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。
物联网的实现步骤主要包括三部分:
1、对物体属性进行标识,属性包括静态属性和动态动态属性需要先由传感器实时探测;需要识别设备完顾对卿体属往的读取。
2、将信息转换为适合网络传输的数据格式:将物体的信息通过网络传输到信息处理中心(处理中心可能是分布式的,如家中的电脑或者手机;也可能是集中式的,如中国移动的IDC )
3、由处理中心完成物体通信的相关计算。
设备步骤:
1、设备部分:机械控制+设备联网。
2、服务器(平台)部分:数据中转,控制中转,数据存储,设备管理等等。
3、手机APP部分:数据浏览,设备控制。
扩展资料:
物联网关键的技术:
1、涉及到各种传感器技术,各种数据有效的采集过来是实现物联网的第一步。
2、主控芯片这方面的技术,这方面的技术主要集中在外国,高端的主控芯片,国内还是空白。
3、然后就是无线网络技术,这一方面,还有比较远的路要走。
4、另外一个就是组网技术,要把各种需要互连的设备进行有效的组网起来,才可以相互沟通。
5、还有就是人工智能,简单的说人工智能就是用机器人来实现人类的一些动作,或者是脑力劳动。
6、还有最后一个比较重要的也就是RFID技术,是一种非接触式的自动识别技术。
参考资料来源:百度百科-物联网
本人最近比较关注物联网这一块儿,了解深圳一家叫做咻享智能的公司,感觉他们在这块儿做的相当不错,首先是他们有自主研发的物联网协议叫做YIO,适用于大空间,远距离,多数量的设备无线通讯;其次是他们开发了Yu无线物联网管理系统。提供了一个开放的平台,可接入,转译第三方系统,第三方设备的数据,充分发挥系统优势和强大功能,为接入厂商,管理者和使用者提供最佳服务。控者就可以通过终端软件对空间内的用电设备(如照明灯、空调、监控等)进行灵活控制,任意编组,运行模式和参数设置,各种不同类型节点产品的联动管控和联动,同时设备的当下运行状态、能耗数据也会实时传送到管理软件上,从而使粗放管理模式转变为科学管理。要手写物联网平台,需要具备相应的编程技能和物联网系统设计的知识。以下是一些步骤和注意事项:确定系统架构:首先需要明确物联网平台的系统架构,包括设备层、网关层、云平台层等,以及各层之间的通信协议和数据格式。
设计数据存储方案:物联网平台需要存储大量的传感器数据和设备信息,需要设计合适的数据存储方案,包括数据库结构、数据存储方式等。
设计数据通信方案:物联网平台需要与各种设备进行数据通信,需要设计合适的通信协议和数据格式,同时需要考虑数据安全性和加密传输等问题。
编写设备驱动程序:根据设备的类型和通信协议,编写相应的设备驱动程序,实现数据采集和控制等功能。
编写云平台程序:编写云平台程序,实现数据接收、处理、存储、分析和展示等功能。
实现数据分析功能:利用机器学习、人工智能等技术,对物联网平台的数据进行分析和挖掘,提供更加智能化的服务和应用。
需要注意的是,物联网平台开发涉及到多个领域,包括软件开发、网络通信、硬件设计等,需要掌握多种技能和知识。同时,物联网平台开发还需要考虑数据安全和隐私保护等问题,需要严格遵守相关的法律法规和标准规范。NB-IoT(NarrowBandInternetofThings,NB-IoT,又称窄带物联网),是由3GPP标准化组织定义的一种技术标准,是一种专为物联网设计的窄带射频技术;LoRa(LongRange)是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。LoRa网络主要由终端(可内置LoRa模块)、网关(或称基站)、Server和云四部分组成。
DDA物联网无线通讯技术是一项自主创新研发,拥有完全自主知识产权的物联网无线通讯技术,由杜光东博士及其团队历经近十年的研发创新成果。在通讯距离、低成本网络覆盖、低功耗设计、抗干扰设计、通讯可靠性、数据安全性、海量终端接入、鲁棒性、易用性、自适应频段选择等多项通讯技术指标上,达到或超过国内、国外其它无线通讯技术。其区别于NB-IoT和 LoRa,在物联网无线通讯技术领域中发挥着无可替代的作用。
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