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宇電AI系列單回路測量控制儀表通訊協(xié)議說明

2023-11-21 13:28:37 來源：廈門宇電自動化科技有限公司

宇電AI系列單回路測量控制儀表通訊協(xié)議說明

（V9.2版）
宇電V9.X版本以上單回路測量控制儀表可支持AIBUS及MODBUS兩種通信協(xié)議，其中AIBUS由廈門宇電自動化科技有限公司自主開發(fā)，能用簡單的指令實現(xiàn)全面的功能，其特點是寫參數(shù)的同時亦可完成讀功能，因此寫參數(shù)時不破壞讀的循環(huán)周期時間，且允許在一個RS485通訊接口上*多連接80臺儀表。而通用的MODBUS協(xié)議則具有更廣泛的兼容性，V9.X以上版本MODBUS協(xié)議讀指令一次*多可讀20個字的數(shù)據(jù)，其通信效率較本公司以往版本大為提升。V9.X版的新一代AI系列儀表在9600波特率下上位機訪問一臺V9.X版儀表的平均時間僅20mS左右，不考慮數(shù)據(jù)傳輸時間時，儀表在接收上位機指令后*大延遲時間僅10mS，平均延遲時間僅2~3mS，遠快于本公司以往版本，可輕松組建大型過程控制系統(tǒng)。所有V9.X版本的新一代AI儀表允許上位機寫入次數(shù)均達20億次以上，確保儀表內(nèi)部存儲器不會因為上位機頻繁寫入而損壞，并可利用上位機將儀表組成復雜調節(jié)系統(tǒng)。AI系列儀表可以用PC、觸摸屏及PLC作為上位機，市面各種組態(tài)軟件資源豐富�；cPC的上位機軟件廣泛采用WINDOWS作為操作環(huán)境，不僅操作直觀方便，而且功能強大。*新的工業(yè)平板觸摸屏的應用，更為工業(yè)自動化帶來使用簡單且功能豐富價格便宜的選擇。這使得采用儀表+上位機結構的測控系統(tǒng)價格大大低于傳統(tǒng)DCS系統(tǒng)，其分布式結構也具有很高的可靠性。除部分新推出型號外，V9.XX版本通信協(xié)議在提升性能和功能的同時與本公司V8.XX通信協(xié)議完全保持兼容，客戶原有上位機軟件無需修改可直接使用。

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標準中的規(guī)定。數(shù)據(jù)格式為1個起始位，8位數(shù)據(jù)，無校驗位或偶校驗位，1個或2個停止位。通訊傳輸數(shù)據(jù)的波特率可調為4800~28800 bps，通常用9600 bps，需要更快刷新率時，也可嘗試用19200或28800bps，當通訊距離很長或通訊不可靠常中斷時，可選4800bps。
RS485通訊接口通訊距離長達1KM以上（部分實際應用已達3-4KM），只需兩根線就能使多臺AI儀表與計算機進行通訊。普通計算機可使用RS232/RS485或USB/RS485型通訊接口轉換器，將計算機上的RS232通訊口或USB口轉為RS485通訊口。宇電RS232/RS485及USB/RS485轉換器具備體積小、無需初始化而可適應任何軟件、無需外接電源、有一定抗雷擊能力等優(yōu)點。按RS485接口的規(guī)定，RS485通訊接口可在一條通訊線路上連接*多32臺儀表或計算機。需要聯(lián)接更多的儀表時，需要中繼器，也可選擇采用1/2或1/4負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將通訊接口與儀表的其他部分線路隔離，當通訊線路上的某臺儀表損壞或故障時，并不會對其它儀表產(chǎn)生影響。同樣當儀表的通訊部分損壞或主機發(fā)生故障時，儀表仍能正常進行測量及控制，并可通過儀表鍵盤對儀表進行操作，工作可靠性很高。當同一網(wǎng)絡上有其他公司也采用主從方式通訊的產(chǎn)品時，如PLC、變頻器等，需注意AIBUS協(xié)議并不能保證其它公司產(chǎn)品能否正常工作，通常不應將AI儀表與其它產(chǎn)品混在一個RS485通訊總線上，而應分別使用不同的通信線路，或采用MODBUS協(xié)議。
宇電V9.x版本智能儀表采用AFC參數(shù)選擇協(xié)議類型，AFC=AFC.A+AFC.D*8。功能如下表

AFC 參數(shù)值	功能說明	AFC 參數(shù)值	功能說明
0	標準MODBUS-RTU協(xié)議、無校驗	8	標準MODBUS-RTU協(xié)議、偶校驗
1	AIBUS協(xié)議、無校驗	9	AIBUS協(xié)議、偶校驗
2	兼容型MODBUS-RTU協(xié)議、無校驗	10	兼容型MODBUS-RTU協(xié)議、偶校驗
4	標準MODBUS-RTU協(xié)議S6/S7地址兼容模式、無校驗，注意使用的模塊還是S、S1、S4。	12	標準MODBUS-RTU協(xié)議S6/S7地址兼容模式、偶校驗，注意使用的模塊還是S、S1、S4。

