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多功能電力儀表通訊協議(數碼管)

日期：2025-05-02 05:00
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摘要：
                                            多功能電力儀表通訊協議(數碼管) 
一、概述
    多功能電力儀表是一種具有可編程測量、顯示、數字通訊和電能脈衝變送輸出等功能的多功能電力儀表,能夠完成電量測量、電能計量、數據顯示、采集及傳輸，可廣泛應用變電站自動化，配電自動化智能建築、企業內部的電能測量、管理、考核。測量精度為0.5級、實現LED現場顯示和遠程RS-485數字通訊接口，采用MODBUS-RTU通訊協議。
外形代號
名 稱
測 量
顯 示
輔助功能
42方形
多功能
電力儀表
三相電壓、三相電流、
總有功功率、總無功功率、
總功率因素、頻率、
有功電能、 無功電能
LED分頁顯示
數字通訊
電能脈衝輸出
96方形
72方形
6方形
數字通迅
 
二、技術參數
性 能
參數
輸
 
入
 
測
 
量
 
顯
 
示
網 絡
三相三線、三相四線
電壓
額定值
AC 100V、400V（訂貨時請說明）
過負荷
持續：1.2倍    瞬時：10倍/10s
功 耗
<1VA(每相)
阻 抗
>500kΩ
精 度
RMS測量，精度等級0.5
電流
額定值
AC 1A、5A(訂貨時請說明)
過負荷
持續：1.2倍   瞬時：10倍/10s
功 耗
<0.4VA(每相)
阻 抗
<2mΩ
精 度
RMS測量，精度等級0.5
頻 率
40～60Hz，精度0.1Hz
功 率
有功、視在功率，精度0.5級，無功精度1.5級
電 能
四象限計量，有功精度1.0級，無功精度2.0級
顯 示
可編程、切換、循環（LED）顯示
電源
工作範圍
AC/DC 85～270V
功耗
≤5VA
輸出
數字接口
RS-485、MODBUS-RTU協議
脈衝輸出
2路電能脈衝輸出
環境
工作環境
-10～55℃
儲存環境
-20～75℃
**
耐壓
輸入/電源>2kV，輸入/輸出>2kV，電源/輸出>1kV
絕緣
輸入、輸出、電源對機殼>50MΩ
    A、電壓輸入：輸入電壓應不高於產品的額定輸入電壓（100V或400V），若無注明，出廠為AC0～500V、高於500V應考慮使用PT，在電壓輸入端須安裝1A保險絲。
     B、電流輸入：標準額定輸入電流為5A，大於5A的情況應使用外部CT。如果使用的CT上連有其它儀表，接線應采用串接方式，去除產品的電流輸入連線之前，一定要先斷開CT一次回路或者短接二次回路。建議使用接線排，不要直接接CT，以便拆裝。
     C、要確保輸入電壓、電流相對應，順序一致，方向一致；否則會出現功率和電能的數值和符號錯誤！
     D、儀表輸入網絡的配置根據係統的CT個數決定，在2個CT的情況下，選擇三相三
線兩元件方式；在3個CT的情況下，選擇三相四線三元件方式。儀表接線、儀表編程中設置的輸入網絡NET應該同所測量負載的接線方式一致，不然會導致儀表測量的電壓或功率不正確。其中在三相三線中，電壓測量和顯示的為線電壓；而在三相四線中，電壓測量和顯示為電網的相電壓。
 
三、編程和使用
     1、測量顯示：多功能電力儀表可測量電網中的電力參數有：Ua、Ub、Uc、（相電壓）；Uab、Ubc、Uca（線電壓）Ia、Ib、Ic（電流）；Pp（總有功功率）；QP（總無功功率）；PFs（總功率因素）；FR（頻率）以及有功電能；無功電能。所有的測量電量參數全部保存儀表內部的電量信息表中，通過儀表的數字通訊接口可訪問采集這些數據。而對於不同的型號的儀表，其顯示內容和方式卻可能不一致，請參考具體的型號儀表說明。 
 
使用要求：所有的儀表在**次使用的時候，請檢查儀表的參數同所在配電係統中需要的參數的一致性。例如，對於AC 380V、200A/5A的線路中需要配置AC380V、200A/5A的多功能電力儀表。用戶也可以根據實際需要對儀表重新進行編程設置。同樣一個表，對於400A/5A的線路中。隻需要將CT變比“T.I”修改為80就可以了。在一般情況下，儀表後麵的標簽中都標注了儀表的類型參數和出廠設置參數。
 在正確配置儀表後，按照實際的要求對儀表進行正確的接線，對輔助電源、輸入信號和輸出信號按說明書操作說明中進行。
 
