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标题: 厦门宇电AIBUS及MODBUS通讯协议说明V80 [打印本页]

作者: qq263946146 时间: 2015-10-29 18:32
标题: 厦门宇电AIBUS及MODBUS通讯协议说明V80
宇电AIBUS及MODBUS通讯协议说明（V8.0）
AIBUS 是厦门宇电自动化科技有限公司为 AI 系列显示控制仪表开发的通讯协议，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，加上指
令长度较少，因此具有比MODBUS更快的速率（尤其是有写入指令时，MODBUS的写入指令不能同时完
成读下位机数据的功能，会破坏读指令的周期，延长了读的循环周期），AIBUS 协议具有组建大规模过程
控制系统能力。AIBUS 采用了 16 位的求和校正码，下位机运算快速且通讯可靠，支持 9600 和 19200 等
不同波特率，在19200波特率下，上位机访问一台AI-7/8系列高性能仪表的平均时间仅20mS，访问AI-5
系列仪表的平均时间为40mS。仪表允许在一个RS485通讯接口上连接多达80台仪表（为保证通讯可靠，
仪表数量大于 60 台时需要加一个 RS485 中继器）。AI 系列仪表可以用 PC、触摸屏及 PLC 作为上位机，
其软件资源丰富，发展速度极快。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。最新的工业平板触摸屏式 PC 的应用，更为工业自动化带来新的界面。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，而性能及可靠性也具备比传统 DCS 系统更
优越的潜力。宇电 AI-5 系列仪表写入寿命可达 100 万次，而 AI-7/8 系列仪表则允许连续写参数，如写给
定值或输出值，写入寿命高达10亿次，可利用上位机将仪表组成复杂调节系统。
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，1 个或 2 个停止位。通讯传输数据的波特率可调为 4800~19200 bit/S，
通常用9600 bit/S，单一通讯口所连接仪表数量大于40台或需要更快刷新率时，推荐用19200bit/S，当通
讯距离很长或通讯不可靠常中断时，可选4800bit/S。AI 仪表采用多机通讯协议，采用RS485通讯接口，
则可将1~80台的仪表同时连接在一个通讯接口上。
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，优于RS232通讯接口。为使用普通个人计算机PC能作上位机，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。宇电为此
专门开发了新型 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最多 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。16位校验
码的正确性是简单奇偶校验的30000倍，基本能保证数据可靠性。并且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，多数情况下AI系列仪表都不会受其它公司产品通讯干扰，不会产
生采集数据混乱或无法通讯的问题。但是AI仪表协议并不能保证其它公司产品能否正常工作，所以除非万
不得已，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总线。
二、通讯指令
AI仪表采用16 进制数据格式来表示各种指令代码及数据。AI仪表软件通讯指令经过优化设计，标准
的通讯指令只有两条，一条为读指令，一条为写指令，两条指令使得上位机软件编写容易，但能 100%完
整地对仪表进行操作；标准读和写指令分别如下：
读：地址代号+52H（82）+要读的参数代号+0+0+校验码
写：地址代号+43H（67）+要写的参数代号+写入数低字节+写入数高字节+校验码地址代号：为了在一个通讯接口上连接多台AI仪表，需要给每台AI仪表编一个互不相同的通讯地址。
有效的地址为 0~80（部分型号为 0~100），所以一条通讯线路上最多可连接 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，由于大于128的数较少用到（如ASC方式的协议通常只用0-127之间的数），因此可降低因数据与地
