上報系統(tǒng)信息A 系統(tǒng)信息A數(shù)據(jù)段
0x04 上報系統(tǒng)信息B 系統(tǒng)信息B數(shù)據(jù)段
0x10 指令執(zhí)行正確 ——
0x11 指令執(zhí)行錯誤 ——
表2 上行幀的控制域碼
數(shù)據(jù)域
數(shù)據(jù)域不管上行還是下行數(shù)據(jù)域固定16個字節(jié),不同的控制域對應的數(shù)據(jù)域不同,詳細介紹下上傳測量數(shù)據(jù)碼0x00、指令執(zhí)行正確0x10、指令執(zhí)行錯誤0x11的數(shù)據(jù)段。
上傳測量結果即控制域為0x00對應的數(shù)據(jù)具體內容如表3所示:
偏移量 類型 字段 單位 備注
0 Int16 流速 0.001m/s
2 Int16 譜寬 0.001m/s
4 UInt8 俯仰角 ° 0~90°
5 UInt8 設備狀態(tài) - 待機
- 工作
255 - 故 障
6 UInt16 SNR db 信噪比
8 UInt32 信號強度
12 UInt32 數(shù)據(jù)時戳 s 數(shù)據(jù)產(chǎn)生時的RTC時間
(自1970-01-01零點開始的秒數(shù))
表3 上傳測量結果數(shù)據(jù)段具體內容
● 下行數(shù)據(jù)格式
下行指令對應具體含義和功能如下表4所示:
控制碼 名稱 數(shù)據(jù)字段 應答 備注
0x81 設置測量配置 配置數(shù)據(jù)段 上報配置數(shù)據(jù) 如執(zhí)行成功,下位機按新的配置上報配置數(shù)據(jù)
0x90 連接設備 —— 四條數(shù)據(jù)包 下位機收到指令后連續(xù)上報四條數(shù)據(jù)包:配置數(shù)據(jù)、系統(tǒng)信息A、系統(tǒng)信息B、校正參數(shù)
0x91 開啟測量 —— 指令執(zhí)行
正確/錯誤
0x92 停止測量 —— 指令執(zhí)行
正確/錯誤
0x93 重新啟動 —— 指令執(zhí)行正確/錯誤 下位機如能成功執(zhí)行重啟,須先應答;上位機收到執(zhí)行正確
應答后,自動斷開連接
0x94 斷開設備 —— —— 無需應答,上位機自動斷開連接
0x95 測量觸發(fā) —— 指令執(zhí)行正確/錯誤 僅在指令觸發(fā)模式下發(fā)送
0x96 上報觸發(fā) —— 應答測量結果數(shù)據(jù) 僅在指令輸出模式下發(fā)送(間隔為測量時間+上報時間);如下發(fā)上報觸發(fā)指令前未收到上
一條上報數(shù)據(jù),則上位機自動斷開連接。
0x97 出廠設置 —— 指令執(zhí)行正確/錯誤 下位機如能成功執(zhí)行重啟,須先應答;上位機收到執(zhí)行正確應答后,自動斷開連接;
表4 下行數(shù)據(jù)幀的控制碼
設置測量配置(0x81):此命令主要對 S-CV430 工作方式進行設置,如測量時間、上報時間、安裝朝向等。
連接設備0x90:S-CV430 傳感器功耗較低,因此,一般情況下處于睡眠狀態(tài),此指令:一是喚醒 S-CV430,其實任何一條下行指令都可以喚醒S-CV430;二是可同時獲取下位機的設備信息: 配置數(shù)據(jù)、系統(tǒng)信息A、系統(tǒng)信息B、校正參數(shù)。
開啟測量:0x91:S-CV430 處于默認設置是不工作的,一直是處于睡眠狀態(tài),需要發(fā)送這條指令讓S-CV430自動定時測量,指令應答顯示執(zhí)行正確或者錯誤。
停止測量0x92這個指令的作用讓 S-CV430 停止定時測量,指令應答顯示執(zhí)行正確或者錯誤。
重新啟動0x93:將 S-CV430 傳感器進行重啟(注意以前配置參數(shù)不會丟失)可以在設置新的設備參數(shù)后,重新啟動使其按照新的參數(shù)重新執(zhí)行。
測量觸發(fā)0x95:S-CV430 工作方式有兩種:一種是自動測量,一種是指令觸發(fā)測量,當工作在指令觸發(fā)測量時,每發(fā)送一條測量觸發(fā)指令,S-CV430 就測量一次,否則不執(zhí)行測量工作。

