日前，隨著現代信息技術的發(fā)展，計算機串口通信技術已日趨成熟。由于微機處理速度快、分析能力強、使用靈活等特點，而單獨的二次儀表僅僅作為顯示控制功能也不能滿足生產的需要，更多是要采集和記錄現場有用的數據，作為生產分析和存檔，利用PC作為儀表功能拓展的上位機監(jiān)控系統(tǒng)已在工業(yè)控制領域中被廣泛采用。
PC機與儀表的串口通信可以采用語言編程實現，如Delphi、VC、VB等。Delphi是新一代面向對象的可視編程工具，它具有功能強大、簡單易用、執(zhí)行速度快和有豐富的第三方控件支持，使得開發(fā)過程變得如搭積木般簡單易用，特別是對我們一些搞工控沒有特別深厚編程基礎的人使用。下位機儀表采用的是帶485通信功能的宇電AI系列儀表，因為宇電的AI儀表所用的是AIBUS通訊協(xié)議，具有通信指令簡單、通信速度快等特點，允許上位機指令讀寫儀表的數據,利用RS485總線功能可以實現多個儀表數據的串口通信。

2 Comport串口通信組件簡介

    用DelphiI實現串口通信，常用的方法有：使用控件，如Mscomm和Comport控件等；使用API函數對串口讀寫。使用API方法比較適合編寫較為復雜的低層次通信程序，但缺點是編寫串口通信程序較為復雜，需要掌握大量的通信和編程知識。而用串口控件，我們可以不理會它的內部機能，主要調用它的相關的屬性和事件，就可以對串口實現各種操作，且編程簡單、通常性強、可移植性好。在Delphi串口通信中我們選擇用Comport控件，它直接編譯在開發(fā)的工程文件里，不需要在運行的PC上另外安裝控件。將Comport組件安裝到DELPHI后可以看到多了一個Cportlib的組件頁，Cportlib下面有多個組件，我們在這里主要應用的是Comport組件，對Comport控件的操作主要有：端口設置、打開端口、往端口寫指令、讀接收數據、關閉端口。

3 宇電AIBUS通訊協(xié)議說明     

    AIBUS是廈門宇電自動化科技有限公司為AI系列顯示控制儀表開發(fā)的通訊協(xié)議，能用簡單的指令實現強大的功能，AIBUS采用了16位的求和校正碼，通訊可靠，支持4800、9600、19200等多種波特率，儀表允許連續(xù)寫參數，寫給定值或輸出值，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。數據格式為1個起始位，8位數據，無校驗位，1個或2個停止位。AI儀表采用多機通訊協(xié)議，采用RS485通訊接口，則可將32臺的儀表同時連接在一個通訊接口上。AI儀表采用16進制數據格式來表示各種指令代碼及數據。AI儀表軟件通訊指令經過優(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，兩條指令使得上位機軟件編寫容易，不過卻能*完整地對儀表進行操作；標準讀和寫指令分別如下：
讀： 地址代號+52H（82）+要讀的參數代號+0+0+校驗碼
寫： 地址代號+43H（67）+要寫的參數代號+寫入數低字節(jié)+寫入數高字節(jié)+校驗碼
地址代號：為了在一個通訊接口上連接多臺AI儀表，需要給每臺AI儀表編一個互不相同的通訊地址。AI儀表通訊協(xié)議規(guī)定，地址代號為兩個相同的字節(jié)，數值為（儀表地址+80H）。例如：儀表參數Addr=10（16進制數為0AH，0A+80H=8AH），則該儀表的地址代號為：8AH 8AH
校驗碼：校驗碼采用16位求和校驗方式，其中讀指令的校驗碼計算方法為：要讀參數的代號×256+82+ADDR
比如要讀地址1的參數0的數據，就是0*256+82+1=83;轉成十六制就是53 00；
如果是讀OC的數據，就是十進制（C）*256+82+1= (十六制的)C53，校驗碼為53 0C；
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（溢出部分不處理）：要寫的參數代號×256+67+要寫的參數值+ADDR
返回數據：無論是讀還是寫，儀表都返回以下10個字節(jié)數據，測量值PV+給定值SV+輸出值MV及報警狀態(tài)+所讀/寫參數值+校驗碼；其中PV、SV及所讀參數值均各占2個字節(jié)，代表一個16位二進制有符號補碼整數，低位字節(jié)在前，高位字節(jié)在后，整數無法表示小數點，要求用戶在上位機處理；MV占一個字節(jié)，按8位有符號二進制數格式，數值范圍-110~＋110，狀態(tài)位占一個字節(jié)，校驗碼占2個字節(jié)，共10個字節(jié)。

4 Comport控件與多個AI儀表通信的實現

4．1 硬件的組態(tài)
硬件組態(tài)主要由帶串口的上位機PC、485轉232轉換器和AI儀表組成的485總線系統(tǒng)，AI儀表設置不同的通信地址,波特率設為9600。如下圖：

