雷达水位计产品说明书 zz-wls-rad-f40m ·...

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雷达水位计—产品说明书ZZ-WLS-RAD-F40M

雷达水位计使用说明书

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致谢

首先对您选择本公司的产品表示衷心的感谢！

ZZ-WLS-RAD-F40M 雷达水位计是一款使用微波雷达技术实现精

确、快捷的非接触式液位测量。仪器小巧轻便，便于安装，可实现河流

水位、明渠、水库、排污管网等的液位非接触测量。

ZZ-WLS-RAD-F40M雷达水位计采用 24G微带平面阵列天线、频

率调制连续波（FMCW）技术，产品测量精度高、功耗低、体积小、

重量轻、抗环境干扰能力强，具备良好的可靠性、可用性和可维护性。

我们特别建议用户在使用 ZZ-WLS-RAD-F40M 雷达水位计之前阅

读本手册，这样您将可以更好的掌握如何使用这台测量仪器。本手册详

细介绍了 ZZ-WLS-RAD-F40M 雷达水位计的使用方法、维护及注意事

项等。


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使用说明书

注意事项及使用限制条款

注意：请正确使用（按照所示文本说明）本公司产品，并完全遵守

下列注意事项，则不会对仪器和人体造成危害。

注意

本手册的使用者必须清楚此仪器及其附件可能产生的危险。

所有操作者在操作此仪器之前都应熟知本章节中的安全须知和

警告。如不遵守操作说明，则可能降低仪器的性能或对人体产

生危害。

图例：

说明：注意 / 警示

涉及在运输、使用、维护过程中的注意事项，务必仔细阅读。

需注意的事项如下：

操作环境及用电注意事项

警告：不要在有或可能具有易燃易爆气体的场所中使用

该仪器。

注意：不要将仪器接触水面或者放入水中。

注意：不要将仪器放置于极端温度中，并且避免静电。

仪器操作

注意：无论在使用、保存或运输仪器的过程中，都应小

心取放，切勿跌损。

注意：本雷达水位计的安装和设置只能由专业技术人员

安装操作。

注意：请不要拆开雷达水位计或对其做任何改动，否则

将不予保修。

注意：如果仪器发生故障，请一定交予我司售后维修，


2

请勿私自拆装！

RS232接口、RS485接口

警告：与 RS232接口或 RS485相连的系统设备或电脑设

备必须符合 BS EN60950/IEC950标准。

仪器部件

警告：该仪器不配备内部备用零件，不得擅自拆卸仪器

部件。

有害物质管理

丢弃 ZZ-WLS-RAD-F40M请遵守有害物质管理条例，按废

弃电子/电气产品处理。

警告：不要将废旧仪器丢入分类废物或城市垃圾中。

使用限制规章

ZZ-WLS-RAD-F40M的设计符合常规性、安全性的要求。

声明

ZZ-WLS-RAD-F40M的设计符合并遵守低电压指标的要求。


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目录

1 产品介绍........................................................................................................ 5

1.1产品简介.................................................................................................. 51.2仪器特点................................................................................................. 51.3基本测量原理......................................................................................... 61.4技术规格................................................................................................. 81. 4. 1设备特性......................................................................................... 81. 4. 2电气特性......................................................................................... 81. 4. 3引脚配置......................................................................................... 9

2 串口连接说明.............................................................................................. 10

2.1连线....................................................................................................... 102.2设置....................................................................................................... 102.3有线模式说明....................................................................................... 112. 3. 1正常工作....................................................................................... 112. 3. 2 定时休眠...................................................................................... 11

3 产品安装...................................................................................................... 12

3.1 仪器结构与外观尺寸图....................................................................... 123.2 插头安装............................................................................................... 143.3现场安装............................................................................................... 153. 3. 1仪器安装方法............................................................................... 153. 3. 2测点选择....................................................................................... 15

4 串口通讯协议.............................................................................................. 18

4.1MODBUS-RTU 通讯协议............................................................................. 184. 1. 1 Modbus-RTU传输模式................................................................ 184. 1. 2 Modbus-RTU数据模型................................................................ 194. 1. 3 Modbus-RTU常用功能码............................................................ 194. 1. 4 循环冗余校验（CRC）.............................................................. 224. 1. 5 通讯异常响应.............................................................................. 244. 1. 6 终端电阻...................................................................................... 25

