T_CIAPS 0007-2020 三相储能变流器上位机Modbus监控协议.pdf-solarbe文库

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ICS 2 7 .1 8 0CCS F1 9 中国化学与物理电源行业协会团体标准 T/CIAPS0007 2020 2020年 5 月 9 日发布 2020 年 6月 1日实施中国化学与物理电源行业协会发布三相储能变流器上位机 Modbus监控协议Modbus communication protocols betweenThree-phase power conversion system and supervising system 全国团体标准信息平台 T/CIAPS0007 2020 I 目次目次 I前言 II1 范围 .12 规范性引用文件 .13 术语和定义 .14 总则 .15 物理层 .25 .1 接口定义 .25 .2 通信配置 .25 .2 .1 RS4 8 5 .2 5 .2 .2 Ethernet.25 .3 通信方式 .26 信息地址 .26 .1 输入状态地址 .26 .2 模拟量地址 .46 .3 单个寄存器地址 .76 .4 多个寄存器地址 .8附录 A （规范性附录） Modbus RTU 指令 .9附录 B （规范性附录） Modbus TCP/IP 指令 12 全国团体标准信息平台 T/CIAPS0007 2020 II 前言本标准按照 GB/ T 1.1 -2020 给出的规则起草。本标准由中国化学与物理电源行业协会提出并归口。本标准牵头起草单位科华恒盛股份有限公司、南方电网综合能源股份有限公司。本标准参与起草单位国网浙江综合能源服务有限公司、浙江华云信息科技有限公司、浙江南都电源动力股份有限公司、上海电器设备检测所有限公司、广州智光储能科技有限公司、深圳市永联科技股份有限公司、上海派能能源科技股份有限公司、西安精石电气科技有限公司、北控智慧能源投资有限公司、西安新艾电气技术有限公司、施耐德电气（中国）有限公司、上海电气国轩新能源科技有限公司、成都特隆美储能技术有限公司、深圳市首航新能源有限公司、深圳天邦达科技有限公司、深圳库博能源科技有限公司、银隆新能源股份有限公司、易事特集团股份有限公司、南京南瑞继保电气有限公司、江苏固德威电源科技股份有限公司、深圳市盛弘电气股份有限公司、深圳迈格瑞能技术有限公司、双一力（宁波）电池有限公司、广东加华美认证有限公司上海分公司、蜂巢能源科技有限公司、阳光电源股份有限公司、深圳市力通威电子科技有限公司、威胜集团有限公司、 UL 美华认证有限公司、中国葛洲坝集团装备工业有限公司、北京英博电气股份有限公司、协合新能源集团有限公司。本标准主要起草人林金水、曾春保、李达、郑海兴、聂建波、孙燕军、宋振中、刘双宇、王炯耿、陈威、史运伟、吴胜兵、杨惠坤、徐旻、周刚、兰云鹏、张涛、李迎春、孙华、杜毅、资志翔、胡龙文、郭子健、刘克勤、张涛、李旭、方刚、任远航、黄慧金、仇成丰、董雪姬、栾淑利、李华栋、未勇刚、黎朝晖、乐艳飞、付明志、李东坪、周俊。全国团体标准信息平台 T/CIAPS0007 2020 1 三相储能变流器上位机 Modbus监控协议1 范围本标准规定了三相储能变流器和上位机之间基于 Modbus 监控协议的物理层和信息地址的相关定义及要求。本标准适用于三相储能变流器与其上位机之间通过 Modbus 协议进行的通信。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本包括所有的修改单适用于本文件。 