編程舉例：設儀表信號輸入網絡為三相四線，電壓變比為60。（假設儀表開始為三相三線，電壓變比為1）
 
 四、數字通訊
多功能電力儀表提供串行異步半雙工RS485通訊接口，采用MODBUS-RTU通信協議，各種數據信息均可在通訊線路上傳送。在一條線路上可以同時連接多達64個網絡電力儀表，每個網絡電力儀表均可以設定其通訊地址（Address NO.）和波特率，通訊連接應使用帶有銅網的的屏蔽雙絞線，線徑不小於0.5mm2。布線時應使用通訊線遠離強電電纜或其他強電場環境，組網時推薦采用型網絡的連接方式。不建議采用星形或其他的連接方式。
 
 
MODBUS/RTU通訊協議：MODBUS協議在一根通訊線上采用主從應答方式的通訊連接方式。首先，主計算機的信號尋址到一台**地址的終端設備（從機），然後，終端設備發出的應答信號以相反的方向傳輸給主機，即在一根單獨的通訊線上信號沿著相反的兩個方向傳輸所有的通訊數據流（半雙工的工作模式）。
    MODBUS協議隻允許在主機（PC，PLC，變頻器等）和終端設備之間通訊，而不允許獨立的終端設備之間的數據交換，這樣各終端設備不會在它們初始化時占據通訊線路，而**於響應到達本機的查詢信號。
    主機查詢：查詢消息幀包括設備地址碼、功能碼、數據信息碼、校驗碼。地址碼表明要選中的從機設備功能代碼告之被選中的從設備要執行何種功能，例如功能代碼03或04是要求從設備讀寄存器並返回它們的內容；數據段包含了從設備要執行功能的其它附加信息，如在讀命令中，數據段的附加信息有從何寄存器開始讀的寄存器數量；校驗碼用來檢驗一幀信息的正確性，為從設備提供了一種驗證消息內容是否正確的方法，它采用CRC16的校準規則。
   從機響應：如果從設備產生一正常的回應，在回應消息中有從機地址碼、功能代碼、數據信息碼和CRC16校驗碼。數據信息碼包括了從設備收集的數據：如寄存器值或狀態。如果有錯誤發生，我們約定是從機不進行響應。
   傳輸方式是指一個數據幀內一係列獨立的數據結構以及用於傳輸數據的有限規則，下麵定義了與MODBUS協議-RTU方式相兼容的傳輸方式。每個字節的位：1個起始位、8個數據位、（奇偶校驗位）、1個停止位
（有奇偶校驗位時）或2個停止位（無奇偶校驗位時）。
 
   數據幀的結構：即報文格式。
地址碼
功能碼
數據碼
校驗碼
1個BYTE
1個BYTE
N個BYTE
2個BYTE
地址碼在幀的開始部分，由一個字節（8位二進製碼）組成，十進製為0~255，在我們的係統中隻使用1～247，其它地址保留。這些位標明了用戶指定的終端設備的地址，該設備將接收來自與之相連的主機數據。每個終端設備的地址必須是**的，僅僅被尋址到的終端會響應包含了該地址的查詢，當終端發送回一個響應，響應中的從機地址數據告訴了主機那台終端與之進行通信。
功能碼告訴了被 尋址到的終端執行何種功能。下表列出多功能電力儀表所支持的功能碼，以及它們的意義和功能。
 
地址碼
意義
行為
03/04
讀數據寄存器
獲得一個或多個寄存器的當前二進製值
08
電能清零
將所操作的儀表的電能數據清零
16
寫預置寄存器
設定二進製值到相關的寄存器中
 