5 设备调试...................................................................................................... 26


4

5.1设备地址................................................................................................ 265.2噪声阈值（预留）................................................................................ 275.3滤波次数（预留）................................................................................ 275.4测量时间................................................................................................ 285.5测量结果................................................................................................ 28

6 寄存器列表.................................................................................................. 31

7 技术参数...................................................................................................... 34

8 保修.............................................................................................................. 35

8.1保修期.................................................................................................... 358.2保修范围................................................................................................ 35

9 故障分析...................................................................................................... 36

附录 A...............................................................................................................38


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1 产品介绍

1.1产品简介

ZZ-WLS-RAD-F40M雷达水位计，采用 FMCW 技术，以 24G毫米

雷达波作为载波信号，产品测量精度高、功耗低、体积小、重量轻；测

量过程不受温度、气压、泥沙、灰尘、河流污染物、水面漂浮物、空气

等环境因素的影响，同时具有良好的防风抗抖能力；优化的算法使测量

结果更加精确稳定。

本手册详细介绍了 ZZ-WLS-RAD-F40M 雷达水位计的使用方法、

维护等。

1.2 仪器特点

产品规格：146×88×51 (mm)，重量 900g，可借助桥梁等基础建

筑设施或建悬臂等辅助设施；

测量范围 0.75-40m（如需更小盲区可定制）；

宽的供电范围 7-32VDC,太阳能供电也可满足需求；

具有休眠模式，12V供电条件下电流小于 1mA；

非接触式测量，不受环境温度和湿度影响，也不受水体腐蚀；

多种工作模式：周期、休眠、自动。


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1.3 基本测量原理

ZZ-WLS-RAD-F40M 雷达水位计采用 FMCW 调制方式，以三角波

为调制信号。工作过程如下：首先电压调制电路产生三角波电压输入至

VCO（压控振荡器）产生频率变化的电磁波，电磁波频率的变化按调制

电压规律而变化，天线发射出的电磁波经过被测物体反射后产生回波，

电磁波从开始发射到目标，被目标反射再返回到天线的时间段内雷达发

射频率已经发生了变化，雷达天线将回波信号和发射信号进行耦合得到

差频信号，目标的距离和速度信息就包含在差频信号的频率内，由于差

频信号非常微弱所以需要经过雷达传感器的前置放大和滤波电路处理

把信号送入MCU的 ADC（模数转换器），MCU通过 FFT 算法分析 ADC

采集到的波形得到差频的频率，最后通过推导的公式计算获得被测目标

到雷达水位计的的距离。

FMCW雷达发射与回波信号频率与时间关系

当雷达波发射源与目标相对静止时，雷达发射频率带宽为 B，雷达


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波从发射到返回雷达天线用时为Δt，三角波的频率为 f，差频信号的频