GB/T 19582.1 基于 Modbus 协议的工业自动化网络规范第 1 部分 Modbus 应用协议GB/T 19582.2 基于 Modbus 协议的工业自动化网络规范第 2 部分 Modbus 协议在串行链路上的实现指南GB/T 19582.3 基于 Modbus 协议的工业自动化网络规范第 3 部分 Modbus 协议在TCP/IP 上的 Modbus3 术语和定义GB/T 19582.1、 GB/T 19582.2 和 GB/T 19582.3 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 储能变流器 power conversion system； PCS 电化学储能系统中，连接于电池系统与电网（和 /或负荷）之间的实现电能双向转换的变流器。3.2 上位机 host computer指可以直接发出操控命令的计算机。4 总则Modbus 通信可通过多种方式实现，使用 RS485 时，采用 Modbus RTU 传输模式；使用以太网时，采用 Modbus TCP/IP 传输模式。本文件所未规范到的技术内容，宜按 GB/T 19582.1、 GB/T 19582.2 和 GB/T 19582.3 的要求进行设计。全国团体标准信息平台 T/CIAPS0007 2020 2 5 物理层5.1 接口定义上位机与储能变流器（ PCS）通过 RS485 或 Ethernet连接。5.2 通信配置5.2.1 RS485采用 RS485时应按以下列项要求对通信进行设置 a 传输模式 RTU；b 波特率可设置为 9600， 19200；c 校验位无校验；d 数据位 8bit； e 停止位 1bit；f 指令格式见附录 A。5.2.2 Ethernet采用 Ethernet 时应按以下列项要求对通信进行设置 a IP地址通过 PCS设置；b 端口号 502；c 从机应答时间最大值 100ms；d 主机轮询间隔最小值 100ms；e 指令格式见附录 B。5.3 通信方式通信方式采用主从工作方式，主机（上位机）循环向从机要求数据，从机（ PCS）接收请求指令，并应答相应数据。具体如表 1。表 1 功能码定义功能码含义备注0x02 读输入离散量按字节读取0x03 读保持寄存器按字读取0x04 读输入寄存器按字读取0x06 写单个保持寄存器按字写0x10 写多个保持寄存器按字写 6 信息地址6.1 输入状态地址读取输入状态地址表，对应功能码 0x02，本协议中地址采用 “ 基地址偏移地址 ” 的方式，偏移地址及对应故障查询情况见表 2，偏移地址及对应状态量情况见表 3。全国团体标准信息平台 T/CIAPS0007 2020 3 表 2 故障量查询偏移地址意义备注0 绝缘故障 0 正常 1 异常1 直流过压 0 正常 1 异常2 直流软启动故障 0 正常 1 异常3 直流主接触器故障 0 正常 1 异常4 电池过压告警 0 正常 1 异常5 电池过压保护 0 正常 1 异常6 电池低压告警 0 正常 1 异常7 电池低压保护 0 正常 1 异常 8 直流过流 0 正常 1 异常9 直流保险丝断开 0 正常 1 异常10 直流反接保护 0 正常 1 异常11-15 预留 016 电网相序异常 0 正常 1 异常17 锁相异常 0 正常 1 异常18 逆变电流过流 0 正常 1 异常19 交流主接触器故障 0 正常 1 异常20 交流软启动故障 0 正常 1 异常21 电网过压 0 正常 1 异常22 电网欠压 0 正常 1 异常 23 电网过频异常 0 正常 1 异常24 电网欠频异常 0 正常 1 异常25 交流接地故障 0 正常 1 异常26 漏电流故障 0 正常 1 异常27 离网输出电压异常 0 正常 1 异常28-31 预留32 散热器过温告警 0 正常 1 异常33 过载告警 0 正常 1 异常34 IGBT过温 0 正常 1 异常35 机内过温 0 正常 1 异常36 风机故障 0 正常 1 异常 37 防雷器故障 0 正常 1 异常38 急停故障 0 正常 1 异常39 外部急停故障 0 正常 1 异常40 驱动故障 0 正常 1 异常41 BMS系统故障 0 正常 1 异常42 BMS干接点故障 0 正常 1 异常43 过载保护 0 正常 1 异常44 短路保护 0 正常 1 异常45-55 