【E2000】电能质量在线监测装置Modbus协议说明

广州致远电子有限公司工程技术笔记ModbusRS-485应用层协议TN01010101V1.5Date:2016/01/21电能质量监测终端类别内容关键词电能质量、Modbus、RS-485、TCP摘要电能质量监测终端与上位机软件数据通信时采用Modbus通信协议进行实时监测和管理TechnicalNote工程技术笔记©2016GuangzhouZHIYUANElectronicsCO.,LTD.1修订历史版本日期原因V1.002015-12-24创建文档V1.012016-01-21更改系统参数、实时数据部分的地址编码工程技术笔记©2016GuangzhouZHIYUANElectronicsCO.,LTD.2目录1.基本概述...................................................................................................................12.帧格式.......................................................................................................................23.地址...........................................................................................................................34.功能码.......................................................................................................................45.功能码描述...............................................................................................................55.1（0x03）读系统参数...............................................................................................55.1.1请求...................................................................................................................55.1.2响应...................................................................................................................65.1.3交互流程...........................................................................................................65.2（0x04）读实时数据...............................................................................................75.2.1请求...................................................................................................................75.2.2响应...................................................................................................................95.2.3交互流程.........................................................................................................106.数据校验.................................................................................................................11第1页1.基本概述本协议定义了电能质量监测系统中设备与后台软件的通讯规则，遵循标准Modbus通信接口，并针对电能质量数据的特点对通信规则进行了重新定义。协议Modbus基于RS-485硬件接口，是一个主从格式的总线协议，一个总线上最多可以挂接254个设备，只允许一个主站，其余253个站点是从站。E2000设备在该总线上作为从站。所有会话逻辑采用“主站请求从站回应”的逻辑方式。在通信过程中采用大端模式传输数据。本协议采用RTU模式，并根据电能质量数据的特点在标准的Modbus上作了调整，重新定义了请求的数据个数和帧边界。本协议对于串口通信相关参数的设定如下：数据位：8位停止位：1位校验方式：无奇偶校验第2页2.帧格式帧格式如下所示：地址域功能码数据差错校验帧内容解释表如表2.1所示。表2.1帧内容解释表帧数据项长度（byte）描述地址域1发送这一数据帧的站点地址帧，目的地址（0x01~0xFF）功能码1功能码数据N差错校验2使用CRC16，校验区域从源地址开始，一直到数据区结尾第3页3.地址地址指主站发送数据到从站时地址域为：0x01~0xF7，0x00为总线广播地址。