率为 fd。推导如下：（S：雷达板到目标距离，T：三角波的周期）

0

2t

c

S

f2

1T

fB

CS

4

f 0d

在上式中，C0是光速，f是调制三角波的频率，B是雷达扫频带宽，

fd是MCU分析获得到差频信号，所以唯一的 fd即可计算出雷达板到目

标对应的距离。


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1.4 技术规格

1. 4. 1设备特性

1、体积小巧、可靠性高、操作简单、维护方便；

2、不受温度、泥沙、灰尘、河流污染物、水面漂浮物、空气压力

等环境因素的影响；

3、用于明渠、河道、灌渠、地下排水管网、防汛等场合进行非接

触式液位测量；

4、非接触测量方式，测量方便，对环境无污染；

5、具有雨天模式，防止下雨引起的干扰；

6、防水等级 IP68，有效避免内部器件受潮；

7、低功耗，可以使用太阳能供电，安装方便免维护。

1. 4. 2电气特性

1、7-32V供电，宽电源电压方便了供电方式的选择性；

2、工作电流和待机电流低，可使用太阳能供电，方便安装，免维

护；

3、防雷电路，可以防雷 6KV，雷雨天可以有效保护设备防止雷击；

4、测试精度高，数据稳定，有效保证测试的准确性；

5、支持 RS485,RS232,4-20mA等通讯方式；


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1. 4. 3引脚配置

引脚颜色说明

1 棕色 7-32V DC电源

2、6 黑色、白色 GND

3 绿色 TXD_A（232_TX/485_A）

4 红色 RXD_B（232_RX/485_B）

5 黄色 IOUT（4-20mA正极，预留）


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2 串口连接说明

2.1 连线

如下图所示，棕色线为电源正极输入，黑/白色为 GND线，TX（绿

色）为雷达水位仪 RS232 输出接口或 RS485 正极，RX（红色）为水

位仪 RS232输入接口或 RS485负极，RS232通信接口最大传输距离约

为 15m；RS485接口最大传输距离约为 1.5km，黄色线为 4-20mA的正

极（预留）。

连接线颜色与信号对照图

2.2 设置

通讯格式

通讯接口：RS485

波特率：可设置（默认 9600）

校验位：NONE

数据位：8bit

停止位：1


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2.3 有线模式说明

ZZ-WLS-RAD-F40M雷达水位计兼容标准的 MODBUS-RTU通讯

协议，本公司也可提供为用户个性定制的通讯协议)。

ZZ-WLS-RAD-F40M雷达水位计有两种工作模式：正常工作，定

时休眠。休眠时间寄存器设置为 0 设备处于正常工作模式，大于 0进

入定时休眠模式，设备测量完成后按照设置的休眠时间（分钟）休眠，

休眠时间到继续测量。

2. 3. 1正常工作

雷达水位计处于连续工作状态，持续采样测量，功耗相对较高，

返回最近一次测量结果，响应快，实时性好。

2. 3. 2 定时休眠

雷达水位计处于休眠和不休眠状态之间定时切换。定时采样测量，

采样完成后进入休眠，当用户查询水位计时立即返回最近一次的测量

值，继续进入休眠状态，休眠状态下进行水位查询不会对休眠计时进

行清零；此时功耗相对低，可以检测一段时间的水位。


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3 产品安装

3.1 仪器结构与外观尺寸图

仪器的外观：

ZZ-WLS-RAD-F40M 外观结构图


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ZZ-WLS-RAD-F40M外观尺寸为 146×88×51（单位：mm）。


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3.2 插头安装

如下图所示，电缆线插入仪器时，拿住电缆线④的位置，电缆线

插头红点②与仪器接口红点①对齐插入，听到啪的一声响即插好。拔

掉的时候，手拿住电缆线中③的位置向外拔即可拔掉。

无线传输天线接口类型是 SMA内螺纹内针，使用的时候只需要把

天线的接口对准母座按压并拧紧即可。为保证设备最佳的通讯距离天

线的角度尽量垂直地平面指向上方，而且天线周边最好远离障碍物。


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3.3 现场安装

3. 3. 1仪器安装方法

安装方向示意如上图。两个卡箍将支架及仪器固定在横杆上（横

杆直径范围：40mm-85mm），安装时保持仪器上表面和河面水平。

3. 3. 2测点选择

选择安装地点的时候要保证雷达波覆盖到水面，避免水中建筑物、

漩涡和水生植物的影响，导致雷达波覆盖到地面而测量出错。覆盖范

围近似圆形如下图所示；


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雷达水位计安装示意图

圆形的直径和距离关系如下表所示：

安装高度（m）水位计覆盖直径范围（m）

5 1.228

10 2.456

15 3.863

20 4.911

25 6.139

30 7.367

35 8.595

40 9.823


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安装完成后必须保证水位计雷达探测平面与水平面保持平行，雷

