近年来，工业物联网无线数据采集系统的发展趋势是简化终端结构，在数据采集终端与主机之间采用无线通信，以代替复杂、不灵活的现场布线。该阶段数据采集系统采用更先进的模块式结构，根据不同的应用要求，通过简单的增加和更改模块，并结合系统编程，就可以扩展或修改系统，满足不同领域的需要。基于XLSN无线传感器网络24GHz或433MHz模块技术、MES制造执行系统技术及无线传感器、无线测控装置RTU等的智能制造工厂生产车间无线数据采集系统是工业物联网无线数据采集系统的典型应用案例。
NHR系列智能显示控制仪表RS-485通信中应用
01摘要
NHR系列智能显示控制仪表是经过多年开发制造经验而设计生产，集诸多全新功能于一身的新一代智能显示控制仪表。针对现场温度、压力、液位、速度、流量等各种信号进行采集、显示、控制、远传、通讯、打印等处理，构成数字采集系统及控制系统，广泛运用于电力、石化、冶金、轻工、制药、航空等诸多领域。产品的EMC设计符合GB/T176262-11相关规定，同时产品取得了CE认证。
02产品的市场背景
在自动化控制领域，随着分布式控制系统的发展，在产业上的分布式控制系统中，经常需要采用串行通讯来达到远程信息交换的目的。目前，用于串行通讯的接口标准包括：RS-232、RS-422、RS-423和RS-485。RS-232是最早的串行接口标准，广泛应用在短间隔、较低波特率串行通讯中。其后发展起来的RS-422、RS-485是平衡传送的电气标准，比起RS-232非平衡的传送方式在电气指标上有了大幅度的进步。RS-485串行接口的电气标准实际上是RS-422的变型，它属于七层OSI (open system interconnection，开放系统互连)模型物理层的协议标准。由于性能优异、结构简单、组网轻易，RS-485总线标准得到了越来越广泛的应用。下面是关于虹润NHR 系列智能显示控制仪表在RS-485通信中的应用。
03产品的技术原理
1、系统技术方案
工业场合中,经常要用一些仪表去控制如温度、液位、流量等。在某些场合,需要1台控制器灵活地控制多台仪表,以达到设计控制目的。
本文利用标准的MODBUS RTU通讯协议与 RS-485通信指令,方便的实现与多台虹润NHR系列仪表的串行通信成功的实现了用单台控制器对多台仪表的灵活控制。可编程控制器允许在一个RS-485通信接口上连接多达100台虹润仪表,仪表大于60台时,需加一个RS-485中继器，RS-485通信口通信距离长达1KM以上。
2、RS-485总线的硬件设计
考虑到此控制系统中网络节点数较多，整个网络超过100个节点，为保证通讯的可靠性和通讯效率按照仪表在系统中实现的不同功能、数据流量、实时性要求把各仪表分布到两条总线上，而且所选器件中的RS-485芯片驱动能力均达到255点，通讯速率选96Kbps，离主站最远的节点不超过50m。
3、网络协议
为了能使具体的命令、数据在网络上正确地传输，在数据链路层必须提供一定的网络协议，保证在物理层的比特流出现错误时进行检测和校正，同时实现数据帧和命令帧的功能。然而，为保证数据传输质量，对每个字节进行校验的同时，应尽量减少特征字和校验字，而常用的数据包格式由引导码、长度码、地址码、命令码、数据、校验码、尾码组成，每个数据包长度达20～30字节，在RS-485系统中显得又有些繁杂。由于MODBUS协议是公然的通讯协议，而且被很多的工控产品生产厂家支持，该协议已广泛应用于水利、水文、电力等行业设备及系统的国际标准中，因此，本系统采用MODBUS协议作为此控制系统的网络协议。
在此控制中由于对PLC和变频器的通讯数据量小而且实时性要求不高，因此采用MODBUS ASCII方式，而对单片机的数据通讯量较大且实时性要求高,因此采用MODBUS RTU方式。