第4页4.功能码功能码对象类型访问类型功能描述0x0332比特位读读系统参数0x0432比特位读读实时数据第5页5.功能码描述5.1（0x03）读系统参数通过该命令获取系统参数的信息。5.1.1请求功能码起始地址高位起始地址低位寄存器个数高位寄存器个数低位校验和CRC0x030x000x000x000x0N0xNNNN以下为请求的各数据项列表参数，每一个数据项占用2个寄存器，4个字节。各数据项对应协议命令的寄存器地址如下表：表5.1数据项列表序号内容地址域值单位值类型占用空间0电压互感系数0x0000~0x0001无浮点数41电流互感系数0x0002~0x0003无浮点数42标称电压0x0004~0x0005V浮点数43标称电流0x0006~0x0007A浮点数44统计周期0x0008~0x0009Min浮点数45统计存储周期0x000A~0x000Bhour浮点数46接线方式0x000C~0x000D无浮点数映射47电压等级0x000E~0x000FV浮点数48最小短路容量0x0010~0x0011MVA浮点数49N相PT变比0x0012~0x0013无浮点数410N相CP变比0x0014~0x0015无浮点数411是否外接零序0x0016~0x0017无浮点数412频率高越限值0x0018~0x0019Hz浮点数413频率低越限值0x001A~0x001BHz浮点数414短闪边越限阈值0x001C~0x001D无浮点数415长闪边越限阈值0x001E~0x001F无浮点数416电压上偏差越限阈值0x0020~0x0021%浮点数417电压下偏差越限阈值0x0022~0x0023%浮点数418电压总畸变越限阈值0x0024~0x0025%浮点数419奇次谐波电压含有率越限阈值0x0026~0x0027%浮点数420偶次谐波电压含有率越限阈值0x0028~0x0029%浮点数421SNTP时间同步间隔0x002A~0x002B秒(s)浮点数422暂态记录首部周期数0x002C~0x002D无浮点数423暂态记录附加周期数0x002E~0x002F无浮点数424-472-25次谐波电流越限阈值0x0030~0x005FA浮点数9648-123未使用0x0060~0x00F7304124电压负序不平衡越限阈值0x00F8~0x00F9%浮点数4125电流负序不平衡越限阈值0x00FA~0x00FB%浮点数4126电压零序不平衡越限阈值0x00FC~0x00FD%浮点数4第6页127电流零序不平衡越限阈值0x00FE~0x00FF%浮点数4128电压暂升阈值0x0100~0x0101%浮点数4129电压暂降阈值0x0102~0x0103%浮点数4130电压中断阈值0x0104~0x0105%浮点数4131冲击电流阈值0x0106~0x0107%浮点数4注：接线方式各值含义：50表示三相四线星形接法、33表示三相三线星形接法、35表示三相三相三角形接法。5.1.2响应功能码字节计数数据(N字节)校验和CRC0x030x04N0xNNNN应答数据长度=2*寄存器个数。错误表示如下：错误码1字节功能码+0x8F异常码1字节0x01、0x02、0x03、0x04例如：请求读输入第5个参数标称电压，该值为12.345，对应的内存内容为0x1F0x850x450x41。请求响应域名（十六进制）域名（十六进制）功能03功能03起始地址Hi00字节数04起始地址Lo12数据域11F参数个数01数据域285数据域345数据域4415.1.3交互流程第7页图5.1读保持寄存器流程5.2（0x04）读实时数据5.2.1请求功能码起始地址高位起始地址低位寄存器个数高位寄存器个数低位校验和CRC0x040x000x000x000x0N0xNNNN每2个寄存器表示一个电能质量项的数据，第n个电能质量项的数据起始地址为0x0000+2*n，共2776项数据，如下表5.2所示。综合Modbus协议中读输入寄存器的状态图和电能质量数据项的特点，我们可以得出读取电能质量实时数据的状态图如下图，因为每个数据项的数据需2个寄存器表示，Modbus协议规定该命令寄存器个数最大值为125，因此读取实时数据时，寄存器的最大个数为125/2取整为62，并且寄存的个数必须能被2整除。各数据项对应协议命令的寄存器地址如下表：第8页表5.2数据项列表内容起始地址占用空间（字节）相电压有效值（3相）012线电压有效值（3相）612线电流有效值（3相）1212频率184正序电压204负序电压224零序电压244正序电流264负序电流284零序电流304电压负序不平度324电压零序不平度344电流负序不平度364电流零序不平度384电压偏差（3相）4012短闪变（3相）4612长闪变（3相）5212波动（3相）(未实现)5812波动频度（3相）(未实现)6412谐波电压总畸变率（3相）7012谐波电流总畸变率（3相）7612谐波电压基波有效值（3相）8212谐波电流基波有效值（3相）8812谐波电压有效值（3相共189项数据）94756谐波电流有效值（3相共189项数据）472756谐波电压含有率（3相共189项数据）850756谐波电流含有率（3相共189项数据）1228756谐波电压相位角（3相共189项数据）1606756谐波电流相位角（3相共189项数据）1984756间谐波电压有效值（3相共150项数据）2362600间谐波电流有效值（3相共150项数据）2662600间谐波电压含有率（3相共150项数据）2962600间谐波电流含有率（3相共150项数据）3262600高频谐波电压有效值（3相共105项数据）3562420高频谐波电流有效值（3相共105项数据）3772420有功功率（3相及总）398216无功功率（3相及总）399016视在功率（3相及总）399816功率因数（3相及总）400616位移功率因数（3相及总）401416第9页谐波有功功率（3相共18