址重复造成冲突的可能性。AI仪表通讯协议规定，地址代号为两个相同的字节，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），则该仪表的地址代号为：
8AH  8AH
参数代号：仪表的参数用 1 个 8 位二进制数（一个字节，写为 16 进制数）的参数代号来表示。它在
指令中表示要读/写的参数名。
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+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+要写的参数值+ADDR
公式中 ADDR 为仪表地址参数值，范围是 0~80（注意不要加上 80H）。校验码为以上公式做二进制
16 位整数加法后得到的余数，余数为 2 个字节，其低字节在前，高字节在后。要写的参数值用 16 位二进
制整数表示。
返回数据：无论是读还是写，仪表都返回以下10个字节数据：
测量值PV+给定值SV+输出值MV及报警状态+所读/写参数值+校验码
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。不同型号仪表返回
各数据含义如下：
仪表型号  调节器
温控器
AI-708M
巡检仪
AI-708H/808H
流量通道
AI-808H
温度/压力通道
AI-301M频率调
节器/IO模块
PV  测量值PV  测量值  瞬时流量测量值

温度测量值，单位
为0.1℃
测量值PV
SV  当前给定
值SV
通道号
（1-6）
累积流量低位
或批量控制测量值
压力测量值，单位
为0.001MPa
当前给定值SV
MV  输出值MV  状态字节B 调节输出值MV
状态字节  状态字节A  状态字节A
累积流量高位
或批量控制给定值
补偿前流量或频
率值，单位0.1Hz 状态字节A
参数值  表示要读或写的参数的值
返回校验码：为 PV+SV+（报警状态*256+MV）+参数值+ADDR 按整数加法相加后得到的余数。计
算校验码时，每2 个 8位字节组成1 个16 位二进制整数进行加法运算，溢出数忽略，余数作为校验码。
状态字节A表示仪表部分状态，其含义如下（位7固定为0）：
  调节器及单显表（V7.0）  AI-702M/704M/706M  调节器、温控器及单显表（V7.5）
位0  上限报警（HIAL）  上限报警（HIAL）  HIAL
位1  下限报警（LoAL）  下限报警（LoAL）  LoAL
位2  正偏差报警（dHAL）  0  HdAL
位3  负偏差报警（dLAL）  0  LdAL
位4  输入超量程报警（orAL）  超量程报警（orAL）  Oral
位5  AL1状态，0 为动作  0  备用（0）
位6  AL2状态，0 为动作  0  0表示MV为输出值，1为状态字B
巡检仪具备状态字节B。状态字节B的位 0~6分别表示 OP1、OP2、AL1、AL2、AU1、AU2 及MIO
口的输入状态，0表示为未接通或未输出，1 表示外部开关接通或有输出，OUTP或AUX做调节输出时则
对应位固定为0。利用功能可将对应端口作为上位机开关量的输出或输出，应用ALP 参数设置没有用到的
报警端口均可作为I/O端口，利用修改NONC（常开/常闭）参数即可实现对开关量的输出，作为开关量输
入时，应将nonc对应位设置为常开，若读入信号为1，则表示外部开关闭合或有信号输入。
AI仪表可读/写的参数代号表（V8.0  518/518P/708/708P/719/719P）
参数代号  AI-518/518P  说明
00H  给定值  单位同测量值
01H  HIAL 上限报警  单位同测量值
02H  LoAL下限报警  单位同测量值
03H  dHAL 正偏差报警  单位同测量值
04H  dLAL负偏差报警  单位同测量值
05H  AHYS报警回差  单位同测量值
06H  CtrL控制方式  0，ONOFF；1，APID；2，nPID；3，PoP；4，SoP
07H  P比例带  单位同测量值
08H  I 积分时间  秒
09H  d 微分时间  0.1秒
0AH  CtI 控制周期  0.1秒
0BH  InP输入规格  见使用说明书
0CH  dPt 小数点位置  0，0；1，0.0；2，0.00，3，0.000；如读入的以上数据+128，则表示所有测量值
及与测量值使用相同单位的参数（无论是温度或线性信号），均需要除10后 4舍 5