數據碼包含了終端執行特定功能所需要的數據或者終端響應查詢時采集到的數據。這些數據的內容可能是數值、參考地址或者設置值。例如：功能域碼告訴終端讀取一個寄存器，數據域則需要反映明從哪個寄存器開始及讀取多少個數據，而從機數據碼回送內容則包含了數據長度和相應的數據。
校驗碼錯誤校驗（CRC）域占用兩個字節，包含了一個16位的二進製值。CRC值由傳輸設備計算出來，然後附加到數據幀上，接收設備在接收數據時重新計算CRC值，然後與接收到的CRC域中的值進行比較。如果這兩個值不相等，就發生了錯誤。
生成一個CRC的流程為：
1）預置一個16位寄存器為FFFFH（16進製，全1），稱之為CRC寄存器。
2）把數據幀中的**個字節的8位與CRC寄存器中的低字節進行異或運算，結果存回CRC寄存器。
3）將CRC寄存器向右移一位，*高位填以0，*低位移出並檢測。
4）上一步中被移出的那一位如果為0：重複第三步（下一次移位）：為1；將CRC寄存器與一個預設的固定值（0A001H）進行異或運算。
5）重複第三步和第四步直到8次移位。這樣處理完了一個完整的八位。
6）重複**步到第5步來處理下一個八位，直到所有的字節處理結束。
7）*終CRC寄存器的值就是CRC的值。
通訊報文舉例：1。讀數據（功能碼：03/04）：這個功能可使用戶獲得終端設備采集、記錄的數據，以及係統參數。主機一次請求采集的數據個數冇有限製，但不能超出定義的地址範圍。下麵的例子是從終端設備地址為12（0CH）的從機上，讀取3個數據Ia、Ib、Ic（數據幀中數據每個地址占用2個字，Ia的字地址為18（12H）開始，數據長度為6（06H）個字。字通訊方式。）
   查詢數據幀（主機）
地址
命令
起始寄存器
地址（高位）
起始寄存器
地址（低位）
寄存器個
數（高位）
寄存器個
數（低位）
CRC16
低位
CRC16
高位
0CH
03H
00H
12H
00H
06H
64H
D0H
 
響應數據幀（從機）
地址
命令
數據長度
數據1～12
CRC16
低位
CRC16
高位
0CH
03H
0CH
43556680H、43203040H、42DDCC80H
78H
DEH
表明：Ia=43556680H（213.4A）、Ib=3203040H（160.1A）、Ic=42DDCC80（110.8A）。
    預置數據（功能碼：16）：此功能允許用戶改變多個寄存器的內容（需要強調的是所寫入的數據為可寫屬性參數。個數不超過地址範圍,下麵的例子是寫入電流變比為400A/5A=80通訊方式。）
預置數據幀（主機）
地址
命令
起始寄存器
地址（高位）
起始寄存器
地址（低位）
寄存器個
數（高位）
寄存器個
數（低位）
字節
長度
寫入
數據
CRC16
低位
CRC16
高位
0CH
10H
00H
03H
00H
01H
02H
00H
50H
FFH
CFH
 
響應數據幀（從機），表明數據已寫入
地址
命令
起始寄存器
地址（高位）
起始寄存器
地址（低位）
寄存器個
數（高位）
寄存器個
數（低位）
CRC16
低位
CRC16
高位
0CH
10H
00H
04H
00H
01H
41H
15H
 
MODBUS地址信息表：
地址
項目
描述
字節地址
說明
設 置 信 息
0
MM
編程設置密碼（隻可讀）
0，1
2字節，1-9999
1
XS1
電量顯示選擇
2
電量顯示方式，0-6
DZ
儀表地址
3
1字節，1-247
2
PT
電壓倍率
4，5
PT=電壓1次側/2次側（1-9999）
3
CT
電流倍率
6，7
CT=電流1次側/2次側（1-9999）
4
SRS
輸入控製字
8
見位地址說明
TXK
通訊控製字
9
見位地址說明
5
STATUS
狀態
10，11
保留
 
地址
項目
描述
字節地址
說明
電 量 信 息
6，7
Ua（三相四線）
A相電壓
12、13、14、15
浮點數數據標準的IEEE-574的數據格式所有的數據都是1次測的數據，包含了變比參數。
8，9
Ub（三相四線）
B相電壓
16、17、18、19
10，11
Uc（三相四線）
C相電壓
20、21、22、23
12，13
Uab（三相三線）
AB線電壓
24、25、26、27
14，15
Ubc（三相三線）
BC相電壓
28、29、30、31
16，17
Uca（三相三線）
CA相電壓
32、33、34、35
18，19
Ia
A相電流
36、37、38、39
20，21
Ib
B相電流
40、41、42、43
22，23
Ic
C相電流
44、45、46、47
24，25
PA
A相有功功率
48、49、50、51
26，27
PB
B相有功功率
50、53、54、55
28，29
PC
C相有功功率
56、57、58、59
30，31
PS
總有功功率
60、61、62、63
32，33
QA
A相無功功率
64、65、66、67
34，35
QB
B相無功功率
68、69、70、71
36，37
QC
C相無功功率
72、72、74、75
38，39
QS
總無功功率
76、77、78、79
40，41
SS
總視在功率
80、81、82、83
42，43
PFS
功率因數
84、85、86、87
44，45
 