达水位计上的自带水平仪可帮助确认安装是否水平。安装的时候最好

借助参考工具，并保证雷达水位计安装高度在测量量程内；

安装点的选取应该遵循以下主要的原则：

1) 渠道顺直、渠基固定、断面规则稳定，便于设备安装；

2) 水流平顺均匀，不受漩涡、闸门启闭和渠系建筑物壅水影响；

3) 测量断面与水流方向垂直；

4) 断面附近不应有影响水流的建筑物，树木或者杂草等，在建筑

物下游时不受泄流的影响。


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4 串口通讯协议

本公司为 ZZ-WLS-RAD-F40M 提供四种通讯方式：RS232、RS485、

无线传输（选配）、4-20mA（预留），设备默认的通讯方式是 RS485。

通讯协议包括标准的 Modbus-RTU、ASCLL（个性定制）。

4.1Modbus-RTU 通讯协议

Modbus 协议的通信方式为单主站/多从站方式。只有主站可以发

出查询(询问)。从站执行查询要求的处理，回复应答信息。

4. 1. 1 Modbus-RTU传输模式

当设备使用 RTU(Remote Terminal Unit) 模式在 Modbus 串行

链路通信，报文中每个 8 位字节含有两个 4 位十六进制字符。这种

模式的主要优点是较高的数据密度，在相同的波特率下比 ASCII 模式

有更高的吞吐率。每个报文必须是以连续的字符流传送。

帧描述：

设备地址功能码数据 CRC

1字节 1字节 0~252字节2字节

CRC低 CRC高

报文帧由时长至少 3.5 个字符时间的空闲间隔区分，称为 t3.5，

本模块采用标准 t3.5 作为空闲间隔区分。RTU 帧传输空闲间隔区分

示意图如下


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如果两个字符之间的空闲间隔大于 1.5 个字符时间，则报文帧被

认为不完整，应该被接受节点丢弃。该空闲时间称为 t1.5，本模块采

用标准 t1.5 时间。RTU 帧传输判定非正常帧空闲间隔示意图如下

4. 1. 2 Modbus-RTU数据模型

Modbus 以一系列具有不同特征的数据模型为基础。设备用到的两

种基本模型如下：

寄存器类型对象类型访问类型内容

输入寄存器 16-比特字只读 I/O 系统提供这种类型数据

保持寄存器 16-比特字读写通过应用程序改变这种类型数据

4. 1. 3 Modbus-RTU常用功能码

功能码名称功能码

16 比特访问读输入寄存器 0x04读保持寄存器 0x03写单个寄存器 0x06


20

写多个寄存器 0x10

4. 1. 3. 1 读保持寄存器(0x03)

读保持寄存器 0x00 07 波特率当前的值。

请求报文

从机地址功能码寄存器地址寄存器数量 CRC 校验值

80 0x03 00 07 00 01 E7 DA

响应报文

从机地址功能码字节数寄存器值 CRC校验值

80 03 02 00 01 E7 DA

当前波特率值为 1（9600bps）。

4. 1. 3. 2 读输入寄存器(0x04)

读输入寄存器 0x0005 输入电压的值。

请求报文

从机地址功能码寄存器地址寄存器数量 CRC校验值

80 0x04 00 0B 00 01 3F DA

响应报文


80 0x04 02 00 78 85 0C


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当前的输入电压值为 0x0078 (需将 0x0078 转换为十进制 120，然

后在缩小十倍即 120/10=12V)。

4. 1. 3. 3 写单个保持寄存器(0x06)

设置从机地址 0x80 中保持寄存器 0x0007 波特率为

0x01(9600bps)。

请求报文

从机地址功能码寄存器地址寄存器值 CRC校验值

80 06 00 07 00 01 E7 DA

响应报文

从机地址功能码字节数寄存器值 CRC 校验值

80 06 00 02 00 01 E7 DA

4. 1. 3. 4 写多个保持寄存器(0x10)