入后再进行显示处理。例如，dPt 数值为 128+1=129，读入的测量值或相关参数值
16位整数值为 1000，则实际显示应为 10.0，若 dPt数值为 1，则实际显示的数据
为 100.0；该参数亦可以写入，但写入时不得加 128，写数据范围是 0~3。
0DH  ScL 刻度下限值  单位同测量值
0EH  ScH刻度上限值  单位同测量值
0FH  ALP报警输出选择  含义见说明书
10H  Sc 测量平移修正  单位同测量值
11H  oP1 主输出方式  0，SSR；1，rELy；2，0-20；3，4-20
12H  OPL 输出下限  %
13H  OPH输出上限  %
14H  CF功能选择  含义见说明书
15H  仪表型号特征字  5180(AI-518)或5187（AI-518P）
16H  Addr 通讯地址
17H  FILt数字滤波
18H**  AMAn 手动/自动选择  0，MAN；1，Auto；2，FMAn；3，FAut
19H  Loc参数封锁
1AH**  MV手动输出值
1BH  Srun 运行/停止选择  0，run；1，StoP；2，HoLd
1CH  CHYS 控制回差  单位同测量值
1DH  At 自整定选择  0，OFF；1，on；2；FoFF
1EH  SPL 给定值下限  单位同测量值
1FH  SPH 给定值上限  单位同测量值
20H  Fru 单位及电源频率  0，50C；1，50F；2，60C；3，60F
21H  OHEF OPH有效范围  单位同测量值
22H  Act 正/反作用  0，rE；1，dr；2，rEbA；3，drbA
23H  AdIS 报警选择  0，OFF；1，on
24H  Aut 冷输出规格  0，SSR；1，rELy；2，0-20；3，4-20
25H  P2 冷输出比例带  单位同测量值
26H  I2 冷输出积分时间  秒
27H  d2 冷输出微分时间  0.1秒
28H  CtI2 冷输出周期  0.1秒
29H  Et 事件输入类型  0，nonE；1，ruSt；2，SP1.2；3，PId2
2AH***  SPr 升温速率限制  测量值单位/（分钟）（需等同测量值进行单位处理）
2BH*  Pno 程序段数  整数
2CH*  PonP 上电选择  0，Cont；1，StoP；2，run1；3，dASt；4，HoLd
2DH*  PAF 程序参数  功能见说明书
2EH*  STEP 程序段号  整数
2FH*  已运行时间  0.1分或 0.1小时，由 PAF参数决定
30H*  事件输出状态  0，无事件输出；1，事件 1（AL1）动作；2，AL2动作；3，AL1及 AL2 动作
31H**  OPrt软启动时间
32H**  Strt 阀门转动时间  定义阀门转动需要的时间
33H**  SPSL 外给定下限  当外给定输入口用于测量阀门反馈信号时，设定阀门定位值 1
34H**  SPSH外给定上限  当外给定输入口用于测量阀门反馈信号时，设定阀门定位值 2
35H**  Ero 故障输出值  定义传感器输入故障或超量程时，仪表的调节输出值
36H**  AF2  功能参数 2
37H~3FH  备用
40H~47H  EP1~EP8
48H**  阀门位置（只读）  数值 0~25600对应 0~100%，读取数除以 256方为百分比数
49H~4FH  备用
50H~51H  SP 1、t 1  SP1 为给定值1，t1为首段程序值
52H~  SP2 ~  程序段数据，  数量由 Pno参数定义
说明：
1、带一个*星号的参数仅为 AI-518P/708P/719P 可用，若对 AI-518/708/719 读写则视为无效参数代
号，带**的参数是AI-719等仪表方可使用,带***的参数是AI-518P/708P/719/719P等型号方可使用。
2、如果向仪表读取参数代号在表格中以外的参数（无效参数代号或备用参数代号），则仪表返回的参
数值，高位值为 127（若读成整数就是 32512~32767，由于 AI 系列仪表参数最大设置范围是 32000，所
以 32512 以上参数可以作为读错参数代号的标志），在上位机程序中予以处理；若读取参数代号大于有效
程序段的最后一个数值（0B4H），则下位机视同传输出错，不回应。
3、带手动调节功能的仪表处于手动状态时，可通过写1AH参数来调节手动输出值。
4、15H为仪表的型号特征字，不同型号仪表其数字不同，上位机可用于区分仪表型号：
  型号特征字
AI-518(V8.0)智能温控器  5180
AI-518P(V8.0)程序型智能温控器  5187
