宇電通訊協(xié)議解讀與AIFCS計算機系統(tǒng)組建———宇電通訊協(xié)議解讀與AIFCS計算機系統(tǒng)組建

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串口調(diào)試工具下載：宇電資料下載區(qū)【相關軟件】

一、概述：

AIBUS協(xié)議及快速通訊：
早在1994年宇電推出的基于RS485通訊接口的AIBUS通訊協(xié)議，簡單高效又功能齊全。目前的產(chǎn)品在RS485通訊19200波特率下，平均每臺儀表讀取3個常用變量及1個參數(shù)的速度僅20ms,是常用如MODBUS協(xié)議的進口儀表的3-10倍以上，利用采用AIBUS協(xié)議的AI系列儀表組建FCS結(jié)構(gòu)的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，每個串口連接50臺儀表仍能獲得滿意的數(shù)據(jù)刷新率，加上多串口及多機連網(wǎng)，無論組建小系統(tǒng)還是大、中型系統(tǒng)均可達到與DCS同等使用效果。

采用AIBUS協(xié)議的AI儀表在9600波特率下能在40ms內(nèi)向上位機傳送4個重要數(shù)據(jù)，比采用MODBUS協(xié)議的進口儀表速度高3-10倍以上，因此即使采用廉價的RS485通訊，AIFCS也具備如DCS或FF、PROFIDBUS等高價現(xiàn)場總線系統(tǒng)同等的使用效果，并可以組建大型系統(tǒng)，而不象通常進口儀表那樣只能應用于小型系統(tǒng)。RS485不僅價格低，還具備布線簡單、對通訊線要求低及通訊距離長等優(yōu)點。

二、自編軟件通訊協(xié)議解讀、測試：

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1個起始位，8位數(shù)據(jù)，無校驗位，1個或2個停止位。通訊傳輸數(shù)據(jù)的波特率可調(diào)為4800~19200 bit/S，通常用9600 bit/S，單一通訊口所連接儀表數(shù)量大于40臺或需要更快刷新率時，推薦用19200bit/S，當通訊距離很長或通訊不可靠常中斷時，可選4800bit/S。AI儀表采用多機通訊協(xié)議，采用RS485通訊接口，則可將1~80臺的儀表同時連接在一個通訊接口上。

串口調(diào)試設置如下圖: （通訊協(xié)議在公司網(wǎng)站下載http:/// ） 圖1

根據(jù)宇電AIBUS通訊協(xié)議,AI儀表采用16進制數(shù)據(jù)格式來表示各種指令代碼及數(shù)據(jù)。AI儀表軟件通訊指令經(jīng)過優(yōu)化設計，標準的通訊指令只有兩條，一條為讀指令，一條為寫指令.以AI-808P為例利用此串口通訊工具與其通訊,當要讀儀表的設定值時,發(fā)送8個字節(jié)分別是: 圖2

即要發(fā)送的8個字節(jié)分別是81H 81H 52H 00H 00H 00H 53H 00H 儀表中的地址ADDR=1,00H是儀表的參數(shù)代號表示AI-808P的STEP程序段,53H 00H是校驗碼,采用16位求和校驗方式，讀指令的校驗碼計算方法為：要讀的參數(shù)代號*256+82+ADDR(10進制算法)這里是0*256+82+1=83轉(zhuǎn)換為16進制就是53H為校驗碼的低字節(jié),00H是高字節(jié),在發(fā)送的時候要倒置. 圖3

發(fā)送出8個字節(jié)的數(shù)據(jù),儀表都返回如圖2中藍色字體的10個字節(jié)的數(shù)據(jù)(無論是讀還是寫)，這10個字節(jié)的數(shù)據(jù)是： 圖4

圖3中40H 02H為返回的測量值高位在前，低位在后，讀取的時候要倒置（其他數(shù)據(jù)讀取時也是如此），也就是0240H,轉(zhuǎn)換成10進制就是57。6，有帶一位小數(shù)點。由于是讀00H這個參數(shù)代號的值，就是第7、8個這字節(jié)的數(shù)據(jù)，也就是01H在此例中儀表執(zhí)行在第一段。

如果是寫參數(shù)，則發(fā)送以下8個字節(jié)： 圖5

舉寫（T01）1BH這個參數(shù)代號為例，寫入數(shù)為-1時，則要發(fā)送的8個字節(jié)是81H 81H 43H 1BH FFH FFH 43H 1BH如下 圖6