04产品的应用
考虑到100台仪表在RS485总线上的实时性、有效性、正确性，现将100台虹润NHR系列智能控制仪表通讯组网分为两条总线，分别由PLC的串口扩展口分别定义为A1、B1和A2、B2 ；下面是虹润NHR系列智能控制仪表与PLC主机连接图，见图1、图2：
图1：虹润仪表与PLC组网图
图2：虹润仪表与PLC组网图
1、虹润NHR系列智能显示控制仪表通信参数配置
(1)、通信方式为RS-485, (1个起始位，1个或2个停止位，8位数据，无奇偶校验)
(2)、通信传输数据的波特率（12K 24K 48K 96K 192K）可在仪表叁数baud中设定
(3)、通信协议为标准Modbus Rtu 模式
这里重点突出可编程控制器与虹润NHR仪表RS-485接口部分。在工业现场,RS-485通信是应用较多的一种通信方式，图中可编程控制器通过RS-485通信接口与多个NHR仪表相连接,最多可达到100台,每台仪表被赋予各自的地址码,用以识别身份，( 地址码可在仪表叁数Addr中设定)，子单元和主单元采用地址轮询方式。这样可编程控制器的RS-485通信口便能通过RS485总线对挂在下面的所有仪表进行控制 *** 作。
2、虹润NHR系列智能数字显示控制仪通信数据流解析
本通信协议采用标准ModBus协议，采用RTU（十六进制数）传输模式。ModBus协议是一种主---从式协议。任何时刻只有一个设备能够在线路上进行发送。由主站管理信息交换，且只有主站能发起。主站会依次对从站进行轮流查询。只有当从站地址与轮询地址相匹配，从站才能回复消息。从站之间不能进行直接通信。协议桢中不包含任何消息报头及消息结束符，消息的开始和结束依靠间隔时间来识别，当间隔时间长于或等于35个字符时，即作为检测到桢结束。如果网络内没有与查询地址相一致的从站或从站接收时CRC校验出错，主站将不会接收到返回桢，这时主站根据超时设定判断是否超时，如超时，作出重发或d出异常错误窗口动作。
协议桢定义如下：
从站地址：地址必须在1---247之间。
在同个主站网络中每个从站地址必须唯一。
0为广播地址，从站接收消息并作相应处理，但不能回复消息。
功能代码：包含读、写寄存器。
数据：以二进制代码传输。
CRC16：循环冗余校验，校验从从站地址到数据区最后一个字节，计算多项式码为A001(hex)。
（1）、通讯口设置
通讯方式 异步串行通讯接口，如RS-485，RS-232等。
波 特 率 2400～9600bps（可由设定仪表二级参数自由更改，设定仪表二级参数BT，默认4800）。
（2）、字节数据格式 HEX
一位起始位、八位数据位、一位停止位、无校验
（3）、消息桢格式（读、写功能是从主站角度定义的）
读寄存器桢
读寄存器返回桢
写寄存器桢
写寄存器返回桢
错误返回桢
功能代码表：1
错误代码表：2
3、产品
05结论
本文利用标准的MODBUS协议和虹润NHR系列智能显示控制仪表进行RS-485通信，实现了单台控制器控制多台NHR仪表的任务，并能实时检测各仪表的运行状态，整个系统控制灵活方便, 方案结构简单，开发成本低，周期短，既使在恶劣的工业环境下也能稳定工作。
1、通用电气公司
美国通用电气公司创立于1892年，又称奇异公司，由老摩根在1892年出资把爱迪生通用电气公司、汤姆逊-豪斯登国际电气公司等三家公司合并组成。美国通用电气以各种方式吞并了国内外许多企业，成为了世界上最大的提供技术和服务业务的跨国公司。通用电气坚持多元化发展，公司业务从飞机发动机、发电设备到金融服务，从医疗造影、电视节目到塑料。