AI-708(V8.0)高精度智能温控器  7080
AI-708P(V8.0)高精度程序型智能温控器  7087
AI-719(V8.0)高精度智能温控器/调节器  7190
AI-719P(V8.0)高精度程序型智能温控器/调节器  7197
AI-702M/704M/706M  768
AI-708H/808H（流量通道）  256（普通累积模式）；257（批量控制模式）
AI-808H（温度及压力通道）  258
AI-301M  512
AI-7048四路PID控制器  7048
针对不同型号仪表，上位机应对其传输数据做不同模式处理。
5、累积流量清零：AI-708H/808H 的流量累积参数 FLJH 及 FLJL 只能清零，不能改写，清零方法是
向FLJH写入30808（占 2个地址时，必须是用第一个地址），即可清零累积流量FLJH、FLJL及补偿前流
量累积 EJH 及 EJL，同时 CLn 值加 1，CLn 为只读，不可改写。向参数代号 2AH 写入 31808，则可清除
批量控制累积值，同时复位批量控制输出继电器。
三、编程方法
系统采用主从式多机通讯结构，每向仪表发一个指令，仪表返回一个数据。编写上位机软件时，注意
每条有效指令仪表应在 0~150mS 内作出应答，而上位机也必须等仪表返回数据后，才能发新的指令，否
则将引起错误。如果仪表超过最大响应时间（150mS）仍没有应答，则原因可能无效指令、通讯线路故障，
仪表没有开机，通讯地址不合等，此时上位机应重发指令或跳过改地址仪表。例如，将地址（参数ADDR）
为1的仪表的给定值（参数代号0）写为 100.0℃(整数为 1000），用VB 的编程方法如下：
1、初始化通讯口，包括与仪表相同的波特率，数据位 8，停止位 2，无校验。注意某些厂家的
RS232/RS485 通讯转换器对RTS、 DTR等控制线有一定的要求，上位机软件必须对这些控制线进型编程。
用本公司生产的RS232/RS485转换器则可免去对这些线进行编程。
2、VB编程指令（写SP1 为 1000）为：COMM1.OUTPUT=
CHR$(129)+CHR$(129)+CHR$(67)+CHR$(0)+CHR$(232)+CHR$(3)+CHR$(44)+CHR$(4)
3、小数点处理（仅V8.0 版本以上）：为提升效率，仪表传送的所有数值均为16位二进制补码整数，
因此上位及必须将整数按一定规则转换为带小数点的实际数据，方法是在上位机程序启动后，应优先读取
参数 dPt（0CH）获得测量信号的小数点位置。注意：如果 dPt 的数值大于或等于 128，则表示所传输的
测量值，以及与测量值相同单位的参数应该除以10后进行显示，当对下位机写这类参数值时，则应将显示
的数取消小数点成为整数，再乘以10，按 16位二进制补码下传数据。
通讯的技术指标如下：
仪表型号  AI-301、AI-7/8系列仪表（V7.X）  AI-5XX系列仪表
最迟返回时间（4800bit/S条件下）  100mS  150mS
最快返回时间（19200 bit/S 条件下） 5mS  5mS
平均读写周期（19200bit/S 条件下） 20mS  50mS 参数允许改写次数  10亿次  100万次
注：对于 AI-5XX 系列仪表，写入参数周期不易低于 2 分钟，否则可能导致仪表在 5 年保修期内损坏
存储单元损坏。

四、MODBUS兼容通信协议
从V8.2版本开始，AI系列仪表可选择使用MODBUS通信协议，AI仪表能支持MODBUS协议下的 2
条子指令，以更广泛地与其它MODBUS 设备相互通信，为保证速率，AI仪表采用 RTU（二进制）模式，
波特率必须设置为9600bit/S，无奇偶校验位，支持03H（读参数及数据）及06H（写单个参数）这两条指
令。
对于518/708/708P/719/719P 等型号仪表的03指令，要求一次性读取4个数据，指令如下：
ADDR+03H+0+要读的参数代号+0+4+CRC 校验码
返回数据为：ADDR+03H+08H+测量值PV 高位+测量值PV低位+给定值 SV高位+SV低位+报警状
态+输出值MV+所读参数值高位+所读参数值低位+CRC校验码低位+CRC校验码高位

写单个参数指令为：
ADDR+06H+0+要写的参数代号+要写入的数据高位+要写入数据低位+CRC校验码
由于 MODBUS 协议的本身的限制，使用写指令无法返回测量值等信息，会导致写入时测量值无法刷
新，因此应尽量减少写指令的使用，以免影响系统性能。

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