PD10082S4K说明书.docx

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PD10082S4K说明书

PD1008-2S4/K多功能（网络）电力仪表

PD1008-2S4/KMulti-function（NetWork）ElectricPowermeters

使用手册

INSTRUCTIONMANUAL

_____________________________________________________________

天水长开电子科技有限公司

TIANSHUICHANGKAIELECTRONICSCO.,LTD.

一、产品简介3

1.1概述3

1.2工作原理3

1.3规格及技术指标3

二、外形与安装说明4

2.1安装尺寸4

2.2安装方法4

2.3接线端子4

三、基本功能6

3.1主要功能6

3.2功能操作说明6

3.3编程操作8

四、通讯9

4.1引言9

4.2字节格式9

4.3帧格式10

4.4出错处理12

4.5通讯报文举例12

五、运输和贮存14

附录14

1地址信息表14

2电量数据变换16

3通讯控制字17

4开关量状态（DIO）17

5模拟量变送输出设置17

6开关量输出设置17

一、产品简介

1.1概述

PD1008-2S4/K系列多功能（网络）电力仪表是采用大规模集成电路，应用数字采样处理技术及SMT工艺，针对电力系统、工矿企业、公用设施、智能大厦、智能小区等的电力监控需求而设计制造的智能仪表。

PD1008-2S4/K系列多功能（网络）电力仪表具有极高的性能价格比，可以直接取代常规电力变送器、测量指示仪表、电能计量仪表以及相关的辅助单元。

PD1008-2S4/K系列多功能（网络）电力仪表可广泛应用于能源管理系统、变电站自动化、配电网自动化、小区电力监控、工业自动化、智能建筑、智能型配电盘、开关柜中，具有安装方便、接线简单、维护方便，工程量小、现场可编程设置输入参数、能够完成与业界不同PLC、工业控制计算机通讯软件的组网。

1.2工作原理

PD1008-2S4/K系列多功能（网络）电力仪表工作原理如图1所示。

PD1008-2S4/K系列多功能（网络）电力仪表采用单独电源供电方式。

仪表工作时，电压、电流信号经取样电路分别取样后，经电能处理专用集成电路做系列运算后，得到电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能和频率等实时数据，再经CPU处理后由LED显示，并产生模拟量变送输出。