预留56 BMS通信故障 0 正常 1 异常全国团体标准信息平台 T/CIAPS0007 2020 4 表 2 故障量查询（续）表 3 状态量查询偏移地址意义备注72 并离网状态 0 并网 1 离网73 远程控制状态 0 关闭 1 开启 74 直流开关状态 0 断开 1 闭合75-87 预留6.2 模拟量地址读取模拟量地址表，对应功能码 0x04，本协议中地址采用 “ 基地址偏移地址 ” 的方式，双字 32bit或双字以上的数据，先发送高字，后发送低字，偏移地址及对应设备信息情况见表 4，偏移地址及对应系统信息情况见表 5，偏移地址及直流侧信息情况见表6，偏移地址及对应交流测信息情况见表 7。表 4 设备信息偏移地址意义数据类型备注（单位）适用机型0-9 机器型号 ASCII*20 不足 10 个字符则以零填充通用10-14 设备硬件版本 ASCII*10 不足 10 个字符则以零填充15-19 设备软件版本 ASCII*1020-24 触摸屏版本 ASCII*1025-39 厂家信息 ASCII*30 不足 30 个字符则以零填充40 精度系数 UINT16 考虑到精度和量程问题。对部分遥测或参数设置变量精度分 3 档。精度系数1/10/100 对应精度1/0.1/0.01。如精度系数为 10 时，表明该变量精度为 0.1。41-99 预留表 5 系统信息偏移地址意义数据类型备注（单位）适用机型100 PCS 运行状态 UINT16 0-待机1-运行2-故障101 总充电量 UINT32 0.1kWh102 总放电量 UINT32 0.1kWh103 散热器温度 INT16 0.1℃ 偏移地址意义备注57 远程通信故障 0 正常 1 异常58 内部通信故障 0 正常 1 异常59-71 预留全国团体标准信息平台 T/CIAPS0007 2020 5 表 5 系统信息（续）偏移地址意义数据类型备注（单位）适用机型104-108 预留109 可充功率 UINT16 精度系数有效，与精度系数对应可设置为1/0.1/0.01kVA110 可放功率 UINT16111 当日充电量 UINT16 精度系数有效，与精度系数对应可设置为1/0.1/0.01kWh112 当日放电量 UINT16113-129 预留表 6 交流侧数据偏移地址意义数据类型备注（单位）适用机型130 U 相电网电压 /UV 电网线电压 UINT16 0.1V 三相三线制相电压三相四线制线电压131 V 相电网电压 /VW 电网线电压 UINT16 0.1V132 W 相电网电压 /WU 电网线电压 UINT16 0.1V133 U 相输出电压 /UV 输出线电压 UINT16 0.1V134 V 相输出电压 /VW 输出线电压 UINT16 0.1V135 W 相输出电压 /WU 输出线电压 UINT16 0.1V136 U 相输出电流 UINT16 精度系数有效，与精度系数对应可设置为1/0.1/0.01A 通用137 V 相输出电流 UINT16138 W 相输出电流 UINT16139 输出视在功率 UINT16 精度系数有效，与精度系数对应可设置为 1/0.1/0.01kVA140 输出有功功率 INT16 精度系数有效，与精度系数对应可设置为1/0.1/0.01kW141 输出无功功率 INT16 精度系数有效，与精度系数对应可设置为1/0.1/0.01kVar142 离网频率 UINT16 0.01Hz143 电网频率 UINT16 0.01Hz144 交流漏电流 UINT16 0.1A145 总 PF 值 INT16 0.01146 总负载量 UINT16 147 U 相输出视在功率 UINT16 精度系数有效，与精度系数对应 1/0.1/0.01 kVA 三相四线制148 V 相输出视在功率 UINT16149 W 相输出视在功率 UINT16150 U 相输出有功功率 INT16 精度系数有效，与精度系数对应 1/0.1/0.01kW151 V 相输出有功功率 