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JY-JH2004 激光水位計(jì) 京儀
一、用途
JY-JH2004型激光水位/閘位儀，是一種新型的非接觸式測量儀器。采用了同類的激光測距原理。進(jìn)口機(jī)芯保證了測量精度的長期穩(wěn)定性。
激光水位/閘位儀直接固定在閘門頂部的上方，不需要保護(hù)管。測量時(shí)，儀器發(fā)射一束紅色激光照射到被測物體表面，儀器測出數(shù)值后通過EIA-485接口輸出。
測量水位時(shí)，只需要垂直或傾斜安裝一根激光束保護(hù)管即可，解決了建造標(biāo)準(zhǔn)豎井的困難以及經(jīng)費(fèi)等問題。
二、設(shè)備功能特點(diǎn)
技術(shù)特點(diǎn)：
1、精度高，測量精度及長期穩(wěn)定度高；
2、安裝簡，結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計(jì)合理，垂直或傾斜測量方式；
3、適應(yīng)性，環(huán)境溫度、工作電壓檢測和電源管理；
4、通用的標(biāo)準(zhǔn)MODBUS半雙工協(xié)議輸出接口；
5、作為傳感器使用，地址1-254可以設(shè)置，可方便多傳感器組網(wǎng)；
6、現(xiàn)場布線簡單及信號傳遞距離遠(yuǎn)；
7、測值超過上下，現(xiàn)場輸出報(bào)警信號（須訂貨說明）。
8、抗干擾、抗錯(cuò)碼能力強(qiáng)，完善的安全措施。
性能指標(biāo)：
序號 | 項(xiàng)目 | 指標(biāo) |
1 | 測量距離 | 0.2～70m；0.2～200m |
2 | 激光類型 | 635納米 二級安全 激光光斑為 寬1mm長3mm |
3 | 測量精度 | ±3mm |
4 | 測量頻率 | 測量速度快， 8秒返回正常數(shù)據(jù) |
5 | 通信接口 | 標(biāo)準(zhǔn)MODBUS 485協(xié)議 |
6 | 地址范圍 | 1～254 |
7 | 工作電壓 | DC12V，210mA |
8 | 值守功耗 | 485值守,不測量，不顯示時(shí)小于2mA |
9 | 工作環(huán)境 | 工作：–10～+50℃；存放：–30～+70℃；濕度：95%RH |
10 | 外形尺寸 | Φ100×170mm |
11 | 保護(hù)等級 | –10～+50℃；濕度：≤98%RH（40℃） |
三、安裝調(diào)試
3.1 安裝
1、保護(hù)管與激光水位/閘位儀的接口處不要密封，留水蒸汽的通道！
2、眼睛直視激光束是很危險(xiǎn)的?。?！
3、激光水位/閘位儀的形狀見圖1。
3.1.1 安裝土建工作
激光的特點(diǎn)是測距大，可傾斜安裝，適合在無豎井的水庫使用，但要求激光保護(hù)管為直線，土建工藝是比較講究的。
激光保護(hù)管內(nèi)徑為大于100mm的PVC管，壁厚大于3mm。安裝為直線，因此，在PVC管下方制作基礎(chǔ)，基礎(chǔ)上埋設(shè)可調(diào)節(jié)高低抱箍，見圖2。
3.1.2 激光水位/閘位儀的固定
將激光水位/閘位儀用法蘭固定在已建好的激光束保護(hù)管上，先通過調(diào)節(jié)管蓋使激光束處在中心位置，發(fā)射激光，再微調(diào)法蘭上的調(diào)平螺絲使激光束打在保護(hù)管另一端的中心位置后，擰緊螺絲，固定好激光水位/閘位儀。
3.1.3 接線
激光水位/閘位儀輸出接口線為5根，兩根電源線：紅（+12V）、黑（地），兩根485信號線：黃（485A）、藍(lán)（485B），1根控制電源輸出線：+12V，報(bào)警信號未接出。
采集儀到激光傳感器的電纜一般用4×0.25mm的屏蔽電纜，激光水位/閘位儀通電后，閃爍指示燈亮后發(fā)射激光，此時(shí)紅黑線電源正、負(fù)兩端電壓應(yīng)不低于9V（發(fā)射激光時(shí)測量，正常情況為12V），否則激光水位/閘位儀停止發(fā)射激光！如果電源線較長，導(dǎo)線壓降大，可以換用0.5mm的電纜，減少導(dǎo)線壓降。
485輸出為數(shù)字量，按標(biāo)準(zhǔn)Modbus輸出協(xié)議。
3.1.4 檢查及校準(zhǔn)
在測量輸出信息為距離時(shí)，終端顯示器上看到的測量值應(yīng)大于等于保護(hù)管水面以上到傳感器的直線距離，如果數(shù)值偏小并不隨水位的變化而變化，說明激光束打在管內(nèi)障礙物或管壁上?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)激光水位計(jì)上的調(diào)平螺絲使激光束與保護(hù)管平行。如果顯示的數(shù)值為5535，可能是激光沒有打到水面的反射板而打到了水里，或打在管壁上，或距離太遠(yuǎn)，反射信號微弱。
