宇電AIBUS及MODBUS通訊協(xié)議說明（V8.0）

AIBUS是廈門宇電自動(dòng)化科技有限公司為AI系列顯示控制儀表開發(fā)的通訊協(xié)議，能用簡單的指令實(shí)現(xiàn)全面的功能，其特點(diǎn)是寫參數(shù)的同時(shí)亦可完成讀功能，因此寫參數(shù)時(shí)不破壞讀的循環(huán)周期時(shí)間，加上指令長度較少，因此具有比MODBUS更快的速率（尤其是有寫入指令時(shí)，MODBUS的寫入指令不能同時(shí)完成讀下位機(jī)數(shù)據(jù)的功能，會破壞讀指令的周期，延長了讀的循環(huán)周期），AIBUS協(xié)議具有組建大規(guī)模過程控制系統(tǒng)能力。AIBUS采用了16位的求和校正碼，下位機(jī)運(yùn)算快速且通訊可靠，支持9600和19200等不同波特率，在19200波特率下，上位機(jī)訪問一臺AI-7/8系列高性能儀表的平均時(shí)間僅20mS，訪問AI-5系列儀表的平均時(shí)間為40mS。儀表允許在一個(gè)RS485通訊接口上連接多達(dá)80臺儀表（為保證通訊可靠，儀表數(shù)量大于60臺時(shí)需要加一個(gè)RS485中繼器）。AI系列儀表可以用PC、觸摸屏及PLC作為上位機(jī)，其軟件資源豐富，發(fā)展速度極快?；cPC的上位機(jī)軟件廣泛采用WINDOWS作為操作環(huán)境，不僅操作直觀方便，而且功能強(qiáng)大。的工業(yè)平板觸摸屏式PC的應(yīng)用，更為工業(yè)自動(dòng)化帶來新的界面。這使得采用儀表+上位機(jī)結(jié)構(gòu)的測控系統(tǒng)價(jià)格大大低于傳統(tǒng)DCS系統(tǒng)，而性能及可靠性也具備比傳統(tǒng)DCS系統(tǒng)更*的潛力。宇電AI-5系列儀表寫入壽命可達(dá)100萬次，而AI-7/8系列儀表則允許連續(xù)寫參數(shù)，如寫給定值或輸出值，寫入壽命高達(dá)10億次，可利用上位機(jī)將儀表組成復(fù)雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

一、接口規(guī)格

AI系列儀表使用異步串行通訊接口，接口電平符合RS232C或RS485標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。數(shù)據(jù)格式為1個(gè)起始位，8位數(shù)據(jù)，無校驗(yàn)位，1個(gè)或2個(gè)停止位。通訊傳輸數(shù)據(jù)的波特率可調(diào)為4800~19200 bit/S，通常用9600 bit/S，單一通訊口所連接儀表數(shù)量大于40臺或需要更快刷新率時(shí)，推薦用19200bit/S，當(dāng)通訊距離很長或通訊不可靠常中斷時(shí)，可選4800bit/S。AI儀表采用多機(jī)通訊協(xié)議，采用RS485通訊接口，則可將1~80臺的儀表同時(shí)連接在一個(gè)通訊接口上。

RS485通訊接口通訊距離長達(dá)1KM以上（部分實(shí)際應(yīng)用已達(dá)3-4KM），只需兩根線就能使多臺AI儀表與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，優(yōu)于RS232通訊接口。為使用普通個(gè)人計(jì)算機(jī)PC能作上位機(jī)，可使用RS232/RS485或USB/RS485型通訊接口轉(zhuǎn)換器，將計(jì)算機(jī)上的RS232通訊口或USB口轉(zhuǎn)為RS485通訊口。宇電為此專門開發(fā)了新型RS232/RS485及USB/RS485轉(zhuǎn)換器，具備體積小、無需初始化而可適應(yīng)任何軟件、無需外接電源、有一定抗雷擊能力等優(yōu)點(diǎn)。

按RS485接口的規(guī)定，RS485通訊接口可在一條通訊線路上連接zui多32臺儀表或計(jì)算機(jī)。需要聯(lián)接更多的儀表時(shí)，需要中繼器，也可選擇采用1/2或1/4負(fù)載等芯片的通訊接口來增加可連接儀表的數(shù)量。目前生產(chǎn)的AI儀表通訊接口采用低負(fù)載芯片并且一定的防雷擊和防靜電功能，無需中繼器即可連接約60臺儀表。