图1PD1008-2S4/K多功能（网络）仪表工作原理

1.3规格及技术指标

1.3.1规格型号与脉冲常数对照表

类别

参比电压Un

额定电流In

有功脉冲常数

三相三线

3×100V

2×1

（2）A

10000imp/kWh

2×5（6）A

10000imp/kWh

三相四线

3×220/380V

3×1

（2）A

10000imp/kWh

3×5（6）A

10000imp/kWh

1.3.2电网系统频率：

45~60Hz

1.3.3测量周期：

1/2秒

1.3.4电源输入范围：

AC/DC80~270V

功耗：

≤5VA

1.3.5模拟量输出参数

输出范围：

4~20mA/0~20mA

精度等级：

0.5%

过载：

120%有效输出，最大电流24mA

负载：

RMAX=400Ω

1.3.6开关量输入参数

无源干接点，接通电阻<500Ω，关断电阻>100kΩ

1.3.7开关量输出参数

继电器输出（常开），负载电压<24V（AC/DC），负载电流<0.1A

1.3.8精度

参数

额定值

范围

精度

电压

AC100V

25~120%

0.2%

AC220V

电流

AC1A

0~120%

0.2%

AC5A

有功/无功/视在功率

0.5%

有功/无功电能

0.5%

功率因数

0.5%

频率

45~60Hz

±0.1Hz

表1精度

1.3.9气候条件

正常工作温度：

-20℃~+50℃

极限工作温度：

-30℃~+60℃

存贮和运输温度：

-40℃~+70℃

存贮和工作湿度：

≤85％

1.3.10外形尺寸：

120mm×120mm×106.5mm

1.3.11重量：

约0.8kg

二、外形与安装说明

2.1安装尺寸

图2PD1008-2S4/K系列多功能（网络）电力仪表安装图

2.2安装方法

2.2.1在固定的配电柜上，选择合适的位置开一个111×111的安装孔；

2.2.2取出监测仪、固定夹和螺丝；

2.2.3将仪表插入配电柜的安装孔内；

2.2.4安装好仪表的固定夹，锁紧固定螺丝。

2.3接线端子

上排：

电流、测试和通讯端子

电流端子

测试端子

485

P+

Q+

P-Q-

图3电流、测试和通讯端子

注：

“P+”—表示有功脉冲输出正“P-”—表示有功脉冲输出地

“Q+”—表示无功脉冲输出正“Q-”—表示无功脉冲输出地

中排：

输入和输出端子

输出端子

开关量输入端子

+25

+27

+29

+31

OUT1

OUT2

DOUT3

OUT4

IN1

IN2

IN3

IN4

COM

图4输入和输出端子

注：

根据型号的不同，输出端子分别具有开关量输出或模拟量变送输出功能

COM—开关量输入共地

下排：

电压和电源端子

电压端子

电源

图5信号端子

PD1008-2S4/K系列多功能（网络）电力仪表具有多种接线方式，以适应不同的负载形式：

方式1：

三相四线的工作方式，三个CT。

电源电压直接接入电压经PT接入

图6接线方式1

方式2：

三相三线的工作方式，两个CT。

电源电压直接接入电压经PT接入

图7接线方式2

说明：

A.电压输入：

输入电压应不高于产品的额定输入电压（100V或400V），否则应考虑使用PT，在电压输入端须安装1A保险丝；

B.电流输入：

标准额定输入电流为5A，大于5A的情况应使用外部CT。

如果使用的CT上连有其它仪表，接线应采用串接方式，去除产品的电流输入连线之前，一定要先断开CT一次回路或者短接二次回路。

建议使用接线排，不要直接接CT，以便于拆装；

C.要确保输入电压、电流相对应，相序一致，方向一致；否则会出现数值和符号错误（功率和电能）；

D.电源：

PD1008-2S4/K系列多功能（网络）电力仪表工作电源电压范围为AC/DC80~270V。

为防止损坏仪表，建议在采用交流电源时在火线一侧安装1A的保险丝，在电力品质较差的地区，建议在电源回路安装浪涌抑制器，以及快速脉冲群抑制器.

三、基本功能

3.1主要功能

3.1.1能高精度地测量所有常用的电力参数，如电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、频率、功率因数和电能等；