人、数据、机器无缝协作-以智能机器定义未来工业的新形态。2013年，通用电气公司的董事长及首席执行官杰夫·伊梅尔特提出了“工业互联网”概念，一个开放、全球化的网络，将人、数据和机器连接起来，通过大数分析，找出机器的能耗来源，提升设备的运转效率。
2015年4月，通用电气(GE)公司与AT&T、思科、IBM和英特尔共同宣布成立工业互联网联盟(IIC)，通用电气(GE)公司还做出承诺，其工业互联网软件平台Predix向所有公司开放。2016年7月20日，通用电气(GE)正式宣布与华为达成合作关系，共同推动中国“工业互联网”进步。通用电气将积极参加打造中国工业互联网的生态体系，探索不同的合作模式，寻求共赢。
众所周知，今年GE高层进行了大换血，新任CEO Flannery实施了一系列新政提振业绩、优化业务结构、削减运营成本、大幅裁员等，可谓“新官上任三把火”，可能是新旧政策的交替需要磨合，GE的股票一直在下跌。不过，“瘦死的骆驼比马大”虽然GE股票下跌，但是总营收的工控领域排名依然是全球NO1。
2、西门子
西门子股份公司创立于1847年，是全球电子电气工程领域的领先企业。2014年，西门子卖出博西家电股份，彻底退出家电领域，专注于电气化、自动化和数字化领域。西门子数字化企业解决方案涵盖了工业软件、工业通讯、工业信息安全以及基于数据的服务。
西门子主要产品包括，可编程逻辑控制器(PLC)、工业电脑(IPC)及工业 *** 作面板(HMI)，工业软件，数控机床，低压电器，触摸屏等。九大业务分别是发电与天然气、风力发电与可再生能源、能源管理、楼宇科技、交通、数字化工厂、过程工业与驱动、医疗以及金融服务。数字化是西门子未来发展方向三大之一，西门子将数字化作为未来主要的增长领域，对数字化工厂设定的目标利润率为14%-20%。
为了加强数字化领域的实力，西门子收购了全球工程仿真软件开发商CD-adapco。西门子数字化技术帮助企业在实际投入生产之前即能在虚拟环境中优化、仿真和测试，而在生产过程中也可同步优化整个企业流程，最终打造高效的柔性生产、实现快速创新上市，锻造企业持久竞争力。
2016年4月西门子推出了MindSphere工业云平台，MindSphere被设计为一个开放的生态系统，工业企业可将其作为数字化服务。今年12月25日，西门子宣布， MindSphere的最新版将首次登陆亚马逊云服务(AWS)，从此可以在更短的时间内为各行业的客户开发稳健的工业物联网解决方案，尤其是航空航天、国防以及能源和公共事业。
3、日立
日立(HITACHI)，是日本的一家全球最大的综合跨国集团，于20世纪60年代来到中国，成为早期进入中国市场的少量外资企业之一。日立集团由众多的事业部门、事业公司组成，并拥有多项技术、产品、解决方案技术。目前，日立在中国国内拥有100多家集团企业，成员活跃在电力电机、电子设备、家用电器和信息通信等领域，
日立全心投入社会创新事业，将信息通信系统、电力系统、环境·产业·交通系统、社会·城市系统等相关的“社会基础设施”和“IT基础设施”两大领域的优势融合创新，为打造低碳社会和绿色经济而不懈努力。日立通过对人像特征抽取算法及高速检索引擎的长期研究，并结合深度学习和自动矫正等新技术的应用，使得人脸检索与识别技术克服了诸多使用条件的限制，系统核心功能和性能都取得了质的飞跃。
日立变频器以其稳定的性能、丰富的组合功能、高性能的矢量控制技术、低速高转矩输出、良好的动态特性及超强的过载能力，在变频器市场占据着重要的地位。在全球获奖甚多，尤其是具有无速度传感器矢量控制技术的日立变频器，是日立首创，具有全球专利。日立SJ700B系列广泛适用于金属加工机械、卷绕机械、 塑料挤出机械、搬运机械、木工机械、 空调设备、风机、水泵等应用领域。