AI儀表的RS232及RS485通訊接口采用光電隔離技術(shù)將通訊接口與儀表的其他部分線路隔離，當(dāng)通訊線路上的某臺儀表損壞或故障時(shí)，并不會對其它儀表產(chǎn)生影響。同樣當(dāng)儀表的通訊部分損壞或主機(jī)發(fā)生故障時(shí)，儀表仍能正常進(jìn)行測量及控制，并可通過儀表鍵盤對儀表進(jìn)行操作，工作可靠性很高。16位校驗(yàn)碼的正確性是簡單奇偶校驗(yàn)的30000倍，基本能保證數(shù)據(jù)可靠性。并且同一網(wǎng)絡(luò)上有其他公司也采用主從方式通訊的產(chǎn)品時(shí)，如PLC、變頻器等，多數(shù)情況下AI系列儀表都不會受其它公司產(chǎn)品通訊干擾，不會產(chǎn)生采集數(shù)據(jù)混亂或無法通訊的問題。但是AI儀表協(xié)議并不能保證其它公司產(chǎn)品能否正常工作，所以除非萬不得已，不應(yīng)將AI儀表與其它產(chǎn)品混在一個(gè)RS485通訊總線上，而應(yīng)分別使用不同的總線。

二、通訊指令

AI儀表采用16進(jìn)制數(shù)據(jù)格式來表示各種指令代碼及數(shù)據(jù)。AI儀表軟件通訊指令經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)的通訊指令只有兩條，一條為讀指令，一條為寫指令，兩條指令使得上位機(jī)軟件編寫容易，但能*完整地對儀表進(jìn)行操作；標(biāo)準(zhǔn)讀和寫指令分別如下：

讀： 地址代號+52H（82）+要讀的參數(shù)代號+0+0+校驗(yàn)碼

寫： 地址代號+43H（67）+要寫的參數(shù)代號+寫入數(shù)低字節(jié)+寫入數(shù)高字節(jié)+校驗(yàn)碼

地址代號：為了在一個(gè)通訊接口上連接多臺AI儀表，需要給每臺AI儀表編一個(gè)互不相同的通訊地址。有效的地址為0~80（部分型號為0~100），所以一條通訊線路上zui多可連接81臺AI儀表，儀表的通訊地址由參數(shù)Addr決定。儀表內(nèi)部采用兩個(gè)重復(fù)的128~208（16進(jìn)制為80H~D0H）之間數(shù)值來表示地址代號，由于大于128的數(shù)較少用到（如ASC方式的協(xié)議通常只用0-127之間的數(shù)），因此可降低因數(shù)據(jù)與地址重復(fù)造成沖突的可能性。AI儀表通訊協(xié)議規(guī)定，地址代號為兩個(gè)相同的字節(jié)，數(shù)值為（儀表地址+80H）。例如：儀表參數(shù)Addr=10（16進(jìn)制數(shù)為0AH，0A+80H=8AH），則該儀表的地址代號為：

8AH  8AH

參數(shù)代號：儀表的參數(shù)用1個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)（一個(gè)字節(jié)，寫為16進(jìn)制數(shù)）的參數(shù)代號來表示。它在指令中表示要讀/寫的參數(shù)名。

校驗(yàn)碼：校驗(yàn)碼采用16位求和校驗(yàn)方式，其中讀指令的校驗(yàn)碼計(jì)算方法為：

要讀參數(shù)的代號×256+82+ADDR

寫指令的校驗(yàn)碼計(jì)算方法為以下公式做16位二進(jìn)制加法計(jì)算得出的余數(shù)（溢出部分不處理）：

要寫的參數(shù)代號×256+67+要寫的參數(shù)值+ADDR

公式中ADDR為儀表地址參數(shù)值，范圍是0~80（注意不要加上80H）。校驗(yàn)碼為以上公式做二進(jìn)制16位整數(shù)加法后得到的余數(shù)，余數(shù)為2個(gè)字節(jié)，其低字節(jié)在前，高字節(jié)在后。要寫的參數(shù)值用16位二進(jìn)制整數(shù)表示。

返回?cái)?shù)據(jù)：無論是讀還是寫，儀表都返回以下10個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)：