3.1.2采用可视度高的LED来显示仪表测量参数和电网系统的运行信息，仪表面板带有四个编程按键，用户可以现场方便地实现显示切换、仪表参数设置，具有极高的灵活性；

3.1.3RS485通讯接口，Modbus-RTU和Modbus-ASCII通讯规约，可以方便的与各种PLC、工业控制计算机通讯软件等实现组网；

3.1.42路电能脉冲输出；

3.1.54路模拟量（4-20mA/0-20mA）输出功能可实现电能和电量的变送输出功能（需硬件支持）；

3.1.64路开关量输入功能和4路开关量输出功能（需硬件支持）。

3.2功能操作说明

3.2.1显示说明

k-千M-兆标识测量数据的数量级

三排

LED

标识当前显示的测量项目

四个

按键

图8面板图

可通过设置DCW（显示控制字）来编程显示方式，亦可按“◄”或“►”来手动切换显示方式，手动切换显示30秒后将退回原来的显示方式。

具体显示方式如下：

显示方式

示例

说明

自动循环显示8种方式

固定显示三相电压UAUBUC（三相四线），UABUBCUCA（三相三线）

左图表示A相电压为220.6V，B相电压为219.7V，C相电压为220.3V

固定显示三相电流

左图表示A相电流为100.2A，B相电流为101.1A，C相电流为96.5A

固定显示有功功率、无功功率、功率因数

左图表示有功功率为163.0kW，无功功率为81.5kvar，

功率因数为0.894

频率为49.99Hz

固定显示开关量状态和通讯ID

左图表示（上）开关量输入第1路和第4路为断开状态，第2路和第3路为闭合状态

（中）开关量输出第1路为闭合状态、第2路、第3路和第4路均为断开状态

（下）通讯ID为0002

固定显示正向有功电能

左图表示正向有功电能为334.15kWh

固定显示反向有功电能

左图表示反向有功电能为196.03kWh

固定显示正向无功电能

左图表示正向无功电能为72.68kvarh

固定显示反向无功电能

左图表示反向无功电能为26.35kvarh

表2显示方式

3.3编程操作

在编程操作下，监测仪提供了设置、输入、通讯、模拟输出四大类输入设置菜单项目，采用LED显示的分层菜单结构管理方式：

第1排LED显示第1层菜单信息；第2排LED显示第2层菜单信息；第3排LED显示第3层菜单信息。

面板的四个按键功能分别如下：

“MENU”：

在仪表测量显示状态下，按该按键进入编程模式，仪表提示输入密码“PSUD”，输入密码正确后，可对仪表进行编程、设置。

在编程操作过程中，用于返回上级菜单；

“◄”和“►”：

在测量显示状态下，用于手动循环显示。

在编程操作过程中，实现菜单项目的前翻/后翻或者数字量的增加/减小。

在数字量的输入状态下，按住“◄”或“►”可以快速的增加/减小数字量，在按“◄”或“►”的同时按“←┘”或“MENU”，数字将按10或100变化；

“←┘”：

在编程操作工程中，用于选择后确认，并返回上级菜单；在显示电压模式下用于切换显示相电压和线电压。

从编程模式退回的测量显示模式时，如果有修改参数仪表会提示“SAVEYES”，按“MENU”表示不保存退出，按“←┘”表示保存并退出。

如果没有修改参数就直接退出。

在仪表电能数据清零和恢复仪表系统参数为出厂设置时会直接生效，不受此影响。

因此仪表电能数据清零和恢复仪表系统参数需要谨慎使用，以免数据丢失。

菜单的组织结构如下，用户可根据实际情况设置适当的参数。

第1层

第2层

第3层

说明

PSUD

1006

提示输入密码，只有密码正确才能编程。

SET

DISP

0-9

设置显示控制字。

BRT

1-16

调整显示亮度，1最暗，16最亮。

TURN

1-99

DISP设为0时，显示自动切换时间，单位为秒。

CLR.E

YES

确认后，仪表电能数据清零。

RSET

YES

确认后，恢复仪表系统参数为出厂设置。

SET（MENU）

CODE

1009

D0-1

0-20-30-40-5

0-60-70-80-9

INPT

nET

n.3.4或n.3.3

设置电网类型为三相四线或三相三线。

RAT.U

1-9999

设置电压变比。

RAT.I

1-9999

设置电流变比。

CONN

ADDR

1-247

仪表Modbus通讯地址。

BAUD

1200-38400

波特率1200、2400、4800、9600、19200、38400。

DATA

3种格式

3种数据格式1.8.N.2、1.8.O.1、1.8.E.1。

PROT

RTU/ASCII

2种通讯传输模式Modbus-RTU、Modbus-ASCII。

AO-x

项目参数1

AOSIx

项目参数2

AOSx

模拟量输出设置，项目参数1选择选择电量参数，项目参数2设置对应满刻度输出的电量参数。

此功能需要仪表安装模拟量变送输出模块，否则设置无效。

DO-x

项目参数1

DOSIx

项目参数2

DOSxL

开关量输出设置，项目参数1选择选择电量参数，项目参数2和3分别设置报警下限值和上限值（设置下限和上限时LED第2行分别显示“-Lo-”和“-HI-”）。

表3菜单组织结构

操作举例：

修改仪表地址为33（原仪表地址为1），具体过程如图9所示：

图9编程操作过程示例

注：

1.电压变比与电流变比的乘积不应超过100000，否则会引起部分数据显示时溢出。

2.x为1、2、3或4，分别对应第1路、第2路、第3路、第4路模拟量（或开关量）输出设置。

四、通讯

4.1引言

PD1008-2S4/K系列多功能（网络）电力仪表提供RS485通讯接口，采用Modbus通讯规约。

仪表可设置为Modbus-RTU和Modbus-ASCII两种传输模式中的任何一种。

在一条通讯线路上最多可以同时连接32个仪表，每个仪表均可设定其通讯地址，不同系列仪表的通讯接线端子号码不同，通讯连接应使用带有铜网的屏蔽双绞线，线径不小于0.5mm2。

