宇电智能调节仪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080(部分型号为0100),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:
在这里插入图片描述
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):
在这里插入图片描述

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 | Modbus-RTU 寄存器地址 | AI-518/518P 说明
00H 40001 给定值 单位同测量值
01H 40002 HIAL 上限报警 单位同测量值
02H 40003 LoAL 下限报警 单位同测量值
03H 40004 dHAL 正偏差报警 单位同测量值
04H 40005 dLAL 负偏差报警 单位同测量值
05H 40006 AHYS 报警回差 单位同测量值
06H 40007 CtrL 控制方式 0,ONOFF;1,APID;2,nPID;3,PoP;4,SoP
07H 40008 P 比例带 单位同测量值
08H 40009 I 积分时间 秒
09H 40010 d 微分时间 0.1 秒
0AH 40011 CtI 控制周期 0.1 秒
0BH 40012 InP 输入规格 见使用说明书
0CH 40013 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 40014 ScL 刻度下限值 单位同测量值
0EH 40015 ScH 刻度上限值 单位同测量值
0FH 40016 ALP 报警输出选择含义见说明书
10H 40017 Sc 测量平移修正 单位同测量值
11H 40018 oP1 主输出方式 0,SSR;1,rELy;2,0-20;3,4-20
12H 40019 OPL 输出下限 %
13H 40020 OPH 输出上限 %
14H 40021 CF 功能选择 含义见说明书
15H 40022 仪表型号特征字 5180(AI-518)或5187(AI-518P)
16H 40023 Addr 通讯地址
17H 40024 FILt 数字滤波
18H** 40025 AMAn 手动/自动选择 0,MAN;1,Auto;2,FMAn;3,FAut
19H 40026 Loc 参数封锁
1AH** 40027 MV 手动输出值
1BH 40028 Srun 运行/停止选择 0,run;1,StoP;2,HoLd
1CH 40029 CHYS 控制回差 单位同测量值
1DH 40030 At 自整定选择 0,OFF;1,on;2;FoFF
1EH 40031 SPL 给定值下限 单位同测量值
1FH 40032 SPH 给定值上限 单位同测量值
20H 40033 Fru 单位及电源频率0,50C;1,50F;2,60C;3,60F
21H 40034 OHEF OPH 有效范围单位同测量值
22H 40035 Act 正/反作用 0,rE;1,dr;2,rEbA;3,drbA
23H 40036 AdIS 报警选择 0,OFF;1,on
24H 40037 Aut 冷输出规格 0,SSR;1,rELy;2,0-20;3,4-20
25H 40038 P2 冷输出比例带 单位同测量值
26H 40039 I2 冷输出积分时间秒
27H 40040 d2 冷输出微分时间0.1 秒
28H 40041 CtI2 冷输出周期 0.1 秒
29H 40042 Et 事件输入类型 0,nonE;1,ruSt;2,SP1.2;3,PId2
2AH*** 40043 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* 40044 Pno 程序段数 整数
2CH* 40045 PonP 上电选择 0,Cont;1,StoP;2,run1;3,dASt;4,HoLd
2DH* 40046 PAF 程序参数 功能见说明书
2EH* 40047 STEP 程序段号 整数
2FH* 40048 已运行时间 0.1 分或0.1 小时,由PAF 参数决定
30H* 40049 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** 40050 OPrt 软启动时间
32H** 40051 Strt 阀门转动时间 定义阀门转动需要的时间
33H** 40052 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** 40053 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** 40054 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** 40055 AF2 功能参数2
37H~3FH
40056~40064 备用
40H~47H
40065~40072 EP1~EP8
48H** 40073 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
40074~40080 备用
50H~51H
40081~40082 SP 1、t 1 SP1 为给定值1,t1 为首段程序值
52H~ 40083~ 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 ) + C H R (129)+CHR (129)+CHR ( 67 ) + C H R (67)+CHR (0)+CHR ( 232 ) + C H R (232)+CHR (3)+CHR ( 44 ) + C H R (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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