測量值PV+給定值SV+輸出值MV及報(bào)警狀態(tài)+所讀/寫參數(shù)值+校驗(yàn)碼

其中PV、SV及所讀參數(shù)值均各占2個(gè)字節(jié)，代表一個(gè)16位二進(jìn)制有符號補(bǔ)碼整數(shù)，低位字節(jié)在前，高位字節(jié)在后，整數(shù)無法表示小數(shù)點(diǎn)，要求用戶在上位機(jī)處理；MV占一個(gè)字節(jié)，按8位有符號二進(jìn)制數(shù)格式，數(shù)值范圍-110~＋110，狀態(tài)位占一個(gè)字節(jié)，校驗(yàn)碼占2個(gè)字節(jié)，共10個(gè)字節(jié)。不同型號儀表返回各數(shù)據(jù)含義如下：

返回校驗(yàn)碼：為PV+SV+（報(bào)警狀態(tài)*256+MV）+參數(shù)值+ADDR按整數(shù)加法相加后得到的余數(shù)。計(jì)算校驗(yàn)碼時(shí)，每2個(gè)8位字節(jié)組成1個(gè)16位二進(jìn)制整數(shù)進(jìn)行加法運(yùn)算，溢出數(shù)忽略，余數(shù)作為校驗(yàn)碼。

狀態(tài)字節(jié)A表示儀表部分狀態(tài)，其含義如下（位7固定為0）：

巡檢儀具備狀態(tài)字節(jié)B。狀態(tài)字節(jié)B的位0~6分別表示OP1、OP2、AL1、AL2、AU1、AU2及MIO口的輸入狀態(tài)，0表示為未接通或未輸出，1表示外部開關(guān)接通或有輸出，OUTP或AUX做調(diào)節(jié)輸出時(shí)則對應(yīng)位固定為0。利用功能可將對應(yīng)端口作為上位機(jī)開關(guān)量的輸出或輸出，應(yīng)用ALP參數(shù)設(shè)置沒有用到的報(bào)警端口均可作為I/O端口，利用修改NONC（常開/常閉）參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)對開關(guān)量的輸出，作為開關(guān)量輸入時(shí)，應(yīng)將nonc對應(yīng)位設(shè)置為常開，若讀入信號為1，則表示外部開關(guān)閉合或有信號輸入。

AI儀表可讀/寫的參數(shù)代號表（V8.0  518/518P/708/708P/719/719P）

說明：

1、帶一個(gè)*星號的參數(shù)僅為AI-518P/708P/719P可用，若對AI-518/708/719讀寫則視為無效參數(shù)代號，帶**的參數(shù)是AI-719等儀表方可使用,帶***的參數(shù)是AI-518P/708P/719/719P等型號方可使用。

2、如果向儀表讀取參數(shù)代號在表格中以外的參數(shù)（無效參數(shù)代號或備用參數(shù)代號），則儀表返回的參數(shù)值，高位值為127（若讀成整數(shù)就是32512~32767，由于AI系列儀表參數(shù)zui大設(shè)置范圍是32000，所以32512以上參數(shù)可以作為讀錯(cuò)參數(shù)代號的標(biāo)志），在上位機(jī)程序中予以處理；若讀取參數(shù)代號大于有效程序段的zui后一個(gè)數(shù)值（0B4H），則下位機(jī)視同傳輸出錯(cuò)，不回應(yīng)。

3、帶手動(dòng)調(diào)節(jié)功能的儀表處于手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，可通過寫1AH參數(shù)來調(diào)節(jié)手動(dòng)輸出值。

4、15H為儀表的型號特征字，不同型號儀表其數(shù)字不同，上位機(jī)可用于區(qū)分儀表型號：

針對不同型號儀表，上位機(jī)應(yīng)對其傳輸數(shù)據(jù)做不同模式處理。

5、累積流量清零：AI-708H/808H的流量累積參數(shù)FLJH及FLJL只能清零，不能改寫，清零方法是向FLJH寫入30808（占2個(gè)地址時(shí)，必須是用*個(gè)地址），即可清零累積流量FLJH、FLJL及補(bǔ)償前流量累積EJH及EJL，同時(shí)CLn值加1，CLn為只讀，不可改寫。向參數(shù)代號2AH寫入31808，則可清除批量控制累積值，同時(shí)復(fù)位批量控制輸出繼電器。