设置从机地址 0x80 中保持寄存器 0x0004 水位计噪声阈值(预

留)，保持寄存器 0x0006 水位计到水渠底部距离为 0x64 (需将 0x64

转换为十进制 100，然后在缩小一百倍即 100/100=1.0m)，保持寄存器

0x0008 设备地址 0x01。

请求报文

响应报文

从机地址功能码起始地址寄存器数量字节数寄存器值 CRC校验值

80 10 00 0F 00 03 06 00 01 00 64 0064 E7 DE


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从机地址功能码起始地址寄存器数量 CRC校验值

80 10 00 0F 00 03 1F DB

4. 1. 4 循环冗余校验（CRC）

CRC 是数据通信领域中最常用的一种差错校验码，其特征是信息

字段和校验字段的长度可以任意选定（使用标准 modbus 约定的 CRC-16

校验码）。

CRC-16 校验码的使用：

根据 Modbus 协议，常规 485 通讯的信息发送形式如下：

地址功能码数据信息 CRC校验值

1byte 1byte nbyte 2byte

CRC 校验是前面几段数据内容的校验值，为一个 16 位数据，发送

时，低 8位在前，高 8位最后。

接收方使用相同的计算方法计算出信息字段的校验码，对比接收

到的实际校验码，如果相等则信息正确，不相等则信息错误。

CRC-16 校验码计算方法：

*pucFrame 为待校验数据首地址，usLen 为待校验数据长度。

返回值为校验结果。USHORT usMBCRC16( UCHAR * pucFrame, USHORT usLen ){

UCHAR ucCRCHi = 0xFF;UCHAR ucCRCLo = 0xFF;int iIndex;while( usLen-- ){

iIndex = ucCRCLo ^ *( pucFrame++ );ucCRCLo=(UCHAR)(ucCRCHi^aucCRCHi[iIndex]);ucCRCHi = aucCRCLo[iIndex];}

return ( USHORT )( ucCRCHi << 8 | ucCRCLo );


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static const UCHAR aucCRCHi[] = {0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40

};static const UCHAR aucCRCLo[] = {

0x00, 0xC0, 0xC1, 0x01, 0xC3, 0x03, 0x02, 0xC2, 0xC6, 0x06, 0x07, 0xC7,0x05, 0xC5, 0xC4, 0x04, 0xCC, 0x0C, 0x0D, 0xCD, 0x0F, 0xCF, 0xCE, 0x0E,0x0A, 0xCA, 0xCB, 0x0B, 0xC9, 0x09, 0x08, 0xC8, 0xD8, 0x18, 0x19, 0xD9,0x1B,0xDB,0xDA,0x1A,0x1E,0xDE, 0xDF, 0x1F,0xDD,0x1D,0x1C, 0xDC,0x14, 0xD4, 0xD5, 0x15, 0xD7, 0x17, 0x16, 0xD6, 0xD2, 0x12, 0x13, 0xD3,0x11, 0xD1, 0xD0, 0x10, 0xF0, 0x30, 0x31, 0xF1, 0x33, 0xF3, 0xF2, 0x32,0x36, 0xF6, 0xF7, 0x37, 0xF5, 0x35, 0x34, 0xF4, 0x3C, 0xFC, 0xFD, 0x3D,0xFF, 0x3F, 0x3E, 0xFE, 0xFA, 0x3A, 0x3B, 0xFB, 0x39, 0xF9, 0xF8, 0x38,0x28, 0xE8, 0xE9, 0x29, 0xEB, 0x2B, 0x2A, 0xEA, 0xEE, 0x2E, 0x2F, 0xEF,0x2D, 0xED, 0xEC, 0x2C, 0xE4, 0x24, 0x25, 0xE5, 0x27, 0xE7, 0xE6, 0x26,0x22, 0xE2, 0xE3, 0x23, 0xE1, 0x21, 0x20, 0xE0, 0xA0, 0x60, 0x61, 0xA1,0x63, 0xA3, 0xA2, 0x62, 0x66, 0xA6, 0xA7, 0x67, 0xA5, 0x65, 0x64, 0xA4,0x6C,0xAC,0xAD,0x6D,0xAF,0x6F, 0x6E, 0xAE, 0xAA, 0x6A, 0x6B, 0xAB,0x69, 0xA9, 0xA8, 0x68, 0x78, 0xB8, 0xB9, 0x79, 0xBB, 0x7B, 0x7A, 0xBA,0xBE,0x7E, 0x7F, 0xBF, 0x7D, 0xBD, 0xBC, 0x7C, 0xB4, 0x74, 0x75, 0xB5,0x77, 0xB7, 0xB6, 0x76, 0x72, 0xB2, 0xB3, 0x73, 0xB1, 0x71, 0x70, 0xB0,0x50, 0x90, 0x91, 0x51, 0x93, 0x53, 0x52, 0x92, 0x96, 0x56, 0x57, 0x97,


