《三相储能变流器上位机Modbus监控协议》征求意见稿.docx

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《三相储能变流器上位机Modbus监控协议》征求意见稿

《三相储能变流器上位机Modbus监控协议》征求意见稿

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、南方电网综合能源有限公司。

本标准参与起草单位浙江南都电源动力股份有限公司、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、上海电器设备检测所有限公司、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、珠海银隆电器有限公司、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、深圳市力通威电子科技有限公司、威胜集团有限公司、中国葛洲坝集团、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、陈威、吴胜兵、杨惠坤、徐旻、史运伟、周刚、兰云鹏、张涛、李迎春、孙华、杜毅、资志翔、胡龙文、郭子健、姚高亮、张涛、李旭、方刚、任远航、黄慧金、仇成丰、董雪姬、栾淑利、未勇刚、黎朝晖、付明志、李东坪、周俊。

T/CIAPSxxxx-xxxx1三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/T19582.1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/T19582.2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/T19582.3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/T19582.

1、GB/T19582.2和GB/T19582.3界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1三相储能变流器powerconversionsystem；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，其电网接口处的电压为三相电。

3.2上位机hostputer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ModbusRTU传输模式；使用以太网时，采用ModbusTCP/IP传输模式。

本文件所未规范到的技术内容，宜按GB/T19582.

1、GB/T19582.2和GB/T19582.3的要求进行设计。

T/CIAPSxxxx-xxxx25物理层5.1接口定义上位机与储能变流器（PCS）通过RS485或Ehter连接。

5.2通信配置5.2.1RS485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等；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。

5.2.2Ether采用Ether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。

T/CIAPSxxxx-xxxx3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电池过压保护0—正常1—异常5电池低压告警0—正常1—异常6电池低压保护0—正常1—异常7直流过流0—正常1—异常8直流保险丝断开0—正常1—异常9-15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33IGBT过温0—正常1—异常34机内过温0—正常1—异常35风机故障0—正常1—异常36防雷器故障0—正常1—异常37急停故障0—正常1—异常38外部急停故障0—正常1—异常39驱动故障0—正常1—异常40BMS系统故障0—正常1—异常41BMS干接点故障0—正常1—异常42过载告警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56BMS通信故障0—正常1—异常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T/CIAPSxxxx-xxxx4表2故障量查询（续）偏移地址意义备注59-71预留表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针对部分遥测或参数设置有效，可整定为3个档1/0.1/0.01。

本模拟量精度为0.0141-99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100PCS运行状态UINT160-待机1-运行2-故障101总充电量UINT320.1kWh102总放电量UINT320.1kWh103散热器温度INT160.1℃104-109预留110可用功率UINT16精度系数有效，与精度系数对应可设置为1/0.1/0.01kVAT/CIAPSxxxx-xxxx5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111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130U相电网电压/UV电网线电压UINT160.1V三相三线制相电压三相四线制线电压131V相电网电压/VW电网线电压UINT160.1V132W相电网电压/WU电网线电压UINT160.1V133U相输出电压/UV输出线电压UINT160.1V134V相输出电压/VW输出线电压UINT160.1V135W相输出电压/WU输出线电压UINT160.1V136U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137V相输出电流UINT16138W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UINT160.01Hz143电网频率UINT160.01Hz144交流漏电流UINT160.1A145总PF值INT160.01146总负载量UINT16%147U相输出视在功率UINT16精度系数有效，与精度系数对应1/0.1/0.01kVA三相四线制148V相输出视在功率UINT16149W相输出视在功率UINT16150U相输出有功功率INT16精度系数有效，与精度系数对应1/0.1/0.01kW151V相输出有功功率INT16152W相输出有功功率INT16153U相负载量UINT16%154V相负载量UINT16%155W相负载量UINT16%156U相PF值INT160.01T/CIAPSxxxx-xxxx6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157V相PF值INT160.01158W相PF值INT160.01159-179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UINT160.1V181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1BMS系统状态UINT160初始状态1正常状态2禁充3禁放4报警；5故障；6待机191电池组总电压UINT160.1V192电池组总电流INT160.1A193电池组SOCUINT160.1%194电池组SOHUINT160.1%195充电限制电流UINT160.1A196放电限制电流UINT160.1A197充电限制电压UINT160.1V198放电限制电压UINT160.1V199充电可用电量UINT160.1kWh200放电可用电量UINT160.1kWh201单体最高电压UINT160.001V202单体最低电压UINT160.001V203单体最高温度INT160.1℃204单体最低温度INT160.1℃205-209预留210-219电池组2同电池组1220-239电池组3同电池组1240-259电池组4同电池组1260-279电池组5同电池组1280-299电池组6同电池组1300-319电池组7同电池组1320-339电池组8同电池组1T/CIAPSxxxx-xxxx7表7直流侧数据（续）偏移地址意义数据类型备注（单位）340-359电池组9同电池组1360-379电池组10同电池组1380-399电池组11同电池组1400-419电池组12同电池组1420-439电池组13同电池组1440-459电池组14同电池组1450-469电池组15同电池组1470-499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，相关参数设备见表8。