注意:測量觸發(fā)命令只有在 S-CV430 工作方式設置為指令觸發(fā)方式并且S-CV430 處于工作狀態(tài)時才會有效,應答指令執(zhí)行正確或者錯誤。
上報觸發(fā)0x96:S-CV430 測量輸出有兩種方式,一種是測量完成后立即輸出,另一種是命令輸出。當需要測量結果時,發(fā)送上報觸發(fā)指令獲取測量數(shù)據(jù),命令執(zhí)行成功應答顯示上報測量數(shù)據(jù),指令執(zhí)行失敗應答顯示指令執(zhí)行錯誤。

注意:上報觸發(fā)指令只有在 S-CV430 輸出方式設置為命令請求模式并且S-CV430 處于工作狀態(tài)才有效。
恢復出廠設置0x97:即令傳感器恢復出廠時的配置,應答指令顯示執(zhí)行正確或者錯誤。

常用命令列舉:
連接命令:
fe fe 90 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 fa
開始工作:
fe fe 91 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 10
停止工作:
fe fe 92 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 37
重啟:
fe fe 93 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 dd
出廠設置:
fe fe 97 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 5e
測量觸發(fā):
fe fe 95 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 93
上報觸發(fā):
fe fe 96 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 b4

7.2 水位計 — MODBUS通訊協(xié)議說明
7.3.流量計— MODBUS通訊協(xié)議說明
一、硬件及數(shù)據(jù)格式
硬件接口:RS485
波特率: 9600
數(shù)據(jù)格式RTU 8N1
校驗CRC16
二、信息幀格式及說明
1、主機的命令格式由從機地址、功能碼、 寄存器起始地址、讀取點數(shù)及CRC碼組成如表1所示。
表1 主機命令
站號(1B) 功能碼
(1B)
寄存器起始地址
(2B)
讀取點數(shù)
(2B)
CRC
(2B)
01 03/06 00 XX 00 XX XX XX
主機命令詳細說明
站號:從機地址(0-99);
功能碼:03讀取寄存器的數(shù)值;
06 更改寄存器的數(shù)值;
寄存器起始地址:兩個字節(jié),具體描述詳見表3
讀取點數(shù):2個字節(jié),若讀取十六位整型數(shù)據(jù),則設為0001,讀取32為整型數(shù)據(jù),則設為0002;
CRC:校驗碼,兩個字節(jié);
2、從機響應有兩種格式,當功能碼為03時,其格式由站號、功能碼、數(shù)據(jù)長度,數(shù)據(jù)區(qū)及CRC碼,如表2;當功能碼為06時,其格式與主機命令幀相同,如表1所以。
表2 功能2從機應答:
站號(1B) 功能碼
(1B)
返回數(shù)據(jù)長度 數(shù)據(jù)(nB) CRC
(2B)
01 03 n XX XX XX ... XX XX

站號(地址):一個字節(jié),返回主機發(fā)送的地址;
功能碼:一個字節(jié),返回主機發(fā)送功能碼;
應答數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù):后面跟的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù);
數(shù)據(jù):針對主機命令返回對應的數(shù)據(jù),高字節(jié)在前,低字節(jié)在后;
CRC:校驗碼,兩個字節(jié)。
寄存器地址 描述
0x001E 讀取當前水位值,單位為cm(只讀)
0x001F 讀取當前流速值,單位為mm/s(只讀)
0x0020 讀取當前流量值,單位為m3/S(只讀)
0x0021 讀取累計流量值(32位無符號整形數(shù)據(jù),高字節(jié)在前),單位為m3(只讀)
0x0023 模塊地址 (讀寫)
0x0024 槽堰模式:0X01-圓形槽 0X02-矩形槽 0X03-梯形槽 (讀寫)
0X0025 管道半徑 CM (讀寫)
0X0026 矩形槽槽寬 CM (讀寫)
0X0027 梯形槽下底寬 CM (讀寫)
0X0028 梯形槽上底寬 CM (讀寫)
0X0029 梯形槽高度 CM (讀寫)

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