24

0x55, 0x95, 0x94, 0x54, 0x9C, 0x5C, 0x5D, 0x9D, 0x5F, 0x9F, 0x9E, 0x5E,0x5A, 0x9A, 0x9B, 0x5B, 0x99, 0x59, 0x58, 0x98, 0x88, 0x48, 0x49, 0x89,0x4B, 0x8B, 0x8A, 0x4A, 0x4E, 0x8E, 0x8F, 0x4F, 0x8D, 0x4D, 0x4C, 0x8C,0x44, 0x84, 0x85, 0x45, 0x87, 0x47, 0x46, 0x86, 0x82, 0x42, 0x43, 0x83,0x41, 0x81, 0x80, 0x40};

4. 1. 5 通讯异常响应

当主站设备向从站设备发送请求时，主站希望得到一个正常的响

应。主站的询问可能导致下列四种事件之一：

----如果从站设备接收到无通信错误的请求，并且可以正常地处理询

问那么从站设备将返回一个正常响应。

----如果由于通信错误，从站没有接收到请求，那么不能返回响应。

主站程序将按超时处理。

----如果从站接收到请求，但是检测到通信错误(奇偶校验、CRC…)，

那么不能返回响主站程序将按超时处理。

----如果从站设备接收到无通信错误的请求，但不能处理这个请求(例

如，如果请求读一个不存在的输入寄存器)，那么从站将返回一个异

常响应，通知客户机出错误的原因。

异常响应报文有两个与正常响应报文不同的字段：

功能码字段：在正常响应中，从站在响应的功能码字段赋值原始

请求的功能码。所有的功能码 MSB 都为 0(他们的值都低于十六进制

80)。在异常响应中，从站设置功能码的 MSB 为 1。这使得异常响应

中的功能码值比正常响应中的功能码值高十六进制 80。

通过设置功能码 MSB，主站的应用程序能够识别异常响应，并且

能够检测异常码的数据字段。数据字段：在正常的响应中，从站可以

在数据字段中返回数据或统计值(请求中要求的任何信息)。

异常码异常名称描述

01 非法功能码功能码无法识别，不在 0x00~0x0F 以内

02 非法数据地址数据地址超出定义

03 非法数据值寄存器存储之外的值

04 从设备故障产生不可重新获得的错误


25

在异常响应中，从站在数据字段中返回异常码。这说明了产生异

常的原因。所有支持的功能码的异常响应报文为功能码加上 0x80。

所有异常功能码为 0x83、0x84、0x86、0x88、0x90、0x97。

功能码 0x06 对应的异常响应报文如下：

4. 1. 6 终端电阻

在网络搭建过程中，如果网络终止嵌入连接其他 Modbus 设备，

则需要在网络的最后接入 120 欧姆的终端匹配电阻。

从机地址功能码异常码 CRC校验值

80 86 01 D3 88


26

5 设备调试

5.1设备地址

设备地址可以通过设置保持寄存器地址 0x0008 的值，能够设置的

范围 1~200。出厂默认从机地址为 0x80。从机地址设置成功后自动保

存。

设置设备地址为 0x01 举例

发送的请求报文


80 06 00 08 00 01 D7 D9

响应报文


80 06 00 08 00 01 D7 D9

忘记设备地址时，可以将设备地址指定为 0xFF，通过Modbus协议 03功能码查询寄存器地址 0x001C获取设备的真实地址。使用该方

式查询设备地址，Modbus总线上只能接一台设备。

查询设备地址举例



FF 03 00 08 00 01 10 16


27

响应报文


80 03 02 00 80 85 FA

