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宇电AIBUS及MODBUS通讯协议说明（V8.0）

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宇电AIBUS及MODBUS通讯协议说明（V8.0）来源:中国五金商机日期:宇电AIBUS及MODBUS通讯协议说明（V8.0）

宇电AIBUS及MODBUS通讯协议说明（V8.0）

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KM），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

（）

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）+参数济南新时期试金仪器有限公司全数字化的测控系统实现力、位移、变形闭环控制值+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

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，；3，

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-51推动塑料共混技术、塑料助剂新品及利用技术的进步和发展8)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，；3，

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：TPUT=

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。

厦门宇电自动化科技有限公司

2010年10月

补充说明：

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+0刘冬生研究团队在世界上率先制备出1类新型DNA水凝胶材料3H+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

例如：需读SV给定值，给定值的MODBUS寄存器的地址为40001（保持型寄存器），为宇电MODBUS兼容协议规定需每次读取的长度为４个字，相当于40001，40002，40003，

40004；发送的指令为01 03 00 00 00 04 CRC：其中01代表仪表的地址号，03为功能码读保持型寄存器，00 00为参数代号也就是MODBUS寄存器起始地址0000代表40001，00 04代表读取的长度为4个字，宇电仪表只支持4个字长度，不支持更多或低于4个。最后为CRC校验。

返回数据：

不论读的起始地址何值，返回数据都是：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校验码高位这个格式。如读40001开始的4个字的长度，那么返回值PV保存在40001、SV在40002，报警状态和MV在40003，所读的参数值在40004中。

举例读取上限报警值：

01 03 00 01 00 04 CRC  （起始地址为40002）

返回值的存放地址，40002为PV，40003为SV，40004为MV和报警状态、40005为上限报警值；

读取下限警报

01 03 00 02 00 04 CRC  （起始地址为40003）

返回值的存放地址，40003为PV，40004为SV，40005为MV和报警状态、40006为下限报警值；

宇电的兼容型MODBUS协议只支持写单个参数指令，不支持多个。指令如下；

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。

如果需写SV值，也就是寄存器地址为40001写入值为100.0

发送的指令为：01 06 00 00 03 E8 CRC

写指令不支持返回测量值等信息，只返回本身写入的参数值，也就是返回在40001中的数据为100.0；