宇电通讯协议解读与AIFCS计算机系统组建———宇电通讯协议解读与AIFCS计算机系统组建

关键词：AIBUS通讯协议、串口调试工具、

串口调试工具下载：宇电资料下载区【相关软件】

一、概述：

AIBUS协议及快速通讯：
早在1994年宇电推出的基于RS485通讯接口的AIBUS通讯协议，简单高效又功能齐全。目前的产品在RS485通讯19200波特率下，平均每台仪表读取3个常用变量及1个参数的速度仅20ms,是常用如MODBUS协议的进口仪表的3-10倍以上，利用采用AIBUS协议的AI系列仪表组建FCS结构的计算机监控系统，每个串口连接50台仪表仍能获得满意的数据刷新率，加上多串口及多机连网，无论组建小系统还是大、中型系统均可达到与DCS同等使用效果。

采用AIBUS协议的AI仪表在9600波特率下能在40ms内向上位机传送4个重要数据，比采用MODBUS协议的进口仪表速度高3-10倍以上，因此即使采用廉价的RS485通讯，AIFCS也具备如DCS或FF、PROFIDBUS等高价现场总线系统同等的使用效果，并可以组建大型系统，而不象通常进口仪表那样只能应用于小型系统。RS485不仅价格低，还具备布线简单、对通讯线要求低及通讯距离长等优点。

二、自编软件通讯协议解读、测试：

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。

串口调试设置如下图: （通讯协议在公司网站下载http:/// ） 图1

根据宇电AIBUS通讯协议,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.以AI-808P为例利用此串口通讯工具与其通讯,当要读仪表的设定值时,发送8个字节分别是: 图2

即要发送的8个字节分别是81H 81H 52H 00H 00H 00H 53H 00H 仪表中的地址ADDR=1,00H是仪表的参数代号表示AI-808P的STEP程序段,53H 00H是校验码,采用16位求和校验方式，读指令的校验码计算方法为：要读的参数代号*256+82+ADDR(10进制算法)这里是0*256+82+1=83转换为16进制就是53H为校验码的低字节,00H是高字节,在发送的时候要倒置. 图3

发送出8个字节的数据,仪表都返回如图2中蓝色字体的10个字节的数据(无论是读还是写)，这10个字节的数据是： 图4

图3中40H 02H为返回的测量值高位在前，低位在后，读取的时候要倒置（其他数据读取时也是如此），也就是0240H,转换成10进制就是57。6，有带一位小数点。由于是读00H这个参数代号的值，就是第7、8个这字节的数据，也就是01H在此例中仪表执行在第一段。

如果是写参数，则发送以下8个字节： 图5

举写（T01）1BH这个参数代号为例，写入数为-1时，则要发送的8个字节是81H 81H 43H 1BH FFH FFH 43H 1BH如下 图6

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，若是要写入负值时，则应当把负值转换成补码在转换成10进制，算出的值减去65536换成16进制发送，所以要写入-1时，57（1BH）*256+65535+1-65536=6979（1B43H）发送时要倒置。返回来的10个字节的数据中FFFF就是所写的参数值-1。

对于AI系列仪表，不论是读/写任可一个参数都是用这两条指令，编写容易能完整的对仪表进行操作。

三、通讯编程程序源码案例：

以下的程序是一台宇电仪表与三菱PLC读PV值的通讯示例, 图7

四、系统组建分析：

由于AI系列仪表的出色性能，宇电又开发出基于AI仪表并具备现场总线特性的AIFCS计算机监控系统。AI仪表相当于现场总线系统中的各个控制单元，利用RS485作为现场通讯总线，采用宇电自行开发的AIBUS通讯协议，可在上位机上实现100%仪表功能操作如实时读取测量值、给定值、设置参数、自动/手动无扰动切换、调整手动输出值、启动/运行/停止程序，并具备开关量输入/输出操作能力。由于自己掌握100%知识产权，又是开放式结构，所以系统价格非常低廉，具有极高的性能/价格比。
　 AIFCS整个系统分为管理层、操作站和工业现场3个层级,也可只分操作站和工业现场两个层级。 管理层可提供工厂领导浏览现场实时工况画面，也可进行如使用权限、系统配置等高级设置；操作站供仪表班组和技术人员进行计算机实时监控；万一计算机系统发生故障时，仪表操作人员可依传统仪表使用方法直接操作仪表；工业现场提供各种控制信号，如模拟量输入/输出和开关量输入/输出至仪表。

