1、引言
组态软件作为一种通用软件，体系结构较为庞大、功能软件包多、价格也比较昂贵，而且对于一些复杂的业务逻辑或自定义的协议，实现起来比较麻烦。近几年，C#/.NET上位机开发应用越来越广泛，相对于传统的组态软件的方式，C#开发上位机具有灵活、易学、扩展性强的特点。本文使用VS2019作为开发软件，SQLite作为数据存储软件，硬件使用厦门宇电温度控制器，开发一套通用的上位机监控系统。【公众号dotNet工控上位机：thinger_swj】
2、项目背景
第一次听说宇电这个品牌，是我的一个朋友说让我给他帮个忙，写一个上位机和他的仪表进行通信。我二话没说就答应了，刚开始认为是走Modbus通信，因为市场上大部分仪表都是通过Modbus通信的。然而，当我拿到产品之后，发现宇电仪表推荐使用的是AIBUS通信协议，于是就去宇电官网搜索相关资料了。AIBUS协议是宇电为AI系列仪表开发的一个协议，其指令比Modbus更简单、更可靠，而且通信速率比Modbus更高，同时也具备组网功能，可以在一个RS485总线上连接多达80台仪表。
3、仪表接线配置及协议说明
我使用的仪表型号是AI-500，在查阅完相关资料之后，开始对仪表进行接线，接线图在仪表的侧面，只是测试通信的话，只需要接好电源、Pt100和485通信。
接线完成之后，需要设置一下仪表的相关参数，根据仪表的说明书，主要设置输入规格、通信地址、波特率这三个参数，如下表所示：
参数设置完毕，可以看到仪表上已经可以显示室内温度，下一步就开始编写通信类库。编写之前首先要了解一下AIBUS通信协议：
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，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：
读取： 地址代号 + 52H(82)+ 要读的参数代号 + 00 + 00 + 校验码
写入： 地址代号 + 43H(67)+ 要写的参数代号 + 写入低字节 + 写入高字节 + 校验码
地址代号：AI仪表有效地址为0-80，协议规定地址代号为两个相同的字节，数值为(仪表地址+80H)，如地址为5，那么地址代码将对应85H 85H。
参数代号：参数代号表示各个参数对应的值，这个需要参考协议说明书，下面列举部分参数：
校验码：校验码采用 16 位求和校验方式。
读指令校验码计算方法为：
要读的参数的代号×256+82+ADDR
写指令校验码计算方法为：
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，范围是 0~80(注意不要加上 80H)。校验码为2 个字节，其低字节在前，高字节在后。
4、AIBUS通信协议开发
- 串口通信：在创建好Windows窗体应用后，创建一个类，取名为AIBUS，AIBUS协议基于串口通信，因此首先要实现基本的串口连接与断开，通过调用SerialPort组件实现，代码如下所示：
- 参数封装：每次通信返回结果可能包含很多参数，这里主要获取5个重要的参数，分别是实际值、设定值、参数值、高限报警、低限报警，并将这5个参数封装成一个类，如下所示：
- 读取参数：参考协议中的读取报文，读取参数将地址代号与参数代号作为参数，然后将返回值解析成一个AIBUSParam对象，如下所示：
- 读取校验：读取校验按照协议进行校验和累加，最终结果转换2个字节返回，如下所示：
- 解析报文：解析报文首先是判断返回报文校验是否正确，然后按照协议进行解析，返回AIBUSParam对象，如下所示：
- 验证报文：验证报文主要是做校验判断，对前面N-2个字节做校验，然后与最后2个字节对比，这样就可以知道报文校验是否正确，如下所示：
- 写入参数：参考协议中的读取报文，写入参数将地址代号、参数代号与参数值作为参数，返回值仍然解析成一个AIBUSParam对象，如下所示：
- 写入校验：写入校验按照协议进行校验和累加，最终结果转换2个字节返回，如下所示：
5、温度监控系统TMS上位机开发
通信库编程完成后，就可以进行上位机开发，本上位机系统主要是实时采集三个不同地点的温度，通过实时曲线进行显示并存储到数据库，便于后续分析。
UI界面设计如下所示：
上位机开发主要包括以下几部分：
1、配置信息管理：配置信息主要包括通信端口号、波特率、仪表1地址代号、仪表2地址代号、仪表3地址代号等，这里采用ini的方式进行存储，通过调用底层API的方式读取配置信息，封装成对象。ini文件存储形式如下所示：
2、读取配置文件代码如下：
3、实时日志显示：系统运行过程中的各种状态都将通过日志的形式进行展示，这里采用ListView+委托的方式来实现，代码如下所示：
4、实时读取及显示：实时读取采用的是多线程的方式，通过读取错误次数来判断读取异常，从而实现自动断线重连。
5、实时数据存储：实时数据存储采用SQLite数据库，通过开启一个线程定时器，按照1秒的频率定时向数据库中存储数据，便于后续查询。
最终上位机运行结果如下所示：
6、整体总结
本文主要是结合宇电智能温度控制器，通过对其通信协议的分析，开发出对应的通信库，从而实现上位机监控系统开发。在上位机学习过程中，看懂协议、分析协议、开发协议及应用协议，都是必备的技能。【公众号dotNet工控上位机：thinger_swj】
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