二、AIBUS協(xié)議通訊指令說明

本文采用16進制數(shù)據(jù)格式來表示各種指令代碼及數(shù)據(jù)。AIBUS的通訊指令只有兩條，一條為讀指令，一條為寫指令，指令的發(fā)送字節(jié)長度均為8個字節(jié)，而接收字節(jié)長度均為10個字節(jié)，這使得上位機軟件編寫容易，但仍能完整地對儀表進行各種操作，指令須連續(xù)發(fā)送，若字節(jié)長度不對則儀表不會響應。
儀表地址：AIBUS協(xié)議地址范圍為0~80，一條通訊線路上*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)部采用兩個重復的128~208（16進制為80H~D0H）之間數(shù)值來表示地址代號，由于在AI儀表內(nèi)部連續(xù)兩個128~208的數(shù)通常不會出現(xiàn)，因此數(shù)據(jù)與地址不會重復造成沖突。AI儀表通訊協(xié)議規(guī)定，地址指令為兩個相同的字節(jié)，數(shù)值為（儀表地址+80H）。例如：儀表參數(shù)Addr=10（16進制數(shù)為0AH，0A+80H=8AH），則該儀表的地址指令為：
8AH 8AH
參數(shù)地址：儀表的參數(shù)用1個8位二進制數(shù)（一個字節(jié)）的參數(shù)地址代號來表示。它在指令中表示要讀/寫的參數(shù)名，各種參數(shù)含義見后文表格。
校驗碼：校驗碼采用16位求和校驗方式，其中讀指令的校驗碼計算方法為：
要讀參數(shù)的代號×256+82(52H)+Addr
寫指令的校驗碼計算方法為以下公式做16位二進制加法計算得出的余數(shù)（溢出部分不處理）：
要寫的參數(shù)代號×256+67(43H)+要寫的參數(shù)值+Addr
返回數(shù)據(jù)：無論是讀還是寫，儀表都返回10個字節(jié)數(shù)據(jù)，其中PV、SV及所讀參數(shù)值均各占2個字節(jié)，代表一個16位二進制有符號補碼整數(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，要求用戶在上位機處理；MV占一個字節(jié)，按8位有符號二進制數(shù)格式，數(shù)值范圍-110~＋110，狀態(tài)位占一個字節(jié)，校驗碼占2個字節(jié)，共10個字節(jié)。校驗碼為PV+SV+（報警狀態(tài)*256+MV）+參數(shù)值+Addr按16位整數(shù)加法相加后得到的余數(shù)，溢出數(shù)忽略。
具體交互命令如下：
讀參數(shù)指令:

地址代號低字節(jié)	地址代號高字節(jié)	讀功能命令	讀參數(shù)代號	低字節(jié)	高字節(jié)	校驗和低字節(jié)	校驗和高字節(jié)
80H+ 儀表地址	80H+ 儀表地址	52H	參見參數(shù)代號表	00H (固定值)	00H (固定值)	參見注1

注1：校驗和=讀參數(shù)代號*256(100H)+82(52H)+儀表地址
如讀儀表地址1的上限報警值的命令如下：

地址代號低字節(jié)	地址代號高字節(jié)	讀功能命令	讀參數(shù)代號	低字節(jié)	高字節(jié)	校驗和低字節(jié)	校驗和高字節(jié)
81H	81H	52H	01H	00H	00H	53H		01H

校驗和=1(01H)*256(100H)+1(01H)+82(52H) = 339(153H)，因低字節(jié)在前,高字節(jié)在后，故上表中為53H，01H。

寫參數(shù)指令

地址代號低字節(jié)	地址代號高字節(jié)	寫功能命令	寫參數(shù)代號	寫入值低字節(jié)	寫入值高字節(jié)	校驗和低字節(jié)	校驗和高字節(jié)
80H+ 儀表地址	80H+ 儀表地址	43H	參見參數(shù)代號表	參見注1		參見注2

注1：需要寫入到儀表中的數(shù)據(jù)，低字節(jié)在前，高字節(jié)在后。
注2：校驗和=(寫參數(shù)代號*256(100H)+67(43H)+儀表地址+寫入值)&FFFFH 得到的余數(shù)
如寫儀表地址1的給定值為100.0的命令如下：

地址代號低字節(jié)	地址代號高字節(jié)	寫功能命令	寫參數(shù)代號	寫入值低字節(jié)	寫入值高字節(jié)	校驗和低字節(jié)	校驗和高字節(jié)
81H	81H	43H	00H	E8H	03H	2CH		04H

校驗和=0(00H)*256(100H)+1(01H)+1000(03E8H)+67(43H) = 1068(42CH)，因低字節(jié)在前,高字節(jié)在后，故上表中為2CH，04H。

返回數(shù)據(jù)：無論是讀命令還是寫命令，儀表都返回10個字節(jié)的數(shù)據(jù)

測量值低字節(jié)	測量值高字節(jié)	設定值低字節(jié)	設定值高字節(jié)	輸出值 MV	狀態(tài)字節(jié)	讀或寫的參數(shù)值低字節(jié)	讀或寫的參數(shù)值高字節(jié)	校驗和低字節(jié)	校驗和低字節(jié)
注1								注2

注1：測量值=(測量值高字節(jié)*256)+測量值低字節(jié)
設定值及讀或寫的參數(shù)值解析方法相同
注2、校驗和=(測量值+設定值+狀態(tài)字節(jié)*256+輸出值MV+讀或寫的參數(shù)值+儀表地址)&FFFFH 得到的余數(shù)，當通信數(shù)據(jù)受干擾時，采集時可將返回值中的校驗和與計算的校驗和比對，兩者相同則數(shù)據(jù)則數(shù)據(jù)正常，反之有可能因干擾導致異常。

假設儀表地址1的表上此時測量值顯示100.0，設定值顯示0.0，無報警發(fā)生，無輸出，讀或寫設定值為0.0返回的命令如下：

測量值低字節(jié)	測量值高字節(jié)	設定值低字節(jié)	設定值高字節(jié)		輸出值 MV	狀態(tài)字節(jié)	讀或寫的參數(shù)值低字節(jié)	讀或寫的參數(shù)值高字節(jié)		校驗和低字節(jié)	校驗和低字節(jié)
E8H	03H	00H		00H	00H	60H	00H		00H	E9H	63H