1、 现场控制仪表：

AIFCS是基于AI系列仪表，利用RS485通讯接口和AIBUS协议与计算机通讯，AI系列仪表种类齐全，性能优异，可很好的适应各种工业现场温度、压力、流量、液位的测量与控制，并可以处理开关量信号的输入与输出。
2、操作站：
使用常用的WINDOWS操作系统个人计算机，如果计算机放在有空调的操作室内，可以用普通PC，如果放在干扰大，温度高的工业现场，应采用工业级计算机。最新的进展是也可用WINDOWS CE的嵌入式操作系统的工业触摸屏（平板电脑），它更适合现场操作。
3、组态软件：
客户可选择多种商品组态软件，如组态王、MCGS、华富、三维等公司产品，宇光可提供组态服务，客户也可根据需要自行组态，组态软件能做出功能强大，画面美观的系统。宇电全新开发的AIFCS网络版软件使用简单，支持多机连网、具备流程图（可设置动画）、仪表屏、历史记录、实时记录和打印功能，查询数据方便性和记录精确度远优于无纸记录仪。客户也可自行设计软件，宇光可提供协议内容及技术支持。
4、RS232/RS485转换器：
用于将计算机的RS232接口转换为RS485接口，RS485具有连线简单，通常2根线即可连接50-60台仪表，通讯距离大于1.2Km，能可靠用于工业现场。
5、通讯连线：
RS485接口应采用双绞线连接，不能用电源花线、绞线或电话线连接，干扰很强的场合可用工业专用的带屏蔽的双绞线，但实际上用价格便宜购买方便的5类或超5类的计算机网络线，而且效果良好。目前的实际应用中，用9600波特率，采用廉价的5类双绞线最长布线已达3000米。

6、管理层计算机：

通常是客户现有的内部企业管理用的计算机局域网（计算机、集线器、交换机等），不需要另建立AIFCS系统增加额外的硬件投资，只需要配备组态软件即可。

五、系统特点【AIFCS现场总线控制系统】

1、总线形式：基于RS485通讯接口的AIBUS协议，协议内容完全公开；

2、软件功能：采用组态软件功能强，画面美观，有历史记录、实时记录、有动画的流程图、数据后处理分析能力等等；

3、网络功能：采用单位现有的局域网，数据按权限需要在网络管理；

4、危险分散：由于采用了分散独立的显示，完全分散，出现故障只是某个单元，不会运行系统的正常运行；

5、布线：基于RS485的2线通讯，低波特率，传输距离长，布线简单，费用最低

6、综叙：采用的主从结构低速率RS485通讯结构，实时控制由仪表本身完成，网络不干预或只处理对实时程度要求不高的控制。通讯距离长，功能强，客户能随心所欲的选择最先进的组态软件，价格最低

7、解决方案：与DCS不同，AIFCS现场总线型计算机监控系统是一个完全开放式的系统，系统包括AI系列仪表（支持AIBUS协议）、监控软件、计算机硬件、布线、现场技术支持及培训等。宇电即可提供其中全部服务，也可只提供仪表，由宇电免费提供电话技术支持以协助客户组成系统。
8、 宇电最佳解决方案的原则：宇电公司与国内知名的组态王、MCGS、华富等多家组态软件公司合作，优化宇光AI系列仪表的驱动程序。并与组态王合作推出专门针对AI仪表的组态王专用版（只能连接AI仪表），价格远低于其通用版，提供客户超值选择。宇电又在自行开发的AIFCS单机版软件基础上，全新推出AIFCS网络版软件，其功能强大，支持多机连网及带动画的流程图画面，是客户的又一最佳选择，其主要功能特点如下：

①全中文可视化组态界面，使用方便、灵活；完善的中文在线帮助系统和详细的多媒体教程可帮助您快速学习和使用组态系统的各种功能。

②真正的32位程序，支持多任务、多线程，运行于WIN98/95NT平台，多种工控现场的靡练，使系统运行更加稳定、可靠。

③提供近多种图符及各种工业用标准元件。用户还可置入JPG和BMP图形文件，使您的监控窗口更加逼真，更加美观。

④支持ActiveX控件，包括温控曲线、计划曲线、实时曲线、历史曲线、XY曲线、实时报表、历史报表、配方管理、数据库浏览统计等众多构件。

⑤完整实现ODBC接口，可与SQLServer、Access等主要数据库相连。可实现各种复杂的报表，并以不同方式增加、删除数据库中的记录。

⑥实现了远程调试、诊断及数据采集。能进行远程监控看到现场情况，并能进行操作。

提供安全密码机制。

⑦连网功能可以让领导随时随地浏览现场的情况，观察各种数据、曲线和动画显示。为您大大降低系统升级和日常维护的成本。

六、结束语：

实践证明宇电AIBUS协议的读、写指令在上位机上编写容易，能够100%完整地对仪表进行操作。