布线时应使通讯线远离强电电缆或其他强电场环境，最大传输距离为1200米，典型的网络连接方式如图10所示，用户可根据具体情况选用其他合适的连接方式。

图10通讯连接示意图

Modbus协议在一根通讯线上采用主从应答方式的通讯连接方式。

首先，主计算机的信号寻址到一台唯一地址的终端设备（从机），然后，终端设备发出的应答信号以相反的方向传输给主机，即半双工的工作模式。

Modbus协议只允许在主机（PC，PLC等）和终端设备之间通讯，而不允许独立的终端设备之间的数据交换，这样各终端设备不会在它们初始化时占据通讯线路，而仅限于响应到达本机的查询信号。

4.2字节格式

4.2.1ASCII模式

当控制器设置为ASCII传输模式时，在帧中的每个字节以2个ASCII字符传输。

这种方式的优点在于字符发送的时间间隔可达到1秒而不产生错误。

每个传输序列包含10位串行数据，传输时先传低位，再传高位。

可选择奇校验、偶校验或无校验，有校验和无校验的传输序列分别如图11和图12所示。

图11有校验位的传输序列（ASCII模式）

图12无校验位的传输序列（ASCII模式）

4.2.2RTU模式

在RTU模式下，在帧中的每个字节直接用于传输，这样在同样的波特率下，可比ASCII模式传输更多的数据。

每个传输序列包含11位串行数据，传输时同样先传低位，再传高位。

可选择奇校验、偶校验或无校验，有校验和无校验的传输序列分别如图13和图14所示。

图13有校验位的传输序列（RTU模式）

图14无校验位的传输序列（RTU模式）

4.3帧格式

帧是传送信息的基本单元，Modbus协议中主机与从机采用相同的帧格式。

ASCII帧以冒号“：

”（ASCII码为3AH）字符开始，以回车换行符（ASCII码为0DH，0AH）结束，其它域只能使用0…9，A…F等16个字符，ASCII帧格式如表4所示。

开始

地址码

功能码

数据区

校验码

结束

：

（3AH）

2字符

N字符

2字符

0DH,0AH

表4ASCII帧格式

RTU帧以至少3.5个字节的停顿时间开始，同样以至少3.5个字节的停顿时间标志帧的结束。

整个帧必须作为连续的流传送，如果帧完成之前有超过1.5个字节的停顿时间，从机将重新开始一个新帧的接收。

RTU帧格式如表5所示。

开始

地址码

功能码

数据区

校验码

结束

四个字节的停顿时间

1字节

N字节

2字节

四个字节的停顿时间

表5RTU帧格式

4.3.1地址码（Address）

地址码用来标识由哪个从机与主机通讯，每个从机具有唯一的地址码，主机发送的地址码表明将发送到的从机地址，从机发送的地址码则表明回送的从机地址。

用户可使用的地址为1~247，其它地址保留。

4.3.2功能码（Function）

功能码表示从机要执行何种功能。

表6列出了仪表所支持的功能码及其的定义和具体操作。

功能码

定义

操作

03/04H

读寄存器

读取一个或多个寄存器的数据

10H

写一个或多个连续寄存器

把n个16位二进制数写入n个连续寄存器

表6功能码

4.3.3数据区（Data）

数据区随功能码不同而不同，这些数据可以是数值、参考地址等。

例如：

功能码03H告诉仪表读取寄存器的数值，则数据区必须包含要读取寄存器的起始地址及读取长度。

4.3.4校验码

收到的校验码用于主机或从机判断接收到的数据是否出错，使系统通讯更可靠。

Modbus-ASCII采用LRC校验方法，除开始的冒号和结束的回车换行符外其余字节数据相加然后取补码即为LRC。

注意必须是在准备发送信息帧时，数据未转换成ASCII码之前的字节数据相加后取补码，所得之LRC同样要转换成两字节的ASCII码。

接收信息帧时，要将两字节的ASCII码转换成一字节的数据字节，再相加求和并取补码，再将接收信息帧尾部两字节ASCII表示的LRC转换为一字节（8bit）LRC码，然后再进行比较。

