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宇电AI系列单回路测量控制仪表通讯协议说明

2023-11-21 13:28:37 来源：厦门宇电自动化科技有限公司

宇电AI系列单回路测量控制仪表通讯协议说明

（V9.2版）
宇电V9.X版本以上单回路测量控制仪表可支持AIBUS及MODBUS两种通信协议，其中AIBUS由厦门宇电自动化科技有限公司自主开发，能用简单的指令实现全面的功能，其特点是写参数的同时亦可完成读功能，因此写参数时不破坏读的循环周期时间，且允许在一个RS485通讯接口上*多连接80台仪表。而通用的MODBUS协议则具有更广泛的兼容性，V9.X以上版本MODBUS协议读指令一次*多可读20个字的数据，其通信效率较本公司以往版本大为提升。V9.X版的新一代AI系列仪表在9600波特率下上位机访问一台V9.X版仪表的平均时间仅20mS左右，不考虑数据传输时间时，仪表在接收上位机指令后*大延迟时间仅10mS，平均延迟时间仅2~3mS，远快于本公司以往版本，可轻松组建大型过程控制系统。所有V9.X版本的新一代AI仪表允许上位机写入次数均达20亿次以上，确保仪表内部存储器不会因为上位机频繁写入而损坏，并可利用上位机将仪表组成复杂调节系统。AI系列仪表可以用PC、触摸屏及PLC作为上位机，市面各种组态软件资源丰富。基与PC的上位机软件广泛采用WINDOWS作为操作环境，不仅操作直观方便，而且功能强大。*新的工业平板触摸屏的应用，更为工业自动化带来使用简单且功能丰富价格便宜的选择。这使得采用仪表+上位机结构的测控系统价格大大低于传统DCS系统，其分布式结构也具有很高的可靠性。除部分新推出型号外，V9.XX版本通信协议在提升性能和功能的同时与本公司V8.XX通信协议完全保持兼容，客户原有上位机软件无需修改可直接使用。

一、接口规格

AI系列仪表使用异步串行通讯接口，接口电平符合RS232C或RS485标准中的规定。数据格式为1个起始位，8位数据，无校验位或偶校验位，1个或2个停止位。通讯传输数据的波特率可调为4800~28800 bps，通常用9600 bps，需要更快刷新率时，也可尝试用19200或28800bps，当通讯距离很长或通讯不可靠常中断时，可选4800bps。
RS485通讯接口通讯距离长达1KM以上（部分实际应用已达3-4KM），只需两根线就能使多台AI仪表与计算机进行通讯。普通计算机可使用RS232/RS485或USB/RS485型通讯接口转换器，将计算机上的RS232通讯口或USB口转为RS485通讯口。宇电RS232/RS485及USB/RS485转换器具备体积小、无需初始化而可适应任何软件、无需外接电源、有一定抗雷击能力等优点。按RS485接口的规定，RS485通讯接口可在一条通讯线路上连接*多32台仪表或计算机。需要联接更多的仪表时，需要中继器，也可选择采用1/2或1/4负载等芯片的通讯接口来增加可连接仪表的数量。目前生产的AI仪表通讯接口采用低负载芯片并且一定的防雷击和防静电功能，无需中继器即可连接约60台仪表。
AI仪表的RS232及RS485通讯接口采用光电隔离技术将通讯接口与仪表的其他部分线路隔离，当通讯线路上的某台仪表损坏或故障时，并不会对其它仪表产生影响。同样当仪表的通讯部分损坏或主机发生故障时，仪表仍能正常进行测量及控制，并可通过仪表键盘对仪表进行操作，工作可靠性很高。当同一网络上有其他公司也采用主从方式通讯的产品时，如PLC、变频器等，需注意AIBUS协议并不能保证其它公司产品能否正常工作，通常不应将AI仪表与其它产品混在一个RS485通讯总线上，而应分别使用不同的通信线路，或采用MODBUS协议。
宇电V9.x版本智能仪表采用AFC参数选择协议类型，AFC=AFC.A+AFC.D*8。功能如下表

AFC 参数值	功能说明	AFC 参数值	功能说明
0	标准MODBUS-RTU协议、无校验	8	标准MODBUS-RTU协议、偶校验
1	AIBUS协议、无校验	9	AIBUS协议、偶校验
2	兼容型MODBUS-RTU协议、无校验	10	兼容型MODBUS-RTU协议、偶校验
4	标准MODBUS-RTU协议S6/S7地址兼容模式、无校验，注意使用的模块还是S、S1、S4。	12	标准MODBUS-RTU协议S6/S7地址兼容模式、偶校验，注意使用的模块还是S、S1、S4。

