1、引言

組態(tài)軟件作為一種通用軟件，體系結(jié)構(gòu)較為龐大、功能軟件包多、價格也比較昂貴，而且對于一些復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯或自定義的協(xié)議，實現(xiàn)起來比較麻煩。近幾年，C#/.NET上位機開發(fā)應(yīng)用越來越廣泛，相對于傳統(tǒng)的組態(tài)軟件的方式，C#開發(fā)上位機具有靈活、易學(xué)、擴展性強的特點。本文使用VS2019作為開發(fā)軟件，SQLite作為數(shù)據(jù)存儲軟件，硬件使用廈門宇電溫度控制器，開發(fā)一套通用的上位機監(jiān)控系統(tǒng)。【公眾號dotNet工控上位機：thinger_swj】

2、項目背景

第一次聽說宇電這個品牌，是我的一個朋友說讓我給他幫個忙，寫一個上位機和他的儀表進行通信。我二話沒說就答應(yīng)了，剛開始認為是走Modbus通信，因為市場上大部分儀表都是通過Modbus通信的。然而，當我拿到產(chǎn)品之后，發(fā)現(xiàn)宇電儀表推薦使用的是AIBUS通信協(xié)議，于是就去宇電官網(wǎng)搜索相關(guān)資料了。AIBUS協(xié)議是宇電為AI系列儀表開發(fā)的一個協(xié)議，其指令比Modbus更簡單、更可靠，而且通信速率比Modbus更高，同時也具備組網(wǎng)功能，可以在一個RS485總線上連接多達80臺儀表。

3、儀表接線配置及協(xié)議說明

我使用的儀表型號是AI-500，在查閱完相關(guān)資料之后，開始對儀表進行接線，接線圖在儀表的側(cè)面，只是測試通信的話，只需要接好電源、Pt100和485通信。

接線完成之后，需要設(shè)置一下儀表的相關(guān)參數(shù)，根據(jù)儀表的說明書，主要設(shè)置輸入規(guī)格、通信地址、波特率這三個參數(shù)，如下表所示：

參數(shù)設(shè)置完畢，可以看到儀表上已經(jīng)可以顯示室內(nèi)溫度，下一步就開始編寫通信類庫。編寫之前首先要了解一下AIBUS通信協(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(shè)計，標準的通訊指令只有兩條，一條為讀指令，一條為寫指令，兩條指令使得上位機軟件編寫容易，但能100%完整地對儀表進行操作；標準讀和寫指令分別如下：

讀取： 地址代號 + 52H(82)+ 要讀的參數(shù)代號 + 00 + 00 + 校驗碼

寫入： 地址代號 + 43H(67)+ 要寫的參數(shù)代號 + 寫入低字節(jié) + 寫入高字節(jié) + 校驗碼

地址代號：AI儀表有效地址為0-80，協(xié)議規(guī)定地址代號為兩個相同的字節(jié)，數(shù)值為(儀表地址+80H)，如地址為5，那么地址代碼將對應(yīng)85H 85H。

參數(shù)代號：參數(shù)代號表示各個參數(shù)對應(yīng)的值，這個需要參考協(xié)議說明書，下面列舉部分參數(shù)：

校驗碼：校驗碼采用 16 位求和校驗方式。

讀指令校驗碼計算方法為：

要讀的參數(shù)的代號×256+82+ADDR

寫指令校驗碼計算方法為：

要寫的參數(shù)代號×256+67+要寫的參數(shù)值+ADDR

公式中 ADDR為儀表地址，范圍是 0~80(注意不要加上 80H)。校驗碼為2 個字節(jié)，其低字節(jié)在前，高字節(jié)在后。

4、AIBUS通信協(xié)議開發(fā)

• 串口通信：在創(chuàng)建好Windows窗體應(yīng)用后，創(chuàng)建一個類，取名為AIBUS，AIBUS協(xié)議基于串口通信，因此首先要實現(xiàn)基本的串口連接與斷開，通過調(diào)用SerialPort組件實現(xiàn)，代碼如下所示：

• 參數(shù)封裝：每次通信返回結(jié)果可能包含很多參數(shù)，這里主要獲取5個重要的參數(shù)，分別是實際值、設(shè)定值、參數(shù)值、高限報警、低限報警，并將這5個參數(shù)封裝成一個類，如下所示：

• 讀取參數(shù)：參考協(xié)議中的讀取報文，讀取參數(shù)將地址代號與參數(shù)代號作為參數(shù)，然后將返回值解析成一個AIBUSParam對象，如下所示：

• 讀取校驗：讀取校驗按照協(xié)議進行校驗和累加，最終結(jié)果轉(zhuǎn)換2個字節(jié)返回，如下所示：

• 解析報文：解析報文首先是判斷返回報文校驗是否正確，然后按照協(xié)議進行解析，返回AIBUSParam對象，如下所示：

• 驗證報文：驗證報文主要是做校驗判斷，對前面N-2個字節(jié)做校驗，然后與最后2個字節(jié)對比，這樣就可以知道報文校驗是否正確，如下所示：

• 寫入?yún)?shù)：參考協(xié)議中的讀取報文，寫入?yún)?shù)將地址代號、參數(shù)代號與參數(shù)值作為參數(shù)，返回值仍然解析成一個AIBUSParam對象，如下所示：

• 寫入校驗：寫入校驗按照協(xié)議進行校驗和累加，最終結(jié)果轉(zhuǎn)換2個字節(jié)返回，如下所示：

5、溫度監(jiān)控系統(tǒng)TMS上位機開發(fā)

通信庫編程完成后，就可以進行上位機開發(fā)，本上位機系統(tǒng)主要是實時采集三個不同地點的溫度，通過實時曲線進行顯示并存儲到數(shù)據(jù)庫，便于后續(xù)分析。

UI界面設(shè)計如下所示：

上位機開發(fā)主要包括以下幾部分：

1、配置信息管理：配置信息主要包括通信端口號、波特率、儀表1地址代號、儀表2地址代號、儀表3地址代號等，這里采用ini的方式進行存儲，通過調(diào)用底層API的方式讀取配置信息，封裝成對象。ini文件存儲形式如下所示：

2、讀取配置文件代碼如下：

3、實時日志顯示：系統(tǒng)運行過程中的各種狀態(tài)都將通過日志的形式進行展示，這里采用ListView+委托的方式來實現(xiàn)，代碼如下所示：

4、實時讀取及顯示：實時讀取采用的是多線程的方式，通過讀取錯誤次數(shù)來判斷讀取異常，從而實現(xiàn)自動斷線重連。

5、實時數(shù)據(jù)存儲：實時數(shù)據(jù)存儲采用SQLite數(shù)據(jù)庫，通過開啟一個線程定時器，按照1秒的頻率定時向數(shù)據(jù)庫中存儲數(shù)據(jù)，便于后續(xù)查詢。

最終上位機運行結(jié)果如下所示：

6、整體總結(jié)

本文主要是結(jié)合宇電智能溫度控制器，通過對其通信協(xié)議的分析，開發(fā)出對應(yīng)的通信庫，從而實現(xiàn)上位機監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)。在上位機學(xué)習(xí)過程中，看懂協(xié)議、分析協(xié)議、開發(fā)協(xié)議及應(yīng)用協(xié)議，都是必備的技能。【公眾號dotNet工控上位機：thinger_swj】

總結(jié)

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