基于NA111 ModBus485串口服务器的工业自动化监控与控制

背景

工业自动化监控与控制是指使用技术设备和软件系统自动地操控和监视生产过程，以提高效率、质量、可靠性和安全性。这通常涉及到机械设备、电子硬件和计算软件的协调工作，通过减少人工干预来优化工业操作。在工业自动化监控与控制领域，串口服务器起着至关重要的作用，主要通过为旧式和现代工业设备提供网络连接和远程通信功能，能极大地提高工业系统的可操作性和灵活性。串口服务器在工业自动化监控与控制中的几个关键作用主要包括：设备网络化，数据集成与中心化管理， 实现远程监控和控制，增强系统的可扩展性和兼容性，提供高效的故障诊断与维护支持。本文将介绍一种技术方案：使用NA111 ModBus485串口服务器来实现工业自动化监控和控制，并详细介绍NA111串口服务器的使用。

方案设计

设想一个位于化工厂的工业自动化监控与控制系统，中心使用串口服务器来实现高效的设备管理、数据采集和远程操作。这个场景涉及复杂的化学反应过程，需要精确控制温度、压力、流速等多种参数，以确保产品质量和过程安全。以下是大致的方案设计。

业务场景概述

化工厂的生产线包括多个反应釜、蒸馏塔和其他处理设备，这些设备需要严格监控和控制以维持稳定和安全的生产环境。通过利用串口服务器，可以将这些物理设备连接至中央监控系统，实现数据的实时采集和远程控制。

系统组件

传感器与执行器: 各种传感器安装在关键位置，例如反应釜的温度和压力传感器、流量计等，以实时监测生产状态。执行器如电动阀门和泵的控制装置，根据自动化系统的命令调节反应条件。
流程框架图大致如下：

• 串口服务器: 所有传感器和执行器通过RS-485接口连接到NA111 ModBus485串口服务器。该服务器将设备的串行数据转换为网络数据，使中央控制系统能够通过以太网访问这些数据。

• PLC (可编程逻辑控制器): PLC接收从串口服务器传来的传感器数据，并根据预设的程序逻辑控制执行器，调整工艺参数。

• SCADA系统 (监控与数据采集系统): 作为中心监控系统，SCADA负责显示实时数据、生成报警、记录历史信息，并允许操作员进行远程控制和故障诊断。

• 人机界面 (HMI): 提供给操作员的图形界面，用于实时查看和控制生产过程。

下面我们一起看一下NA111这款串口服务器的详细配置参数。

设备规格，性能参数

NA111是成都亿佰特电子科技有限公司生产的一款高性能的Modbus 485串口服务器，设计用于将RS-485串行通信设备接入以太网，不仅支持多种工作模式，也可以使用多种方式对设备进行配置。通过它设备能够快速实现网络连接，支持远程访问和控制。它也支持广泛的工业通信协议，能够无缝集成到现有的工业环境中，提供稳定可靠的数据传输。

设备详细的规格参数

功能框架

更多的官方的文档可以查阅

设备配置，接线

上面介绍了设备的参数，下面我们一起来看看在实际的业务场景中，如何使用它，如何配置它来采集数据和下发指令。

设备开箱，实物如下图：

设备支持8V~28V直流电压，我们使用12v的电源给他供电，接好电源后 电源灯会亮起。

然后将modbus 485的传感器连接到设备，如果没有传感器，可以借助modbus poll和modbus slave软件来模拟。如果使用软件来模拟的话，还需要准备一个USB转485的转接设备，接入到设备上，要将A端接A端，B端接B端，注意不要接反。

下面我使用一个RS485的灯控板来演示它的使用与配置

然后给设备插上网线，网络连接后，M0指示灯绿灯会常亮。

如下：

接好线后，我们开始配置设备。

设备配置

配置设备，首先需要下载设备的上位软件。下载地址见官网。

官方的上位机软件只能在windows上使用，由于我使用的是Mac电脑，所以采用了另一种配置设备的方式，使用设备内置的web页面来配置设备。
将设备与mac电脑连到同一个网段，必须是192.168.3.* 开头，然后在mac的浏览器中打开网页
http://192.168.3.7。 你会看到如下的登录页面，直接点击登录即可。

登录后，你会看到如下的配置页面。

接下来我们配置设备，用它来采集设备的数据。

我们使用串口来采集rs485的信号，然后使用mqtt来上传。
配置如下：

注意红色区域的配置信息
目的IP/域名 需要填写mqtt broker的域名或ip。这里直接使用的测试的emq地址。
发布的主题是NA111 向外发布信息的主题： all/ebyte/push
订阅的主题是用于接受外部指令的主题：all/ebyte/sub
这里的主题等下要用。

然后我们使用MQTTX软件来给NA111发送指令。
注意配置，mqtt版本选3.1。 域名和端口都要和NA111配置一致。

在MQTTX中我们需要订阅all/ebyte/push主题来接受NA111发送的消息。然后要发布all/ebyte/sub主题来给NA111下发指令。如下图：

这里还需要注意，接受和发布的消息格式都需要 为HEX，16进制。
当发送指令后， NA111的TXD和RXD两个指示灯会闪烁一下，这表明通讯成功，有数据收发。

显示效果：

在 NA111的配置页面，工作模式有很多种，支持TCP客户端，TCP服务器，UDP客户端，UDP服务器，MQTT客户端，HTTP客户端。每一种工作模式都有自己的适用场景，用户可以自行选择。


配置完成后，点击提交，提交后，需要给NA111重新上电。

到这里，使用NA111串口服务器来采集设备数据和下发指令，都演示完毕啦。

总结

总结一下，设备的使用体验是非常流畅的，支持多种方式对设备进行配置，而且支持的工作模式页非常多。不管你是局域网使用，还是公网使用，不管是TCP协议，还是UDP协议，或者MQTT协议，该设备都支持。可以说是性价比非常高的一款产品。

如果你在寻找一款Modbus485串口服务器，不妨来试试这款NA111串口服务器。