加電后6位數(shù)碼管是不亮的，循環(huán)按下數(shù)據(jù)鍵將依次顯示：
操作順序 | 功能意義 | 取值范圍 | modbus |
1 | 測量結(jié)果 | 0.2～70米、0.2～70米 | 0 只讀 |
2 | 485機(jī)器地址 | 1～255 | 1 只讀 |
3 | 波 特 率 | 默認(rèn)9600 | |
4 | 數(shù)碼管熄滅 |
3.2 維護(hù)
3.2.1 參數(shù)設(shè)置
多臺JH2004型激光水位/閘位儀組網(wǎng)測量時(shí)，每臺JH2004型激光水位/閘位儀應(yīng)當(dāng)設(shè)置成不同的地址。具體為，旋開激光水位/閘位儀頂蓋，按住【右移】鍵加電進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài)，按【數(shù)據(jù)】鍵，將前兩位功能代碼數(shù)字改到5，按【右移】鍵，再按【數(shù)據(jù)】鍵，將地址修改到設(shè)置值。地址的調(diào)整范圍為0-255，每臺JH2004型激光水位/閘位儀的地址不能重復(fù)！即可以有255臺JH2004型激光水位/閘位儀在同一條網(wǎng)線上工作。
激光水位/閘位儀上電前，按住“右移”鍵，再給激光水位/閘位儀上電，此時(shí)進(jìn)入到參數(shù)設(shè)置狀態(tài)，可按“數(shù)據(jù)”鍵選擇要修改的選項(xiàng)，“右移”鍵選擇需要修改的位置，當(dāng)參數(shù)修改完成后，長按“右移”鍵，看到小數(shù)點(diǎn)向右循環(huán)移動(dòng)，同時(shí)按下“數(shù)據(jù)”鍵保存修改并退出運(yùn)行。每個(gè)參數(shù)的修改由6位七段數(shù)碼管組成，前兩位為功能代碼，后四位為具體顯示內(nèi)容，具體含義如下：
功能代碼 | 功能意義 | 缺省值 | 取值范圍 |
0 | 本機(jī)地址 | 1 | 1～255 |
1 | 報(bào)警上限 | 2000 | 0～2000分米 |
2 | 報(bào)警下限 | 0 | 0～2000分米 |
3 | 4MA距離 | 0 | 0～4095 |
4 | 20MA距離 | 2000 | 0～4095 |
5 | 采樣間隔 | 0（加電常量） | 0～9999秒 |
6 | 輸出單位 | 1 | 0毫米，1厘米 |
7 | 波 特 率 | 2（9600） | 0～4默認(rèn)2-9600 |
8 | 輸出信息 | 0 | 0物位，1距離 |
9 | 最大測距 | 2000 | 700分米、2000分米 |
10 | 4MA校準(zhǔn)值 | 0～4095 | |
11 | 20MA校準(zhǔn)值 | 0～4095 | |
12 | 出廠設(shè)置口令 | 3333 |
本機(jī)地址：是指本傳感器通過RS485組成網(wǎng)絡(luò)后本儀器在網(wǎng)絡(luò)中的地址編號，缺省值設(shè)為1，也可以根據(jù)需要設(shè)置成其它的值。
報(bào)警上限：當(dāng)測量數(shù)據(jù)大于等于此值時(shí)，在報(bào)警信號線上輸出電源電壓。
報(bào)警下限：當(dāng)測量數(shù)據(jù)小于等于此值時(shí)，在報(bào)警信號線上輸出電源電壓。
4MA距離：保留未用。
20MA距離：保留未用。
采樣間隔：當(dāng)此值為0時(shí)，本儀器工作在一直測量模式，使用MODBUS-RTU協(xié)議的03、命令讀。當(dāng)此值不為0時(shí)，本儀器485值守根據(jù)采樣間隔參數(shù)進(jìn)行間歇測量模式，控制采樣的頻度，可大大延長激光器的使用壽命。
輸出單位：指的是測量數(shù)據(jù)的分辨率，可選擇毫米和厘米兩種輸出單位。當(dāng)數(shù)值大于65.535時(shí)，MODBUS485協(xié)議03命令的數(shù)據(jù)段將有4字節(jié)，當(dāng)數(shù)值不大于65.535時(shí)，MODBUS485協(xié)議03命令的數(shù)據(jù)段只有2字節(jié)。
波特率：出廠設(shè)置為9600bit/s，9600,n,8,1。用戶可依據(jù)通信需要設(shè)置不同的波特率。波特率2400，4800，9600，14400，19200分別用數(shù)字0，1，2，3，4表示。
輸出信息：可選擇物位(水位)或距離，距離為傳感器到被測物理表面的直線距離；水位為激光水位/閘位儀的“最大測距”減去測量距離后的數(shù)值。
4MA校準(zhǔn)值：保留未用。
20MA校準(zhǔn)值：保留未用。
出廠設(shè)置口令：當(dāng)把此值設(shè)為3333時(shí)，退出保存時(shí)將所有參數(shù)按出廠默認(rèn)值保存。
3.2.2儀器維護(hù)