INT16152 W 相输出有功功率 INT16全国团体标准信息平台 T/CIAPS0007 2020 6 表 6 交流侧数据（续）偏移地址意义数据类型备注（单位）适用机型153 U 相负载量 UINT16 三相四线制154 V 相负载量 UINT16 155 W 相负载量 UINT16 156 U 相 PF 值 INT16 0.01157 V 相 PF 值 INT16 0.01158 W 相 PF 值 INT16 0.01159-179 预留表 7 直流侧数据偏移地址意义数据类型备注（单位）180 直流电压 UINT16 0.1V181 直流电流 INT16 精度系数有效，与精度系数对应可设置为1/0.1/0.01A182 直流功率 INT16 精度系数有效，与精度系数对应可设置为1/0.1/0.01kW183-189 预留190 电池组 1 BMS 系统状态 UINT16 0 初始状态1 正常状态2 禁充3 禁放4 报警；5 待机；6 故障191 电池组总电压 UINT16 0.1V192 电池组总电流 INT16 0.1A193 电池组 SOC UINT16 0.1194 电池组 SOH UINT16 0.1 195 充电限制电流 UINT16 0.1A196 放电限制电流 UINT16 0.1A197 充电限制电压 UINT16 0.1V198 放电限制电压 UINT16 0.1V199 充电可用电量 UINT16 0.1kWh200 放电可用电量 UINT16 0.1kWh201 单体最高电压 UINT16 0.001V202 单体最低电压 UINT16 0.001V203 单体最高温度 INT16 0.1℃204 单体最低温度 INT16 0.1℃205-209 预留 210-229 电池组 2 同电池组 1230-249 电池组 3 同电池组 1250-269 电池组 4 同电池组 1全国团体标准信息平台 T/CIAPS0007 2020 7 表 7 直流侧数据（续）偏移地址意义数据类型备注（单位）270-289 电池组 5 同电池组 1290-309 电池组 6 同电池组 1310-329 电池组 7 同电池组 1330-349 电池组 8 同电池组 1350-369 电池组 9 同电池组 1370-389 电池组 10 同电池组 1390-409 电池组 11 同电池组 1410-429 电池组 12 同电池组 1 430-449 电池组 13 同电池组 1450-469 电池组 14 同电池组 1470-489 电池组 15 同电池组 1490-509 电池组 16 同电池组 1510-529 电池组 17 同电池组 1530-549 电池组 18 同电池组 1550-569 电池组 19 同电池组 1570-589 电池组 20 同电池组 1590-609 预留6.3 单个寄存器地址读写单个寄存器地址表时，对应写功能码 0x06，读功能码 0x03，本协议中地址采用“ 基地址偏移地址 ” 的方式，偏移地址及对应参数设置情况见相关参数设备见表 8。表 8 参数设置偏移地址意义数据类型备注（单位）0 开关机设置 UINT16 0 关机； 1 开机1 自动离并网模式 UINT16 0-关闭 1-开启2 整机运行模式 UINT16 0-并网 1-离网 2-VSG3 有功功率设置 INT16 精度系数有效，与精度系数对应可设置为1/0.1/0.01kW （运行模式为恒功率模式时有效，正为放电，负为充电）4 恒流模式电流 INT16 精度系数有效，与精度系数对应可设置为1/0.1/0.01A（运行模式为恒流模式时有效）5 无功运行模式 UINT16 0 固定无功功率； 1 固定功率因数6 功率因数 INT16 0.017 无功功率设置 INT16 1kvar（正输出容性无功，负输出感性无功）8 VSG输出额定电压 UINT16 1V 全国团体标准信息平台 T/CIAPS0007 2020 8 表 8 参数设置（续）偏移地址意义数据类型备注（单位）9 VSG输出额定频率 UINT16 1Hz10 VSG有功设置 INT16 精度系数有效，与精度系数对应可设置为1/0.1/0.01kW（运行模式为恒功率模式时有效，正为放电，负为充电）11 VSG无功设置值 INT16 1kvar（正输出容性无功，负输出感性无功）10-15 预留 6.4 多个寄存器地址读写多个寄存器地址时，对应写功能码 0x10，读功能码 0x03。