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

状态字节表示仪表报警和报警继电器状态，其含义如下（位7固定为0）：

状态字节	含义
位0