總線結構

4．2 軟件通信程序的實現
通過Comport控件與AI儀表實現通信是采用問答的方式進行的，所行我們在與多個儀表同時通信時應該采用輪詢的通信方式。首先我們要在DELPHI里初始化串口，然后再用讀寫命令與每一個儀表輪詢通信。通信結束后要關閉串口，釋放串口資源。主要實現過程如下：
4．2．1 初始化串口并打開串口
選擇好本次與AI通信的串口，該串口不能同時被其它程序引用，確定通信協(xié)議，如波特率、數據位、停止位和校驗方式等屬性，打開該串口。初始化可以在Comport的屬性頁里定義，也可以在程序運行時動態(tài)設置。屬性頁里的靜態(tài)定義為：
BaudRate: br9600//定義波特率
DataBits:dbEight//8位數據位
Port: COM1//本例用串口1
StopBits:sbOneStopBit//1位停止位
…
其它屬性可以參閱Comport的在線幫助文件。如果要在程序動態(tài)運行中修改設置串口參數，可以直接在程序中調用Comport的串口設置窗口函數:Comport. ShowSetupDialog。在彈出的設置窗口中設置串口屬性。完成串口初始設置后就可心打開串口與AI通信，打開串口用如下命令：
Comport.open；//打開串口
4．2．2 數據轉換函數
根據AI儀表的通信協(xié)議，上位機與AI通信時都是以十六進制的方式進行的，所以我們在程序里要做十六進制的格式轉換，主要實現的函數如下：
function HexStrToStr(const S:string):string;
//16進制字符轉換成字符串。 將要發(fā)送的十六進制格式字符轉換成十六進制格式發(fā)送
var
t:Integer;
ts:string;
M,Code:Integer;
begin
t:=1;
Result:='';
while t<=Length(S) do
begin
while not (S[t] in ['0'..'9','A'..'F','a'..'f']) do
inc(t);
if (t+1>Length(S))or(not (S[t+1] in ['0'..'9','A'..'F','a'..'f'])) then
ts:='$'+S[t]
else
ts:='$'+S[t]+S[t+1];
Val(ts,M,Code);
if Code=0 then
Result:=Result+Chr(M);
inc(t,2);
end;
end;
function StrToHexStr(const S:string):string;
//字符串轉換成16進制字符串，，將接收到的字符數轉換成16進制數。
var
I:Integer;
begin
for I:=1 to Length(S) do
begin
if I=1 then
Result:=IntToHex(Ord(S[1]),2)
else Result:=Result+' '+IntToHex(Ord(S[I]),2);
end;
end;

function Hex2Dec(Hexs: string): string; //十六制轉十制數
var
i,j: integer;
res,base: LongWord;
begin
res := 0;
for i:=1 to Length(Hexs) do
begin
base := 1;
for j:=1 to Length(Hexs)-i do
base := base * 16;
case Hexs[i] of
'0'..'9': res := res + (Ord(Hexs[i]) - Ord('0')) * base;
'a'..'f': res := res + (Ord(Hexs[i]) - Ord('a') + 10) * base;
'A'..'F': res := res + (Ord(Hexs[i]) - Ord('A') + 10) * base;
end;
end;
result := inttostr(res);
end;
4．2．3 送接收數據
上位機與多個AI通信，遵循一問一答的輪詢方式進行，所讀取到的數據是不含小數位的，所以我們要發(fā)送讀取小數位的命令，同時也可以返回測量值。我們假定與四個AI儀表通過485總線通信的主程序實現如下：
procedure RXdata;
var
i:integer;
dot,dot2,dot3,dot4 :double;
obj:PAsync;
str,str2,a1,a2,a7,b1,b2,b7,c1,c2,c7,d1,d2,d7:string;
begin
InitAsync(obj);
try ///////////讀*通道地址1的小數位和測量值
ComPort.WriteStrAsync(HexStrToStr('81 81 52 0C 0 0 53 0C'),obj); 
ComPort.WaitForAsync(obj);
sleep(100);//發(fā)送命令后等待100MS，保證數據的完整性；
ComPort.ReadStr(Str, 20);//讀取接收緩存區(qū)20個字節(jié)數；
comport.ClearBuffer(true,true);//清除發(fā)送區(qū)和接收區(qū)，準備下一個通道通信；
for I:=1 to Length(str) do//將接收到的數據作處理
begin
str2:=IntToHex(Ord(Str[i]),2) ;
if i= 1 then a1:= str2;//測量值的低位字節(jié)
if i= 2 then a2 :=str2;//測量值的高位字節(jié)
if i=7 then a7 := str2;//小數點的位數
end;
dot := Exp(ln(10)*(strtoint(hex2dec(a7))));
dot :=strtofloat(hex2dec(a2+a1))/dot;//高低位字節(jié)合并后轉換成帶小數點的十進制數；
//開始讀第二通道地址二的數據，其它通道的方法以此一致。
ComPort.WriteStrAsync(HexStrToStr('82 82 52 0C 0 0 54 0C'),obj); //讀地址0C的小數點；
ComPort.WaitForAsync(obj);
Sleep(100);
ComPort.ReadStr(Str, 20);
comport.ClearBuffer(true,true);

``````
//四通道全部讀完，如果要讀取更多地址的數據，也如此類推；
finally
DoneAsync(obj);
end;
end;
到此為止，對AI儀表的數據采集基本完成，把上面的過程放在delphi的一個定器時控件TIMMER里就可以實現自動采集了。如要在上位機操作AI儀表的其它參數，也可以參考AI儀表的通信協(xié)議對程序進行編寫實現。
4．2．4 關閉串口
在系統(tǒng)開發(fā)中，應注意在不使用串口時及時關閉串口，釋放系統(tǒng)資源，否則可能會影響系統(tǒng)的其它應用。關閉串口的代碼如下：
Comport.close;

5 結論     

    實踐證明，利用Comport控件在DELPHI中開發(fā)串口與下位機通信程序，具有靈活、方便、的特點。同時利用DELPHI中圖表曲線和數據庫的功能，可以采集實時生產中的數據生成實時曲線和歷史曲線，方便對生產過程的分析存檔。把相關的數據轉存入數據庫可以與企業(yè)的MIS系統(tǒng)整合，實現數據共享。