1、同對待眼鏡、照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡一樣保養(yǎng)激光上的光學(xué)鏡片。定期吹掉鏡子頭上的灰塵，防止灰塵影響測量。
2、不要用手摸鏡頭，只能用軟布擦拭儀器，如果必要可蘸一些純酒精。不要用其它的清潔藥劑，不然會損壞儀器上的塑料部分。用水、濕布或海綿擦去污垢。
3.3 水位激光測量原理
3.3.1水位垂直測量
把激光水位/閘位儀固定好并和采集終端連接后，用激光水位/閘位儀測量三次激光基準(zhǔn)面到水面的距離，取平均值L，再從附近水尺上讀出當(dāng)前水位值W，那么激光水位/閘位儀安裝位置基準(zhǔn)面的海拔高程為J=L+W。以后，水位值W=J—L，即水位等于激光測量基準(zhǔn)值減去激光測量值。見圖3。
3.3.2水位傾斜測量
把激光水位/閘位儀固定好并和終端連接后，用激光水位/閘位儀測量三次激光基準(zhǔn)面到水面的距離，取平均值L，測出保護(hù)管與水平面的夾角?激光基準(zhǔn)面離水面垂直距離H=L*Sinβ,再從附近水尺上讀出當(dāng)前水位值W，那么激光測量基準(zhǔn)面的海拔高程為J=H+W。以后，水位值W=J－H=J－L*Sinβ，即水位等于激光測量基準(zhǔn)值減去激光測量值乘以夾角的正弦值。見圖4。
四、通信協(xié)議
4.1 MODBUS協(xié)議
接口設(shè)置：1位起始，1位停止，8位數(shù)據(jù)位 無奇偶位 波特率可設(shè)置
主機(jī)（遙測終端）向從機(jī)（激光水位計(jì)）發(fā)送讀數(shù)據(jù)指令
棧號 | 功能碼 03 | 寄存器地 址高8位 | 寄存器地 址低8位 | 數(shù)據(jù) 高8位 | 數(shù)據(jù) 低8位 | CRC 低8位 | CRC 高8位 |
備注：數(shù)據(jù)長度應(yīng)以字節(jié)為單位
從機(jī)（激光水位計(jì)）向主機(jī)（遙測終端）發(fā)送數(shù)據(jù)
棧號 | 功能碼 03 | 數(shù)據(jù) 長度 | 數(shù)據(jù) 高8位 | 數(shù)據(jù) 低8位 | 。。。。。。 | CRC 低8位 | CRC 高8位 |
舉例：主機(jī)發(fā)送指令(16進(jìn)制)：01 03 00 00 00 01 84 0A；
從機(jī)返回2個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)：01 03 02 00 F0 B8 00
水位數(shù)據(jù)地址為01，03功能碼，02表示返回的數(shù)據(jù)是2個(gè)十六進(jìn)制：00 F0，轉(zhuǎn)成十進(jìn)制為：240，表示2.40米（輸出單位為cm），或0.24米（輸出單位為mm）。
當(dāng)測量數(shù)據(jù)大于65535時(shí)，不能用兩個(gè)字節(jié)表示，需要用4個(gè)字節(jié)：
從機(jī)返回4個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)：01 03 04 00 01 BF 87 9B A1
水位數(shù)據(jù)地址為01，03功能碼，04表示返回的數(shù)據(jù)是4個(gè)十六進(jìn)制：00 01 BF 87，轉(zhuǎn)成十進(jìn)制為：114567，表示114.567米（輸出單位mm）。
4.2 CRC碼源代碼
下面是計(jì)算CRC碼的源代碼，傳入的3個(gè)參數(shù)分別為：計(jì)算的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù),指向源數(shù)據(jù)的指針,從源數(shù)據(jù)的第幾個(gè)字節(jié)開始計(jì)算，返回的結(jié)果為兩字節(jié)的CRC碼。
unsigned int CRCcode(unsigned int length,unsigned char *pnt,unsigned char start)/
{
unsigned char j;
unsigned int i,CRC=0;
unsigned char CRCH=0,CRCL=0,temp,tt;
for(i=0;i
{
tt=pnt[(unsigned char)(start+i)];
for(j=0;j<8;j++)
{
temp=tt^CRCH;
tt=tt<<1;
CRC=CRC<<1;
CRCH=CRC/256;
CRCL=CRC;
if(temp&0x80)
{
CRCL^=0x21;
CRCH^=0x10;
CRC=CRCH*256+CRCL;
}
}
}
return(CRC);
}
五、設(shè)備成套性
1、激光主機(jī) 1臺
2、調(diào)平法蘭 1只
3、固定法蘭 1只
4、反射浮體 1只