于工业界物联网的潜力巨大，日立Hitachi Insight Group在工业物联网投资上更是一掷千金。未来两年，日立将投入28亿美元，为客户群提供预测性解决方案。采用大数据和预测分析的工厂，日常运营中提高了10%的生产力。从事物的宏观角度来说，10%的提高看起来不算多，但这种效应最后会传递给终端消费者，而显得意义重大。
4、博世公司
博世是德国最大的工业企业之一，从事汽车技术、工业技术和消费品及建筑技术的产业。1886年年仅25岁的罗伯特·博世先生在斯图加特创办公司时，就将公司定位为“精密机械及电气工程的工厂”。总部设在德国南部斯图加特市的博世公司员工人数超过23万，遍布50多个国家。博世以其创新尖端的产品及系统解决方案闻名于世。
博世集团是德国工业40战略的重要发起者，在工业40领域有着独特的定位。博世力士乐位于德国洪堡的液压阀生产线，因实现人、机器、物体与IT系统的最佳互联被德国知名行业杂志授予“工业40奖”。该生产线能够零切换生产6大产品家族的2000种不同产品，并且实现小批量定制化生产甚至是单一产品生产，在提升生产效率10%的同时减少30%的库存。
博世力士乐开发了一系列同步伺服电机，可向公司的IndraDrive控制器提供电机上的温度和饱和度数据，使其扭矩精度得以提高且 *** 作耐量范围比之前的更严格。目前，博世已在全球超过100家工厂推广实践工业40，苏州汽车电子工厂便是试点之一。在生产环境中，构成该信息物理系统的智能机器、仓储系统以及制造设施共同发挥作用，实现交换信息、触发流程以及自动控制等功能。工业40将在整个价值链上，从供应商到客户，将人、机、物全部联结起来。
2017年5月，博世在上海召开的以“创享互联”为主题的2017新闻发布会上公布了其2016年财报情况，借工业40与中国制造2025的东风，博世中国市场的销售收入在2016年上升了19%，达到了915亿人民币，获得巨大的成功。
5、松下
松下集团是全球性电子厂商，从事各种电器产品的生产、销售等事业活动。1978年，中国国家***参观了松下集团日本电视机工厂。在双方会谈中，创业者松下幸之助表达了为中国做贡献的决心。随后，松下集团进入了中国事业的起始阶段。在这几年中，集团一直致力于产品出口以及对中国工厂的技术合作，并于1987年设立了第一家合资工厂。截至今日，松下集团在中国的事业活动涉及研究开发、制造、销售、服务、物流、宣传等多个方面。松下工业自动化领域的产品涉及继电器、连接器、机器用传感器、开关、可编程控制器、可编程智能 *** 作面板、图像处理装置、紫外线硬化装置等。
唐山松下产业机器有限公司(PanasonicWeldingSystems(Tangshan)Co,Ltd简称PWST)，是由日本松下集团与唐山开元电器有限公司共同投资兴建的中日合资企业。公司完全采用日本松下先进的管理和技术，使用世界一流的制造、调试和检测设备，生产商标为“Panasonic”的各种弧焊机、电阻焊机、等离子切割机、机器人及焊接切割用纯正部品。自1996年起，经济效益连续居中国电焊机行业之首。
松下2016年07月19日宣布，将涉足机器人控制设备市场。松下预测到2020年左右这种设备的市场将达到数百亿日元规模，将争取获得其中的数十亿日元市场份额。松下开发了能比以往设备更精确地测量机器人立体位置的“动作感测器”。这类产品能检测并控制机器人的动作，公司认为工厂和护理等领域对机器人的需求将增加。据称控制机器人姿势的能力将提高，能提升工作效率。
6、霍尼韦尔国际公司
霍尼韦尔国际公司成立于1999年，由原世界两大著名公司-美国联信公司及霍尼韦尔公司合并而成。原霍尼韦尔公司的核心业务为住宅及楼宇控制技术和工业控制以及自动化产品;核心业务为航空航天、汽车和工程材料。如今，霍尼韦尔业务涉及航空产品及服务;住宅及楼宇控制和工业控制技术;自动化产品;特种化学、纤维、塑料、电子和先进材料、以及交通和动力系统及产品等领域。
