《T_CIAPS 0007-2020 三相储能变流器 上位机Modbus监控协议》贯标培训资料

T_CIAPS 0007-2020 三相储能变流器 上位机Modbus 监控协 议贯标培训资料 ICS 27.180 CCS F19 T/CIAPS00072020 三相储能变流器 上位机 Modbus 监控协议 Modbus communication protocols between Three-phase power conversion system and supervising system 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 T/CIAPS00072020 I 目 次 目 次 I 前 言 .II 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 1 4 总则 1 5 物理层 2 5.1 接口定义 .2 5.2 通信配置 .2 5.2.1 RS485 .2 5.2.2 Ethernet .2 5.3 通信方式 .2 6 信息地址 2 6.1 输入状态地址 .2 6.2 模拟量地址 .4 6.3 单个寄存器地址 .7 6.4 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 T/CIAPS00072020 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 Modbus 3 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。 T/CIAPS00072020 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。 T/CIAPS00072020 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 0 16 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 T/CIAPS00072020 4 表 2 故障量查询（续） 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 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 10-14 设备硬件版本 ASCII*10 15-19 设备软件版本 ASCII*10 20-24 触摸屏版本 ASCII*10 不足 10 个字符则以零填充 25-39 厂家信息 ASCII*30 不足 30 个字符则以零填充 通用 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 0.1kWh 102 总放电量 UINT32 0.1kWh 103 散热器温度 INT16 0.1℃ T/CIAPS00072020 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 110 可放功率 UINT16 精度系数有效，与精度系 数对应可设置为 1/0.1/0.01kVA 111 当日充电量 UINT16 112 当日放电量 UINT16 精度系数有效，与精度系 数对应可设置为 1/0.1/0.01kWh 113-129 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 131 V 相电网电压/VW 电网线电压 UINT16 0.1V 132 W 相电网电压/WU 电网线电压 UINT16 0.1V 133 U 相输出电压/UV 输出线电压 UINT16 0.1V 134 V 相输出电压/VW 输出线电压 UINT16 0.1V 135 W 相输出电压/WU 输出线电压 UINT16 0.1V 三 相 三 线 制 相电压 三 相 四 线 制 线电压 136 U 相输出电流 UINT16 137 V 相输出电流 UINT16 138 W 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 139 输出视在功率 UINT16 精度系数有效，与精度系 数 对 应 可 设 置 为 1/0.1/0.01 kVA 140 输出有功功率 INT16 精度系数有效，与精度系 数对应可设置为 1/0.1/0.01kW 141 输出无功功率 INT16 精度系数有效，与精度系 数对应可设置为 1/0.1/0.01kVar 142 离网频率 UINT16 0.01Hz 143 电网频率 UINT16 0.01Hz 144 交流漏电流 UINT16 0.1A 145 总PF 值 INT16 0.01 146 总负载量 UINT16 通用 147 U 相输出视在功率 UINT16 148 V 相输出视在功率 UINT16 149 W 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 150 U 相输出有功功率 INT16 151 V 相输出有功功率 INT16 152 W 相输出有功功率 INT16 精度系数有效，与精度系 数对应 1/0.1/0.01kW 三相四线制 T/CIAPS00072020 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 154 V 相负载量 UINT16 155 W 相负载量 UINT16 156 U 相 PF 值 INT16 0.01 157 V 相 PF 值 INT16 0.01 158 W 相 PF 值 INT16 0.01 三相四线制 159-179 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 0.1V 181 直流电流 INT16 精度系数有效，与精度系数对应可设置为 1/0.1/0.01A 182 直流功率 INT16 精度系数有效，与精度系数对应可设置为 1/0.1/0.01kW 183-189 预留 190 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 0.1V 192 电池组总电流 INT16 0.1A 193 电池组 SOC UINT16 0.1 194 电池组SOH UINT16 0.1 195 充电限制电流 UINT16 0.1A 196 放电限制电流 UINT16 0.1A 197 充电限制电压 UINT16 0.1V 198 放电限制电压 UINT16 0.1V 199 充电可用电量 UINT16 0.1kWh 200 放电可用电量 UINT16 0.1kWh 201 单体最高电压 UINT16 0.001V 202 单体最低电压 UINT16 0.001V 203 单体最高温度 INT16 0.1℃ 204 单体最低温度 INT16 0.1℃ 205-209 电池组 1 预留 210-229 电池组 2 同电池组 1 230-249 电池组 3 