本协议中地址采用 “ 基地址偏移地址 ” 的方式，偏移地址及相应系统时间情况见表 9。表 9 系统时间设置类别偏移地址意义数据类型备注（单位）系统时间设置 100 系统时间设置 -年 UINT16 20002099101 系统时间设置 -月 UINT16 112102 系统时间设置 -日 UINT16 注意闰年，大小月103 系统时间设置 -时 UINT16 023104 系统时间设置 -分 UINT16 059105 系统时间设置 -秒 UINT16 059 全国团体标准信息平台 T/CIAPS0007 2020 9 附录 A（规范性附录）Modbus RTU指令A.1 读输入离散量（功能码 0x02）主机指令 16进制，如表 A.1所示表 A.1地址功能起始地址数量 CRC校验xx 02 高字节低字节高字节低字节低字节高字节 xx xx xx xx xx xx从机回复 16进制，如表 A.2所示表 A.2地址功能字节数第 1组信号点第 N组信号点 CRC校验xx 02 xx xx xx 低字节高字节xx xx备注回复信息中的第 1 字节离散量的最低位对应查询中的寻址地址，由低位到高位顺序排列 ,直至 8个位为止，下一个字节中的 8个位也是从低位到高位顺序排列。若返回的信号点数量小于 8或者不是 8的整数倍，则在最后一组信号点的剩余位直至最高位全部填零。A.2 读保持寄存器（功能码 0x03）主机指令 16进制，如表 A.3所示表 A.3地址功能起始地址寄存器数量 CRC校验xx 03 高字节低字节高字节低字节低字节高字节xx xx xx xx xx xx从机回复 16进制，如表 A.4所示表 A.4地址功能字节数寄存器 1 寄存器 N CRC校验 xx 03 xx 高字节低字节高字节低字节低字节高字节xx xx xx xx xx xx注读一个或多个寄存器通过寄存器数量来区分，寄存器数量为 1则为一个寄存器，大于 1则为多个寄存器。寄存器 1对应起始地址。A.3 读输入寄存器（功能码 0x04）主机指令 16进制，如表 A.5所示全国团体标准信息平台 T/CIAPS0007 2020 10 表 A.5地址功能起始地址寄存器数量 CRC校验xx 04 高字节低字节高字节低字节低字节高字节xx xx xx xx xx xx从机回复 16进制，如表 A.6所示表 A.6地址功能字节数寄存器 1 寄存器 N CRC校验xx 04 xx 高字节低字节高字节低字节低字节高字节xx xx xx xx xx xx注读一个或多个寄存器通过寄存器数量来区分，寄存器数量为 1 则为一个寄存器，大于 1则为多个寄存器。寄存器 1对应起始地址。 A.4 写单个保持寄存器（功能码 0x06）主机指令 16进制，如表 A.7所示表 A.7地址功能寄存器地址寄存器设定值 CRC校验xx 06 高字节低字节高字节低字节低字节高字节xx xx xx xx xx Xx从机回复 16进制，如表 A.8所示表 A.8 地址功能寄存器地址寄存器设定值 CRC校验xx 06 高字节低字节高字节低字节低字节高字节xx xx xx xx xx xxA.5 写多个保持寄存器（功能码 0x10）主机指令 16进制，如表 A.9所示表 A.9地址功能寄存器设置起始地址寄存器设置数量字节数寄存器设定值寄存器 . CRC校验 xx 10 高字节低字节高字节低字节高字节低字节高字节xx xx xx xx xx xx xx xx xx从机回复 16进制，如表 A.10所示表 A.10地址功能寄存器地址预设寄存器数 CRC校验xx 10 高字节低字节高字节低字节低字节高字节xx xx xx xx xx xx 全国团体标准信息平台 T/CIAPS0007 2020 11 A.6 错误信息及数据的处理从机回复 16进制，如表 A.11所示表 A.11地址功能错误码 CRC校验xx xx|0x80 xx 低字节高字节xx xx储能变流器通讯模块检测到除了 CRC 码出错以外的错误时，必须向主机回送信息，功能码的最高位置为 1，即在主机发送的功能码的基础上加 128 。