在激烈的竞争环境中，工业企业必须找到可以快速实施的，兼具高效性、安全性及经济性的自动化解决方案。2016年7月20日——霍尼韦尔过程控制部近日发布了具备更强工业物联网性能的新一代Experion PKSOrion过程知识系统。该全新解决方案不仅可以让工厂业主与前沿技术保持同步，还能够帮助他们进一步优化自动化项目执行，减少循环调试时间和运营风险，同时保护企业的知识产权投资。Experion PKSOrion拥有可扩展的系列创新解决方案，可帮助客户提高项目执行和调试，升级控制系统基础架构，扩大标准的兼容性和互 *** 作性，并提供持续的技术演化路径。
霍尼韦尔成立一个新业务部门，专门负责工业物联网和大数据。2016年5月，霍尼韦尔过程控制部(HPS)近日宣布推出全新的、一体化集成的过程软件解决方案——Uniformance Suite。该系统能够将工厂数据转化为可 *** 作的信息，从而实现智能运营。霍尼韦尔工业物联网技术产品系列正在帮助制造商通过利用数据来更加安全、高效地运营工厂。通过数据采集、先进的分析能力及深厚的专业知识，霍尼韦尔工业物联网解决方案帮助业主减少意外停机时间和不合格产品等状况。
2017年5月，霍尼韦尔发布全新可编程逻辑控制器(ControlEdge PLC)。霍尼韦尔过程控制部PLC产品经理施学勇表示，“适时推出ControlEdge PLC，一方面是顺应智能制造对于PLC产品的智能化、数字化、小型化更新换代新要求，另一方面也是配合霍尼韦尔渠道业务模式。”
7、三菱电机股份有限公司
三菱电机株式会社是一家全球领先的电子和电气产品制造商，始终致力于尖端技术及专业领域的研究、开发与制造。主要从事信息通信系统、电子元器件、重电系统、工业自动化系统、汽车电装品设备和家用电器等业务，并在卫星、防御系统、通风设备等领域处于世界领先地位。此外，三菱电机拥有优秀的显示设备和显示装置技术。三菱电机其业务范围覆盖工业自动化(FA)产品和机电一体化(Mechtronics)产品。
三菱电机在中国的合资、独资企业已达三十多家，它们在汽车零部件、半导体等电子器件领域，以及输变电设备、电梯、铁道车辆用电机品、工业自动化设备、家用电器等电子、机器的广泛领域内，均开展着各项事业并积极进行技术转让。
三菱电机于2015年7月15日推出了工业用垂直多关节机器人“MELFA-F”系列的新产品，包括承载重量分别为35kg、50kg、70kg的“RV-35/50/70F”等12款机型。新机型通过改变手腕的结构，配备比老款容量大的减速器，提高了机器人的工作速度。12款机型中有6款机型可与三菱电机的可编程逻辑控制器(PLC)联动。不仅可以使用PLC的高速通信功能缩短I/O处理时间，而且配合使用显示器时，还能提高 *** 作和维护工作的效率。
为响应“综合设备和工厂控制的工业需求”，三菱电机自动化发布了IQ-R系列产品，将序列、运动、安全、过程和C语言控制融合到一个平台中。该iQ-R系列控制平台适用于需要综合的运动和安全控制、多过程和高生产率之间的紧密同步的应用，专为汽车制造、食品加工、物料处理和电子设备制造行业设计。随着中国自动化市场逐渐转型智能化，对智能产品的需求越来越多，三菱电机紧密贴近中国市场，2017年推出性价比极高的经济型产品——小型智能变频器CS80。
8、韩国现代重工集团
韩国现代重工集团成立于1972年，最初从造船事业开始做起，通过造船行业积累的技术，逐渐进军到海洋设备，工业成套设备，发动机，电子电气设备，工程机械及新能源领域，成长为世界领先的综合性重工业企业。