頻率
88、89、90、91
電 能 信 息
46，47
EPP
正向有功電能
92,93,94,95
二次測電能參數。采用IEEE-574數據格式的浮點型數據描述結果，單位Wh。對於AC100V5A=0.866KW輸入信號下，當儀表的變比PT=10KW/100V=100CT=200A/5A=40
下儀表工作1小時0.866kWh×100
×40=346kWh儀表LED的顯示為電能的一次側，可直接抄寫電能數據，不用轉化。
48，49
EPN
負向有功電能
96,97,98,99
50，51
EQP
正向無功電能
100,101,102,103
52，53
EQN
負向無功電能
104,105,106,107
 
 
 
 
 
 
 

































 
54，55
WPP
正向有功電能
108,109,110,111
一次測電能參數IEEE-574格式的。
浮點型數據，單位Wh，在輸入信
號作用下一次測電能數據×變比
值應考慮變比值。
56，57
WPN
負向有功電能
112,113,114,115
58，59
WQP
正向無功電能
116,117,118,119
60，61
WQN
負向無功電能
200,201,202,203
控製字部分
參數
意義
通訊控製字TXKBIT76
54;3210作用:波特率
和數據格式
數據格式BIT5 BIT4
01-0.8.2
通訊速率BIT1 BIT0
10-9.6K
11-4.8K
輸入控製字SRSBIT76
54;3210作用:輸入網
絡和量程
輸入網絡 BIT7
0-三相四線 1-三相三線
電壓量程BIT6
0-400V   1-100V
電流量程BIT1
0-5A   1-1A
 
注：IEEE-754是采用4字節的二進製的浮點數來表示一個數據電量，其數據格式和意義如下：
 
 
符號位：SIGN=0為正，SIGN=1為負。
    指數部分：E=指數部分-126。
    尾數部分：M=尾數部分補上*高位為1
    數據結果：REAL=SIGN×2E×M /（256 X 65536）
    例如：主機讀電能數據，從地址表上可以知道電能（正有功吸收）地址為：（字節方式，兼容舊標準）92（005CH）長度為4（0004H）
    主機：01   04   00   5C   00   04   31   DB
    從機：01   04   04   50   80   00   00   EB   6CH其中50   80   00   00為有功電度（吸收）數據，EB，6C是CRC16校驗碼的低位和高位。
    其大小：SIGN（符號位=0，正），指數EX=A1H-126=35，尾數：08   00    00H
結果：235×80 00 00H/100 00 00H=17179869184Wh=17179869kWh。
 
五 、功能輸出
1、電能計量和脈衝輸出：
多功能電力儀表提供有功/無功電能計量，2路電能脈衝輸出功能和RS485的數字接口來完成電能數據的顯示和遠傳。儀表3排12位LED實現有功電能(正向)、無功電能(感性)1次側數據的顯示，下圖1中表示正向有功電能數據=369587.28KWh（度）；集電級開路的光耦繼電器的電能脈衝（電阻信號）實現有功電能（正向）和無功電能（反向）遠傳，采用遠程計算機終端、PIE、DI開關采集模塊,采集儀表的脈衝總數來實現電能累積計量。采用輸出方式的輸出還是電能的精度檢驗的方式（國家計量規程：標準表的脈衝誤差比較方法）。
 
 
1）電氣特性：集電極開路電壓VCC≤48V、電流Iz≤50mA。
   2）脈衝常數：3200imp/kWh。其意義為：當儀表累積1KWh時脈衝輸出個數為3200個，需要強調的是1KWh為電能的2次測電能數據，在PT、CT的情況下，相對的N個脈衝數據對應1次測電能為1KWh X 電壓變比PT X 電流變比CT。
3）應用舉例：PLC終端使用脈衝計數裝置，假定在長度T的一段時間內采集脈衝個數為N個，儀表輸入為：10KV/100V、400A/5A，則該時間段內儀表電能累積為：N/3200X100X80度電能（下圖2中表示無功電能正向，值為7321.45度無功電能）。
 