同电池组 1 250-269 电池组 4 同电池组 1 T/CIAPS00072020 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 1 290-309 电池组 6 同电池组 1 310-329 电池组 7 同电池组 1 330-349 电池组 8 同电池组 1 350-369 电池组 9 同电池组 1 370-389 电池组 10 同电池组 1 390-409 电池组 11 同电池组 1 410-429 电池组 12 同电池组 1 430-449 电池组 13 同电池组 1 450-469 电池组 14 同电池组 1 470-489 电池组 15 同电池组 1 490-509 电池组 16 同电池组 1 510-529 电池组 17 同电池组 1 530-549 电池组 18 同电池组 1 550-569 电池组 19 同电池组 1 570-589 电池组 20 同电池组 1 590-609 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-VSG 3 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 0.01 7 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 T/CIAPS00072020 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 1Hz 10 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） 100 系统时间设置-年 UINT16 20002099 101 系统时间设置-月 UINT16 112 102 系统时间设置-日 UINT16 注意闰年，大小月 103 系统时间设置-时 UINT16 023 104 系统时间设置-分 UINT16 059 系统时间设 置 105 系统时间设置-秒 UINT16 059 T/CIAPS00072020 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 高字节 低字节 高字节 低字节 低字节 高字节 xx 02 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 低字节 高字节 xx 02 xx xx xx 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 高字节 低字节 高字节 低字节 低字节 高字节 xx 03 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 高字节 低字节 高字节 低字节 低字节 高字节 xx 03 xx 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 T/CIAPS00072020 10 表 A.5 地址 功能 起始地址 寄存器数量 CRC 校验 高字节 低字节 高字节 低字节 低字节 高字节 xx 04 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 高字节 低字节 高字节 低字节 低字节 高字节 xx 04 xx 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 高字节 低字节 高字节 低字节 低字节 高字节 xx 06 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 高字节 低字节 高字节 低字节 低字节 高字节 xx 06 xx xx xx xx xx xx A.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 高字节 低字节 高字 节 低字 节 高字 节 低字 节 高字 节 xx 10 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 高字节 低字节 高字节 低字节 低字节 高字节 xx 10 xx xx xx xx xx xx T/CIAPS00072020 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 低字节 高字节 xx xx|0x80 xx 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 T/CIAPS00072020 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 0MODBUS 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 T/CIAPS00072020 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/TCP ADU。 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 高字节 低字节 高字节 低字节 02 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 高字节 低字节 高字节 低字节 03 xx xx xx Xx 响应 PDU 表 B.5 功能 字节数 寄存器 1 寄存器N 高字节 低字节 高字节 低字节 03 xx xx xx xx Xx T/CIAPS00072020 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 高字节 低字节 高字节 低字节 04 xx xx xx Xx 响应 PDU 表 B.7 功能 字节数 寄存器 1 寄存器 N 高字节 低字节 高字节 低字节 04 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。 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 高字节 低字节 高字节 低字节 06 xx xx xx xx 响应 PDU 表 B.9 功能 寄存器地址 寄存器设定值 高字节 低字节 高字节 低字节 06 xx xx xx xx B.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. 高字节 低字节 高字节 低字节 高字节 低字节 10 xx xx xx xx xx xx xx 从机回复16 进制 T/CIAPS00072020 15 表 B.11 功能 寄存器地址 预设寄存器数 高字节 低字节 高字节 低字节 10 xx xx xx xx B.7 错误信息及数据的处理 响应 PDU 表 B.12 功能 错误码 xx|0x80 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