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+要寫的參數(shù)值+ADDR，若是要寫入負值時，則應當把負值轉(zhuǎn)換成補碼在轉(zhuǎn)換成10進制，算出的值減去65536換成16進制發(fā)送，所以要寫入-1時，57（1BH）*256+65535+1-65536=6979（1B43H）發(fā)送時要倒置。返回來的10個字節(jié)的數(shù)據(jù)中FFFF就是所寫的參數(shù)值-1。

對于AI系列儀表，不論是讀/寫任可一個參數(shù)都是用這兩條指令，編寫容易能完整的對儀表進行操作。

三、通訊編程程序源碼案例：

以下的程序是一臺宇電儀表與三菱PLC讀PV值的通訊示例, 圖7

四、系統(tǒng)組建分析：

由于AI系列儀表的出色性能，宇電又開發(fā)出基于AI儀表并具備現(xiàn)場總線特性的AIFCS計算機監(jiān)控系統(tǒng)。AI儀表相當于現(xiàn)場總線系統(tǒng)中的各個控制單元，利用RS485作為現(xiàn)場通訊總線，采用宇電自行開發(fā)的AIBUS通訊協(xié)議，可在上位機上實現(xiàn)100%儀表功能操作如實時讀取測量值、給定值、設置參數(shù)、自動/手動無擾動切換、調(diào)整手動輸出值、啟動/運行/停止程序，并具備開關量輸入/輸出操作能力。由于自己掌握100%知識產(chǎn)權，又是開放式結(jié)構(gòu)，所以系統(tǒng)價格非常低廉，具有極高的性能/價格比。
　 AIFCS整個系統(tǒng)分為管理層、操作站和工業(yè)現(xiàn)場3個層級,也可只分操作站和工業(yè)現(xiàn)場兩個層級。 管理層可提供工廠領導瀏覽現(xiàn)場實時工況畫面，也可進行如使用權限、系統(tǒng)配置等高級設置；操作站供儀表班組和技術人員進行計算機實時監(jiān)控；萬一計算機系統(tǒng)發(fā)生故障時，儀表操作人員可依傳統(tǒng)儀表使用方法直接操作儀表；工業(yè)現(xiàn)場提供各種控制信號，如模擬量輸入/輸出和開關量輸入/輸出至儀表。

1、 現(xiàn)場控制儀表：

AIFCS是基于AI系列儀表，利用RS485通訊接口和AIBUS協(xié)議與計算機通訊，AI系列儀表種類齊全，性能優(yōu)異，可很好的適應各種工業(yè)現(xiàn)場溫度、壓力、流量、液位的測量與控制，并可以處理開關量信號的輸入與輸出。
2、操作站：
使用常用的WINDOWS操作系統(tǒng)個人計算機，如果計算機放在有空調(diào)的操作室內(nèi)，可以用普通PC，如果放在干擾大，溫度高的工業(yè)現(xiàn)場，應采用工業(yè)級計算機。最新的進展是也可用WINDOWS CE的嵌入式操作系統(tǒng)的工業(yè)觸摸屏（平板電腦），它更適合現(xiàn)場操作。
3、組態(tài)軟件：
客戶可選擇多種商品組態(tài)軟件，如組態(tài)王、MCGS、華富、三維等公司產(chǎn)品，宇光可提供組態(tài)服務，客戶也可根據(jù)需要自行組態(tài)，組態(tài)軟件能做出功能強大，畫面美觀的系統(tǒng)。宇電全新開發(fā)的AIFCS網(wǎng)絡版軟件使用簡單，支持多機連網(wǎng)、具備流程圖（可設置動畫）、儀表屏、歷史記錄、實時記錄和打印功能，查詢數(shù)據(jù)方便性和記錄精確度遠優(yōu)于無紙記錄儀?？蛻粢部勺孕性O計軟件，宇光可提供協(xié)議內(nèi)容及技術支持。
4、RS232/RS485轉(zhuǎn)換器：
用于將計算機的RS232接口轉(zhuǎn)換為RS485接口，RS485具有連線簡單，通常2根線即可連接50-60臺儀表，通訊距離大于1.2Km，能可靠用于工業(yè)現(xiàn)場。
5、通訊連線：
RS485接口應采用雙絞線連接，不能用電源花線、絞線或電話線連接，干擾很強的場合可用工業(yè)專用的帶屏蔽的雙絞線，但實際上用價格便宜購買方便的5類或超5類的計算機網(wǎng)絡線，而且效果良好。目前的實際應用中，用9600波特率，采用廉價的5類雙絞線最長布線已達3000米。