六.常見問題及解決辦法
1、關於通訊
1)儀表冇有回送數據
答：首先確保儀表的通訊設置信息如從機地址、波特率、校驗方式等與上位機要求一致：
如果現場多塊儀表通訊都冇有數據回送，檢測現場通訊總線的連接是否準確可靠，RS485轉換器是否正常。如果隻有單塊或者少數儀表通訊異常，也要檢查相應的通訊線，可以修改變換異常和正常儀表從機的地址來測試，排除或確認上位機軟件問題，或者通過變換異常和正常儀表的安裝位置來測試，排除或確認儀表故障。
 2)儀表回送數據不準確
答：多功能電力儀表的通訊開放給客戶的數據有一次電網float型數據和二次電網int/long型數據。請仔細閱讀通訊地址表中關於數據存放地址和存放格式的說明，並確保按照相應的數據格式轉換。推薦客戶去經銷商索要下載MODBUS-RTU通訊協議測試軟件MODSCAN，該軟件遵循標準的MODBUS-RTU通訊協議，並且數據可以按照整型、浮點型、16進製等格式顯示，能夠直接與儀表顯示數據比。
 2、關於U、I、P等測量不準確
答：首先需要確保正確的電壓和電流信號已經連接到儀表上，可以使用萬用表來測量電壓信號，必要的時候使用鉗形表來測量電流信號。其次確保信號線的連接是正確的，比如電流信號的同名端（也就是進線端），以及各相的相序是否出錯。多功能電力儀表可以觀察功率界麵顯示，隻有在反向送電情況下有功電能數據有不對現象，一般使用情況下有功電能數據不對。如果有功電能符號為負，有可能電流進出線接錯，當然相序接錯也會導致功率顯示異常。另外需要注意的是儀表顯示的電量為一次電網值，如果表內設置的電壓電流互感器的倍率與實際使用互感器倍率不一致，也會導致儀表電量顯示不準確。表內電壓電流的量程出廠後不容許修改。接線網絡可以按照現場實際接法修改，但編程菜單中接線方式的設置應與實際接線方式一致，否則也將導致錯誤的測量顯示信息。
 3、關於電能走字不準 確
答：儀表的電能累加是基於對功率的測量，先觀測儀表的功率值與實際負荷是否相符。多功能電力儀表支持雙向電能計量，在接線錯誤的情況下，總有功功率為負的情況下，電能會累加到反向有功電能，正向有功電能不累加。在現場使用*多出現的問題是電流互感器進線和
出線接反。多功能電力儀表均可以看到分相的帶符號的有功功率，若功率為負則有可能是接線錯。另外相序接錯也會引起儀表電能走字異常。
 4、儀表不亮
答：確保合適的輔助電源（AC/DC85-270V）已經加到儀表的輔助電源端子，超過規定範圍的輔助電源電壓可能會損壞儀表，並且不能恢複。可以使用萬用表來測量輔助電源的電壓值，如果電源電壓正常，儀表無任何顯示，可以考慮斷電重新上電，若儀表還不能正常顯示的
話請聯係本公司技術服務部。

七、定貨說明
 簽定合同時，請詳細寫名產品型號、輸入信號 、接線方法等信息。該係列產品都有一個默認的出廠設置，若客戶需要有特殊需要，請在其他項目中詳細注明。如下：
 
例1、名     稱：120*120*112(多功能電力儀表)
  輸     入：10KV/AC100V、200A/AC5A
   電力網絡：三相三線
   通訊接口：RS485/MODBUS-RTU
   
例2：名       稱：96*96*112（多功能電力儀表）
   輸     入：AC380V、200A/5A
   電力網絡：三相三線
  通訊接口：RS485/MODBUS-RTU
    
例3、名     稱：80*80*76（多功能電力儀表）
  輸     入：AC450V、100A/5A
  電力網絡：三相四線
  通訊接口：RS485/MODBUS-RTU
    
例4、名     稱：72*72*102（多功能電力儀表）
  輸     入：AC10KV/100V   3000A/5A
   電力網絡：三相三線
   通訊接口：RS485/MODBUS-RTU
      
手機:15168775087   QQ:576137833   MSN:cxh77777@outlook.com 聯係人：陳小衡
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滬公網安備 31011702004337號