AIBUS及MODBUS通讯协议说明V.doc

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，能用简朴的指令实现全面的功能，其特点是写参数的同时亦可完毕读功能，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（特别是有写入指令时，MODBUS的写入指令不能同时完毕读下位机数据的功能，xzfse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，并且功能强大。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cvz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x（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，具有体积小、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长可连接仪表的数量。目前生产的AI仪表通讯接口采用低负载芯片并xz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位校验码的对的性是简朴奇偶校验的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进制数据格式来表达各种指令xx代码及数据。AI仪表软件通讯指令通过优化设计，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xx，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。仪表内部采用两个反复的128~208（16进制为80H~D0H）之间数值来表达地址代号，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），因此可减少因数据与地址反复导致冲突的也许性。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）的参数代号来表达。它在指令中表达要读/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（溢出部分不解决）：
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位二进制整数表达。
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，整数无法表达小数点，规定用户在上位机解决；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
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
调节输出值MV
状态字节
状态字节A
状态字节A
状态字节A
参数值
表达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表达仪表部分状态，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表达MV为输出值，1为状态字B
巡检仪具有状态字节B。状态字节B的位0~6分别表达OP1、OP2、AL1、AL2、AU1、AU2及MIO口的输入状态，0表达为未接通或未输出，1表达外部开关接通或有输出，OUTP或AUX做调节输出时则相应位固定为0。运用功能可将相应端口作为上位机开关量的输出或输出，应用ALP参数设立没有用到的报警端口均可作为I/O端口，运用修改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相应位设立为常开，若读入信号为1，则表达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，则表达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入后再进行显示解决。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
仪表型号特性字
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 运营/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解决）
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*
已运营时间
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相应0~100%，读取数除以256方为比例数
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、假如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立范围是32023，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解决；若读取参数代号大于有效程序段的最后一个数值（0B4H），则下位机视同传输犯错，不回应。
3、带手动调节功能的仪表处在手动状态时，可通过写1AH参数来调节手动输出值。
4、15H为仪表的型号特性字，不同型号仪表其数字不同，上位机可用于区分仪表型号：

型号特性字
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解决。
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，才干发新的指令，否则将引起错误。假如仪表超过最大响应时间（150mS）仍没有应答，则因素也许无效指令、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，涉及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等控制线有一定的规定，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、小数点解决（仅V8.0版本以上）：为提高效率，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：假如dPt的数值大于或等于128，则表达所传输的测量值，以及与测量值相同单位的参数应当除以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，否则也许导致仪表在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设备互相通信，为保证速率，AI仪表采用RTU（二进制）模式，波特率必须设立为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，规定一次性读取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协议的自身的限制，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。

厦门宇电自动化科技有限公司
2023年10月