三、編程方法

系統(tǒng)采用主從式多機(jī)通訊結(jié)構(gòu)，每向儀表發(fā)一個(gè)指令，儀表返回一個(gè)數(shù)據(jù)。編寫上位機(jī)軟件時(shí)，注意每條有效指令儀表應(yīng)在0~150mS內(nèi)作出應(yīng)答，而上位機(jī)也必須等儀表返回?cái)?shù)據(jù)后，才能發(fā)新的指令，否則將引起錯(cuò)誤。如果儀表超過zui大響應(yīng)時(shí)間（150mS）仍沒有應(yīng)答，則原因可能無效指令、通訊線路故障，儀表沒有開機(jī)，通訊地址不合等，此時(shí)上位機(jī)應(yīng)重發(fā)指令或跳過改地址儀表。例如，將地址（參數(shù)ADDR）為1的儀表的給定值（參數(shù)代號0）寫為100.0℃(整數(shù)為1000），用VB的編程方法如下：

1、初始化通訊口，包括與儀表相同的波特率，數(shù)據(jù)位8，停止位2，無校驗(yàn)。注意某些廠家的RS232/RS485通訊轉(zhuǎn)換器對RTS、DTR等控制線有一定的要求，上位機(jī)軟件必須對這些控制線進(jìn)型編程。用本公司生產(chǎn)的RS232/RS485轉(zhuǎn)換器則可免去對這些線進(jìn)行編程。

2、VB編程指令（寫SP1為1000）為：COMM1.OUTPUT=

CHR$(129)+CHR$(129)+CHR$(67)+CHR$(0)+CHR$(232)+CHR$(3)+CHR$(44)+CHR$(4)

    3、小數(shù)點(diǎn)處理（僅V8.0版本以上）：為提升效率，儀表傳送的所有數(shù)值均為16位二進(jìn)制補(bǔ)碼整數(shù)，因此上位及必須將整數(shù)按一定規(guī)則轉(zhuǎn)換為帶小數(shù)點(diǎn)的實(shí)際數(shù)據(jù)，方法是在上位機(jī)程序啟動(dòng)后，應(yīng)優(yōu)先讀取參數(shù)dPt（0CH）獲得測量信號的小數(shù)點(diǎn)位置。注意：如果dPt的數(shù)值大于或等于128，則表示所傳輸?shù)臏y量值，以及與測量值相同單位的參數(shù)應(yīng)該除以10后進(jìn)行顯示，當(dāng)對下位機(jī)寫這類參數(shù)值時(shí)，則應(yīng)將顯示的數(shù)取消小數(shù)點(diǎn)成為整數(shù)，再乘以10，按16位二進(jìn)制補(bǔ)碼下傳數(shù)據(jù)。

通訊的技術(shù)指標(biāo)如下：

注：對于AI-5XX系列儀表，寫入?yún)?shù)周期不易低于2分鐘，否則可能導(dǎo)致儀表在5年保修期內(nèi)損壞存儲單元損壞。

• MODBUS兼容通信協(xié)議

從V8.2版本開始，AI系列儀表可選擇使用MODBUS通信協(xié)議，AI儀表能支持MODBUS協(xié)議下的2條子指令，以更廣泛地與其它MODBUS設(shè)備相互通信，為保證速率，AI儀表采用RTU（二進(jìn)制）模式，波特率必須設(shè)置為9600bit/S，無奇偶校驗(yàn)位，支持03H（讀參數(shù)及數(shù)據(jù)）及06H（寫單個(gè)參數(shù)）這兩條指令。

對于518/708/708P/719/719P等型號儀表的03指令，要求一次性讀取4個(gè)數(shù)據(jù)，指令如下：

ADDR+03H+0+要讀的參數(shù)代號+0+4+CRC校驗(yàn)碼

返回?cái)?shù)據(jù)為：ADDR+03H+08H+測量值PV高位+測量值PV低位+給定值SV高位+SV低位+報(bào)警狀態(tài)+輸出值MV+所讀參數(shù)值高位+所讀參數(shù)值低位+CRC校驗(yàn)碼低位+CRC校驗(yàn)碼高位

寫單個(gè)參數(shù)指令為：

ADDR+06H+0+要寫的參數(shù)代號+要寫入的數(shù)據(jù)高位+要寫入數(shù)據(jù)低位+CRC校驗(yàn)碼

由于MODBUS協(xié)議的本身的限制，使用寫指令無法返回測量值等信息，會導(dǎo)致寫入時(shí)測量值無法刷新，因此應(yīng)盡量減少寫指令的使用，以免影響系統(tǒng)性能。