储能变流器通讯模块响应回送的错误码 01 非法的功能码02 非法的数据地址 03 非法的数据值04 服务故障全国团体标准信息平台 T/CIAPS0007 2020 12 附录 B（规范性附录）Modbus TCP/IP指令B.1 MBAP报文头在 TCP/IP 上使用一种专用报文头识别 MODBUS 应用数据单元，称为 MBAP 报文头（ MODBUS 协议报文头）。图 B.1 给出了 MBAP 报文头的位置示意。图 B.1 MBAP报文头的位置ModbusTCP 数据帧与串行链路数据帧的区别如图 B.2 所示图 B.2 ModbusTCP 数据帧与串行链路数据帧MBAP 报文头包括下列域，如表 B.1 所示表 B.1域长度描述客户机服务器事务元标识符 2Byte MODBUS 请求响应事务处理的识别码客户机启动服务器从接收的请求中重新复制协议标识符 2 Byte 0 MODBUS协议客户机启动服务器从接收的请求中重新复制长度 2 Byte 以下字节的数量客户机启动（请求）服务器（响应）启动单元标识符 1 Byte 串行链路或其它总线上连接的远程从站的识别码客户机启动服务器从接收的请求中重新复制报文头为 7 个字节长全国团体标准信息平台 T/CIAPS0007 2020 13  事务处理标识符用于事务处理配对。在响应中， MODBUS 服务器复制请求的事务处理标识符。 协议标识符用于系统内的多路复用。通过值 0 识别 MODBUS 协议。 长度长度域是下一个域的字节数，包括单元标识符和数据域。 单元标识符为了系统内路由，使用这个域。专门用于通过以太网 TCP-IP 网络和MODBUS 串行链路之间的网关对 MODBUS 或 MODBUS串行链路从站的通信。MODBUS 客户机在请求中设置这个域，在响应中服务器必须利用相同的值返回这个域。在注册的 502 端口上利用 TCP 发送所有 MODBUS/TCPADU。B.2 读输入离散量（功能码 0x02）请求 PDU 表 B.2功能起始地址数量02 高字节低字节高字节低字节xx xx xx Xx响应 PDU 表 B.3功能字节数第 1组信号点第 N组信号点 02 xx xx Xx注回复信息中的第 1 字节离散量的最低位对应查询中的寻址地址，由低位到高位顺序排列 ,直至 8 个位为止，下一个字节中的 8 个位也是从低位到高位顺序排列。若返回的信号点数量小于 8或者不是 8 的整数倍，则在最后一组信号点的剩余位直至最高位全部填零。B.3 读保持寄存器（功能码 0x03）请求 PDU 表 B.4功能起始地址寄存器数量 03 高字节低字节高字节低字节xx xx xx Xx响应 PDU 表 B.5功能字节数寄存器 1 寄存器 N03 xx 高字节低字节高字节低字节xx xx xx Xx全国团体标准信息平台 T/CIAPS0007 2020 14 注读一个或多个寄存器通过寄存器数量来区分，寄存器数量为 1 则为一个寄存器，大于 1则为多个寄存器。寄存器 1对应起始地址。B.4 读输入寄存器（功能码 0x04）请求 PDU 表 B.6功能起始地址寄存器数量04 高字节低字节高字节低字节xx xx xx Xx响应 PDU 表 B.7 功能字节数寄存器 1 寄存器 N04 xx 高字节低字节高字节低字节xx xx xx Xx注读一个或多个寄存器通过寄存器数量来区分，寄存器数量为 1 则为一个寄存器，大于 1则为多个寄存器。寄存器 1对应起始地址。B.5 写单个保持寄