表8参数设置地址意义数据类型备注（单位）0开关机设置UINT160关机；1开机1运行模式UINT160恒功率；1恒流2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）3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）4无功运行模式UINT160固定无功功率；1固定功率因数5功率因数INT160.016无功功率设置INT161kvar（正输出容性无功，负输出感性无功）7-19预留注表中所列地址与实际信息帧中的相同,不再进行偏移或其它转换。

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，地址及相应系统时间情况见表9。

T/CIAPSxxxx-xxxx8表9系统时间设置类别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UINT162000~2099101系统时间设置-月UINT161~12102系统时间设置-日UINT16注意闰年，大小月103系统时间设置-时UINT160~23104系统时间设置-分UINT160~59105系统时间设置-秒UINT160~59注表中所列地址与实际信息帧中的相同,不再进行偏移或其它转换。

T/CIAPSxxxx-xxxx9附录A（规范性附录）ModbusRTU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xx02高字节低字节高字节低字节低字节高字节xxxxxxxxxxxx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xx02xxxx…xx低字节高字节xxxx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xx03高字节低字节高字节低字节低字节高字节xxxxxxxxxxxx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NCRC校验xx03xx高字节低字节……高字节低字节低字节高字节xxxx……xxxxxxxx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T/CIAPSxxxx-xxxx10表A.5地址功能起始地址寄存器数量CRC校验xx04高字节低字节高字节低字节低字节高字节xxxxxxxxxxxx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NCRC校验xx04xx高字节低字节……高字节低字节低字节高字节xxxx……xxxxxxxx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xx06高字节低字节高字节低字节低字节高字节xxxxxxxxxxXx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xx06高字节低字节高字节低字节低字节高字节xxxxxxxxxxxxA.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xx10高字节低字节高字节低字节高字节低字节…高字节xxxxxxxxxxxxxx…xxxx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xx10高字节低字节高字节低字节低字节高字节xxxxxxxxxxxxT/CIAPSxxxx-xxxx11A.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xxxx|0x80xx低字节高字节xxxx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非法的功能码服务器不了解功能码02非法的数据地址与请求有关03非法的数据值与请求有关04服务故障储能变流器通讯模块在执行过程中无法取出数据故障T/CIAPSxxxx-xxxx12附录B（规范性附录）ModbusTCP/IP指令B.1MBAP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.1MBAP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.2ModbusTCP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2ByteMODBUS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2Byte0MODBUS协议客户机启动服务器从接收的请求中重新复制长度2Byte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1Byte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T/CIAPSxxxx-xxxx13?

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xxxxxxXx响应PDU表B.3功能字节数第1组信号点…第N组信号点02xxxx…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xxxxxxXx响应PDU表B.5功能字节数寄存器1…寄存器N03xx高字节低字节……高字节低字节xxxx……xxXxT/CIAPSxxxx-xxxx14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xxxxxxXx响应PDU表B.7功能字节数寄存器1…寄存器N04xx高字节低字节……高字节低字节xxxx……xxXx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写单个保持寄存器（功能码0x06）请求PDU表B.8功能寄存器地址寄存器设定值06高字节低字节高字节低字节xxxxxxxx响应PDU表B.9功能寄存器地址寄存器设定值06高字节低字节高字节低字节xxxxxxxxB.6写多个保持寄存器（功能码0x10）请求PDU表B.10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….10高字节低字节高字节低字节高字节低字节…xxxxxxxxxxxxxx…从机回复（16进制）T/CIAPSxxxx-xxxx15表B.11功能寄存器地址预设寄存器数10高字节低字节高字节低字节xxxxxxxxB.7错误信息及数据的处理响应PDU表B.12功能错误码xx|0x80xx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非法的功能码服务器不了解功能码02非法的数据地址与请求有关03非法的数据值与请求有关04服务故障储能变流器通讯模块在执行过程中无法取出数据故障。

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