二、AIBUS协议通讯指令说明

本文采用16进制数据格式来表示各种指令代码及数据。AIBUS的通讯指令只有两条，一条为读指令，一条为写指令，指令的发送字节长度均为8个字节，而接收字节长度均为10个字节，这使得上位机软件编写容易，但仍能完整地对仪表进行各种操作，指令须连续发送，若字节长度不对则仪表不会响应。
仪表地址：AIBUS协议地址范围为0~80，一条通讯线路上*多可连接81台AI仪表，仪表的通讯地址由参数Addr决定。仪表内部采用两个重复的128~208（16进制为80H~D0H）之间数值来表示地址代号，由于在AI仪表内部连续两个128~208的数通常不会出现，因此数据与地址不会重复造成冲突。AI仪表通讯协议规定，地址指令为两个相同的字节，数值为（仪表地址+80H）。例如：仪表参数Addr=10（16进制数为0AH，0A+80H=8AH），则该仪表的地址指令为：
8AH 8AH
参数地址：仪表的参数用1个8位二进制数（一个字节）的参数地址代号来表示。它在指令中表示要读/写的参数名，各种参数含义见后文表格。
校验码：校验码采用16位求和校验方式，其中读指令的校验码计算方法为：
要读参数的代号×256+82(52H)+Addr
写指令的校验码计算方法为以下公式做16位二进制加法计算得出的余数（溢出部分不处理）：
要写的参数代号×256+67(43H)+要写的参数值+Addr
返回数据：无论是读还是写，仪表都返回10个字节数据，其中PV、SV及所读参数值均各占2个字节，代表一个16位二进制有符号补码整数，低位字节在前，高位字节在后，整数无法表示小数点，要求用户在上位机处理；MV占一个字节，按8位有符号二进制数格式，数值范围-110~＋110，状态位占一个字节，校验码占2个字节，共10个字节。校验码为PV+SV+（报警状态*256+MV）+参数值+Addr按16位整数加法相加后得到的余数，溢出数忽略。
具体交互命令如下：
读参数指令:

地址代号低字节	地址代号高字节	读功能命令	读参数代号	低字节	高字节	校验和低字节	校验和高字节
80H+ 仪表地址	80H+ 仪表地址	52H	参见参数代号表	00H (固定值)	00H (固定值)	参见注1

注1：校验和=读参数代号*256(100H)+82(52H)+仪表地址
如读仪表地址1的上限报警值的命令如下：

地址代号低字节	地址代号高字节	读功能命令	读参数代号	低字节	高字节	校验和低字节	校验和高字节
81H	81H	52H	01H	00H	00H	53H		01H

校验和=1(01H)*256(100H)+1(01H)+82(52H) = 339(153H)，因低字节在前,高字节在后，故上表中为53H，01H。

写参数指令

地址代号低字节	地址代号高字节	写功能命令	写参数代号	写入值低字节	写入值高字节	校验和低字节	校验和高字节
80H+ 仪表地址	80H+ 仪表地址	43H	参见参数代号表	参见注1		参见注2

注1：需要写入到仪表中的数据，低字节在前，高字节在后。
注2：校验和=(写参数代号*256(100H)+67(43H)+仪表地址+写入值)&FFFFH 得到的余数
如写仪表地址1的给定值为100.0的命令如下：

地址代号低字节	地址代号高字节	写功能命令	写参数代号	写入值低字节	写入值高字节	校验和低字节	校验和高字节
81H	81H	43H	00H	E8H	03H	2CH		04H

校验和=0(00H)*256(100H)+1(01H)+1000(03E8H)+67(43H) = 1068(42CH)，因低字节在前,高字节在后，故上表中为2CH，04H。

返回数据：无论是读命令还是写命令，仪表都返回10个字节的数据

测量值低字节	测量值高字节	设定值低字节	设定值高字节	输出值 MV	状态字节	读或写的参数值低字节	读或写的参数值高字节	校验和低字节	校验和低字节
注1								注2

注1：测量值=(测量值高字节*256)+测量值低字节
设定值及读或写的参数值解析方法相同
注2、校验和=(测量值+设定值+状态字节*256+输出值MV+读或写的参数值+仪表地址)&FFFFH 得到的余数，当通信数据受干扰时，采集时可将返回值中的校验和与计算的校验和比对，两者相同则数据则数据正常，反之有可能因干扰导致异常。

假设仪表地址1的表上此时测量值显示100.0，设定值显示0.0，无报警发生，无输出，读或写设定值为0.0返回的命令如下：

测量值低字节	测量值高字节	设定值低字节	设定值高字节		输出值 MV	状态字节	读或写的参数值低字节	读或写的参数值高字节		校验和低字节	校验和低字节
E8H	03H	00H		00H	00H	60H	00H		00H	E9H	63H