Modbus-RTU采用CRC-16（16位循环冗余校验码）校验方法，包含16位二进制。

CRC校验码由发送端计算，放置于发送信息的尾部。

接收端重新计算接收到的信息的校验码，并与接收到的校验码相比较，如果二者不相符，则表明通讯出错。

CRC-16校验码的计算方法是，先预置16位寄存器全为1。

再逐渐把每8位数据信息进行处理。

在进行CRC码计算时只用8位数据位参与CRC码计算；起始位、停止位、（如有奇偶校验位的话也包括）奇偶校验位，都不参与CRC码计算。

在计算CRC码时，8位数据与寄存器的数据相异或，得到的结果向低位移一位，用0填补最高位。

再检查最低位，如果最低位为1，把寄存器的内容与预置数相异或，如果最低位为0，不进行异或运算。

这个过程一直重复8次。

第8次移位后，下一个8位再与现在寄存器的内容相异或，这个过程与以上一样重复8次。

当所有的数据信息处理完后，最后寄存器的内容即为CRC码值。

CRC-16码的计算流程如图15所示。

图15CRC-16校验码计算流程

4.4出错处理

当仪表检测到了校验码出错以外的错误时，将向主机回送信息，功能码的最高位置为1，即从机返送给主机的功能码是在主机发送的功能码的基础上加128。

从机返回的错误信息帧格式如下：

地址码

功能码

（最高位为1）

错误码

校验码

低字节

高字节

1字节

表7从机返回的错误信息帧格式

错误码如下：

01H

非法的功能码

接收到的功能码仪表不支持

02H

非法的数据地址

接收到的数据地址超出仪表的范围

03H

非法的数据值

接收到的数据值超出相应地址的数据范围

4.5通讯报文举例

4.5.1读寄存器（功能码03/04H）

此功能允许用户获得仪表采集与记录的数据及系统参数。

主机一次请求的最大寄存器个数为125个。

下面的例子是读取地址为01H的从机读3个采集到的基本数据IA、IB、IC（每个寄存器长度为2个字节，IA的起始地址为0100H，寄存器个数为3个）。

ASCII码

HEX码

开始符

：

3AH

地址码

30H31H

功能码

30H33H

起始寄存器地址

0107

30H31H30H37H

寄存器个数

0003

30H30H30H33H

校验码

46H31H

结束符

0DH0AH

表8读寄存器主机查询数据帧（ASCII模式）

开始符

4个字节时间停顿

地址码

01H

功能码

03H

起始寄存器地址

高字节

01H

低字节

07H

寄存器个数

高字节

00H

低字节

03H

校验码

低字节

B5H

高字节

F6H

结束符

4个字节时间停顿

表9读寄存器主机查询数据帧（RTU模式）

从机返回的数据表明IA＝03EDH（1.005）、IB＝03F0H（1.008）、IC＝03E0H（0.992），上位机再根据附录0进行数据变换得到实际电流值。

ASCII码

HEX码

开始符

：

3AH

地址码

30H31H

功能码

30H33H

字节数

30H36H

寄存器1数据

03ED

30H33H45H44H

寄存器2数据

03F0

30H33H46H30H

寄存器3数据

03E0

30H33H45H30H

校验码

33H30H

结束符

0DH0AH

表10读寄存器从机响应数据帧（ASCII模式）

开始符

4个字节时间停顿

地址码

01H

功能码

03H

字节数

06H

寄存器1数据

高字节

03H

低字节

EDH

寄存器2数据

高字节

03H

低字节

F0H

寄存器3数据

高字节

03H

低字节

E0H

校验码

低字节

8CH

高字节

5EH

结束符

4个字节时间停顿

表11读寄存器从机响应数据帧（RTU模式）

4.5.2写多个点连续寄存器（10H）

主机利用此功能将多点数据保存到仪表的寄存器，但要写入的寄存器必须可写，个数不能超出地址范围。

Modbus通讯规约允许一次最多保存60个寄存器。

下面的例子是设置LED显示到最高亮度（设为第16级）。

ASCII码

HEX码

开始符

：

3AH

地址码

30H31H

功能码

31H30H

起始寄存器地址

000A

30H30H30H41H

寄存器个数

0001

30H30H30H31H

写入字节个数

30H32H

写入数据

0010

30H30H31H30H

校验码

44H32H

结束符

0DH0AH

表12写寄存器主机查询数据帧（ASCII模式）

开始符

4个字节时间停顿

地址码

01H

功能码

10H

起始寄存器地址

高字节

00H

低字节

0AH

寄存器个数

高字节

00H

低字节

01H

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