响应报文中寄存器值 0x0080即为设备的真实设备地址。

5.2噪声阈值（预留）

噪声阈值用于设定信号提取门槛，设备信号强度（通过输入寄存

器获取）低于该设定值的认为是噪声不予拾取。该项通常无需调整，

按照出厂默认即可，在安装距离远、低流速的时候信号微弱，需要根

据现场信号强度进行调整，流速仪阈值设定应不低于 400。设置流速

仪噪声阈值的寄存器为 0x000B，设置水位计噪声阈值的寄存器为

0x0004。

设置水位计噪声阈值为 500举例

发送的请求报文（响应报文与请求报文相同）


80 06 00 04 01 F4 D6 0D

5.3滤波次数（预留）

滤波次数越大数值波动越小，测量结果越稳定，实时性减弱。常

规默认即可。设置水位计滤波次数的寄存器为 0x0005。设置水位计滤波次数为 5举例

发送的请求报文（响应报文与请求报文相同）


28


80 06 00 05 00 05 47 D9

5.4测量时间

1、近距离测量：15s左右就会测出稳定的数值。

2、远距离测量：30s左右就会测出稳定的数值。

5.5测量结果

测量结果在保持寄存器和输入寄存器中都有保存，可以通过

Modbus协议 0x03或 0x04 功能码读取（建议使用 0x04 功能码读输入

寄存器）。通过调试助手（如MODBUS调试助手）读取相关的寄存器，

需注意此时读出来的数值为十六进制，因此为了方便计算需要将其转

换为十进制。例如：现在要查询的是水位，那么从 0x0001寄存器读出

来的值为 0x7B，0x7B转换为十进制就是 123，此时要得到实际的水位

需要缩小 1000倍（0.123m）。这里需要注意的是存放在寄存器中的值

都是放大后的值（下面表格中的“说明”这一栏所描述的是指存放在

寄存器中的数值是放大后的），所以提取出来的数值要缩小相应的倍数。

（备注：每个查询命令需要等待的时间为 100ms）

功能寄存器地址单位说明

水位 0x0001 m 已放大 1000倍

空高 0x0002 m 已放大 1000倍

水位信号强度（预留） 0x0003 / /

水位计噪声阈值（预留） 0x0004 / /

水位计滤波次数（预留） 0x0005 / /


29

水位计到水槽底面距离 0x0006 m 已放大 100倍

串口波特率 0x0007 / /

通过 0x04功能码读取，输入寄存器地址如下表

功能寄存器地址单位说明

水位 0x0001 m 已放大 1000倍

空高 0x0002 m 已放大 1000倍

故障信息 0x0004 / 预留

输入电压 0x0005 / 已放大 10倍

版本号 0x0006 / /

为了处理小数部分，水位、空高等都有放大处理，读取到数值后

需要做缩小处理，比如读取回来的流速为 1000则真实流速为 1m/s。

通过 0x04功能码读取单个输入寄存器举例（读取水位）


从机地址功能码起始地址寄存器个数 CRC校验值

80 04 00 01 00 01 7E 1B

响应报文

从机地址功能码数据字节数寄存器值 CRC校验值

80 04 02 0B B0 83 AA

0x04功能码可以读取多个连续寄存器，通过 0x04功能码读取全部测

量结果举例


30


从机地址功能码起始地址寄存器个数 CRC校验值

80 04 00 01 00 06 3F D9

响应报文

从机地址 80功能码 04数据字节数 0C水位 0A 73空高 09 0B水位信号强度 00 00故障信息 00 00输入电压 00 00软件版本号 02 04CRC 校验值略