6、管理層計算機：

通常是客戶現(xiàn)有的內(nèi)部企業(yè)管理用的計算機局域網(wǎng)（計算機、集線器、交換機等），不需要另建立AIFCS系統(tǒng)增加額外的硬件投資，只需要配備組態(tài)軟件即可。

五、系統(tǒng)特點【AIFCS現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)】

1、總線形式：基于RS485通訊接口的AIBUS協(xié)議，協(xié)議內(nèi)容完全公開；

2、軟件功能：采用組態(tài)軟件功能強，畫面美觀，有歷史記錄、實時記錄、有動畫的流程圖、數(shù)據(jù)后處理分析能力等等；

3、網(wǎng)絡功能：采用單位現(xiàn)有的局域網(wǎng)，數(shù)據(jù)按權限需要在網(wǎng)絡管理；

4、危險分散：由于采用了分散獨立的顯示，完全分散，出現(xiàn)故障只是某個單元，不會運行系統(tǒng)的正常運行；

5、布線：基于RS485的2線通訊，低波特率，傳輸距離長，布線簡單，費用最低

6、綜敘：采用的主從結(jié)構(gòu)低速率RS485通訊結(jié)構(gòu)，實時控制由儀表本身完成，網(wǎng)絡不干預或只處理對實時程度要求不高的控制。通訊距離長，功能強，客戶能隨心所欲的選擇最先進的組態(tài)軟件，價格最低

7、解決方案：與DCS不同，AIFCS現(xiàn)場總線型計算機監(jiān)控系統(tǒng)是一個完全開放式的系統(tǒng)，系統(tǒng)包括AI系列儀表（支持AIBUS協(xié)議）、監(jiān)控軟件、計算機硬件、布線、現(xiàn)場技術支持及培訓等。宇電即可提供其中全部服務，也可只提供儀表，由宇電免費提供電話技術支持以協(xié)助客戶組成系統(tǒng)。
8、 宇電最佳解決方案的原則：宇電公司與國內(nèi)知名的組態(tài)王、MCGS、華富等多家組態(tài)軟件公司合作，優(yōu)化宇光AI系列儀表的驅(qū)動程序。并與組態(tài)王合作推出專門針對AI儀表的組態(tài)王專用版（只能連接AI儀表），價格遠低于其通用版，提供客戶超值選擇。宇電又在自行開發(fā)的AIFCS單機版軟件基礎上，全新推出AIFCS網(wǎng)絡版軟件，其功能強大，支持多機連網(wǎng)及帶動畫的流程圖畫面，是客戶的又一最佳選擇，其主要功能特點如下：

①全中文可視化組態(tài)界面，使用方便、靈活；完善的中文在線幫助系統(tǒng)和詳細的多媒體教程可幫助您快速學習和使用組態(tài)系統(tǒng)的各種功能。

②真正的32位程序，支持多任務、多線程，運行于WIN98/95NT平臺，多種工控現(xiàn)場的靡練，使系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定、可靠。

③提供近多種圖符及各種工業(yè)用標準元件。用戶還可置入JPG和BMP圖形文件，使您的監(jiān)控窗口更加逼真，更加美觀。

④支持ActiveX控件，包括溫控曲線、計劃曲線、實時曲線、歷史曲線、XY曲線、實時報表、歷史報表、配方管理、數(shù)據(jù)庫瀏覽統(tǒng)計等眾多構(gòu)件。

⑤完整實現(xiàn)ODBC接口，可與SQLServer、Access等主要數(shù)據(jù)庫相連?？蓪崿F(xiàn)各種復雜的報表，并以不同方式增加、刪除數(shù)據(jù)庫中的記錄。

⑥實現(xiàn)了遠程調(diào)試、診斷及數(shù)據(jù)采集。能進行遠程監(jiān)控看到現(xiàn)場情況，并能進行操作。

提供安全密碼機制。

⑦連網(wǎng)功能可以讓領導隨時隨地瀏覽現(xiàn)場的情況，觀察各種數(shù)據(jù)、曲線和動畫顯示。為您大大降低系統(tǒng)升級和日常維護的成本。

六、結(jié)束語：

實踐證明宇電AIBUS協(xié)議的讀、寫指令在上位機上編寫容易，能夠100%完整地對儀表進行操作。