1984年现代重工正式进入工业机器人领域，向全世界用户提供自动化和机器人系统的项目服务，产品涵盖： 焊接机器人系统，搬运机器人系统，装配机器人系统，码垛机器人系统，LCD搬运机器人系统，医疗机器人系统等。
目前，韩国的工业机器人生产商已占全球5%左右的市场份额。现代重工已可供应焊接、搬运、密封、码垛、冲压、打磨、上下料等领域的机器人，大量应用于汽车、电子、通信产业，大大提高了韩国工业机器人的自给率。但整体而言，韩国技术仍与日本、欧洲等领先国家存在较大差距。2003年，现代重工机器人正式进入中国市场。
9、瑞士ABB集团
ABB集团成立于1988年，由瑞典ASEA公司和瑞士BBCBrownBoveri公司合并而成。ABB是电力和自动化技术领域的全球领先公司，致力于为工业和电力行业客户提供解决方案，是一个业务遍及全球的电气工程集团
ABB发明、制造了众多产品和技术，其中包括全球第一套三相输电系统、世界上第一台自冷式变压器、高压直流输电技术和第一台电动工业机器人，并率先将它们投入商业应用。ABB拥有广泛的产品线，包括全系列电力变压器和配电变压器，高、中、低压开关柜产品，交流和直流输配电系统，电力自动化系统，各种测量设备和传感器，实时控制和优化系统，机器人软硬件和仿真系统，高效节能的电机和传动系统，电力质量、转换和同步系统，保护电力系统安全的熔断和开关设备。这些产品已广泛应用于工业、商业、电力和公共事业中。
2015年4，ABB推出了第一款真正实现人机协作的双臂工业机器人YuMi，YuMi是一个协作的双臂组装解决方案，具有视觉和触觉。从机械手表的精密部件到手机、平板电脑以及台式电脑零件的处理，YuMi都能以其精确性轻松应对，甚至连穿针引线都不在话下。这款机器人特别为电子产品和玩具制造等行业小部件装配和测试而设计。可用于分拣、零件插入、检测、零部件配送、包装以及拉紧螺栓等力量引导装配任务。
今年ABB通过一系列战略并购补强实力，2017年7月，ABB宣布完成对贝加莱(B&R)公司的收购，后者是专注于为机械与工厂自动化提供领先产品和软件的全球最大独立供应商;2017年9月25日，ABB在瑞士苏黎世宣布收购GE工业系统业务，进一步巩固电气化领域全球领导地位。
10、施耐德电气
施耐德电气有限公司成立于1836年，总部位于法国吕埃，是全球能效管理领域的领导者。施耐德电气(Schneider Electric)为100多个国家的能源及基础设施、工业、数据中心及网络、楼宇和住宅市场提供整体解决方案，其中在能源与基础设施、工业过程控制、楼宇自动化和数据中心与网络等市场处于世界领先地位，在住宅应用领域也拥有强大的市场能力。
施耐德电气将在2020年以前，斥资6500万欧元(约一亿新元)，在新加坡设立软件解决方案中心、新的东亚总部与区域控制中心。该公司全球主席与首席执行长赵国华(Jean-Pascal Tricoire)表示，选择新加坡是因为该公司在本地已有40年的历史，新加坡经商环境友善、有效率、地点优越、有完善的物流平台，并具有人才优势，因此决定扩展在新加坡的投资。
作为全球能效管理和自动化领域的专家，施耐德电气希望凭借在可持续能源管理、工业自动化以及软件与服务方面的专业知识，实现技术创新，并为客户带来价值。
2017年10月11日，施耐德电气宣布推出EcoStruxure工业软件平台(EcoStruxure Industrial Software Platform)。该平台为工程、规划和运营、资产绩效以及控制和信息管理提供了高可靠性的解决方案能力，凭借部署在全球超过10万个站点的200多万个软件授权，工业软件平台可在支持复杂和关键任务型工业运营所必需的范围内运行，处理超过10万亿次日常业务，涵盖200多亿个运行参数。
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