31

6 寄存器列表

保持寄存器列表

地址

十六进制名称描述数据范围默认值读写状态

01 水位

单位: m放大1000倍的水位

值

0~65535 0 只读

02 空高

单位: m放大1000倍的空高

值

0~65535 0 只读

03 水位信号强

度（预留）水位当前信号强度 0~65535 0 只读

04 水位计噪声

阈值（预留）水位计噪声阈值 0~65535 500 读写

05 水位计滤波

次数（预留）

设置水位计滤波次

数0~65535 5 读写

06 水位计到水

槽底面距离

单位: m支持小数，放大 100倍后写入

0~65535 0 读写

07 串口波特率

0x01: 96000x02: 192000x03: 560000x04: 115200

1~4 1 读写

08 设备地址设置/读取设备地

址1~200 0x80 读写

09 休眠时间

单位: 分钟

单个测量周期测量

完后的休眠时间

0~65535 0 读写

0A 故障信息预留 - - -


32

0B 输入电压

单位: V放大10倍后的输入

电压值

0~65535 0 只读

0C 软件版本号

软件版本号

高 8位加低 8位组

合

如0x0102对应版本

号为 V1.2

0~65535 0 只读

0D 恢复出厂设

置

0x01: 恢复出厂默

认设置0~1 0 读写


33

输入寄存器列表

地址

十六进制名称描述数据范围默认值

01 水位单位: m放大 1000倍的水位值

0~65535 0

02 空高单位: m放大 1000倍的空高值

0~65535 0

03 水位信号强度水位当前信号强度(预留) 0~65535 0

04 故障信息预留 - -

05 输入电压

单位: V放大 10倍后的输入电

压值

0~65535 0

06 软件版本号

软件版本号

高 8位加低 8位组合

如 0x0102对应版本号

为 V1.2

0~65535 0


34

7 技术参数

参数

测量范围 0.75~40m

测量精度 ±3mm /±6mm

雷达天线平面微带脉冲阵列雷达

雷达频率 24GHz电波发射角 12°

工作电压 7-32VDC；5.5-32VDC（可选）

工作电流 ≤ 90mA；休眠≤ 1mA

接口及其它

数字接口 RS485（默认）/RS232，MODBUS协议

无线传输（选配） 4G、NB-IoT蓝牙、433MHz模拟输出 4-20mA外壳材质铝合金外壳

尺寸（mm） 146x88x51(mm)防护等级 IP68工作温度 -35℃-70℃

存储温度 -40℃-70℃

防雷防雷等级 6KV


35

8 保修

供应商保证 ZZ-WLS-RAD-F40M 仪器在售出时在性能和质量方面

均没有缺陷，对于使用过程出现的问题，可以视不同情况对在正确使用

条件下出现异常的仪器进行维修或调换。

仪器需要返修前，请先和供应商联系；返回的产品必须包装完好，

确保不因运输过程造成仪器的损伤。

8.1保修期

用户享有的免费保修期为一年（从收货之日起开始计算）。对超出

保修期的仪器，公司将提供有偿维修。

8.2保修范围

保修期内，本公司仅对在正确使用条件下出现故障的产品进行免

费维修。

下列情况引起的故障不属于保修范围：

-超过保修期；

-未按产品使用说明书要求，使用，保养而造成损坏；

-非本公司授权的维修者拆机（私自拆修）造成的损坏；

-其他如自然灾害、机械损伤等引起的非质量原因故障。


36

9 故障分析

1、Q：为什么上位机没有接收到任何数据？

A： 1 ) 检查供电电压是否在 7-32VDC ，确认后重新上电；

2 ) 检查通讯方式、串口号、波特率是否正确；

3) 检查通讯协议是否按照说明操作，检查确认指令是否正确；

4) 设备是否处于低功耗模式，处于低功耗模式下需要上位机

发指令唤醒并进行传输。

2、Q：为什么测量值一直为零？

A： 1 ）确认雷达发射探头是否垂直对准测量目标；

2 ）测量距离是否在探头测试合理范围内；

3、Q：为什么测量值频繁大幅跳变？

A： 1 ）检查供电电压是否过低；

2 ）测量范围内是否存在障碍物；

3 ）探头安装是否固定牢靠，雷达发射波是否垂直于水平面。

4、Q：为什么测量值长期稳定且无任何波动？

A： 1 ）检查是否因为季节原因水面结冰；

2 ）检查是否由于安装没有水平导致雷达波覆盖地面导致测

量不准。

5、 Q: RD-Lite 雷达波水位测量系统软件跟水位计连接不上。

A： 1 ）水位计默认采用 RS-485接口，检查是否采用的 RS-485

接收器进行接收；


37

2 ）检查设备串口号是否正确；

3 ）水位计默认设备地址为0x80，设备地址是否设置成0x80；4 ）水位计是否正常供电；

5 ）是否点击开始测量


38

附录 A

表 4系统组件表

产品名称规格数量备注

ZZ-WLS-RAD-F40M

雷达水位计台 1

电缆带插头根 1 标配 10米

安装支架套 1

抱箍个 1

安装紧固套件套 1

产品说明书本 1

保修卡份 1

合格证份 1

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雷达水位计 产品说明书 zz-wls-rad-f40m ·...

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雷达水位计产品说明书 zz-wls-rad-f40m ·...