恒瑞电力保护装置Modbus通信规约全解

1、微机保护装置通讯协议MODBUS-RTU- V1.1 版珠海市恒瑞电力科技有限公司2013-3珠海恒瑞电力科技有限公司微机保护装置通信协议 Modbus-RTU 文本协议概述本协议适用于 HDPx 、DPx、EDPx、DPML 系列保护装置。 本协议为轮询方式的应答式规约，允许一个主站对应 32 个从站。 数据帧间的间隔时间应大于 50ms。数据为字时，均采用 高字节在前、低字节在后、高位字在前、低位字在后 的原则（校验码除外） 从站地址为 00 时为广播方式。1、物理层：传输方式： RS-485 通信地址： 1255 通信波特率： 2400bps19200bps。传输介质：屏蔽双绞 线2、链

2、路层 ： 传输方式 ：主从半双工方式。 数据在一根通信线路上进行双向传输的应答式连接（发送完后，再接收） 。主站首先寻址到唯一的 从站，接着主站将会收到对应的终端设备发出的应答信号。协议只允许应用在主站与终端设备之间，禁止在独立的终端设备之间互相交换数据。 数据帧格式 ，表 1-1 如示：表 1-1 ：起始位数据位奇偶校验位停止位流控制1位8位无1位无 数据包格式，表 1-2 如示： 表 1-2 ：数据格式地址域功能域数据域错误检测域数据长度1字节1字节N 字节16位 CRC 码（冗余循环码）当从站接收到主站的数据帧后，首先进行地址验证，如是从站，则从站进行数据帧的 CRC 校验码计 算，并与

3、接收到的主站发出的 CRC 码进行比较，如相等，则执行相应的功能码，并对主站做出响应（从 站的地址、功能码、数据区、 CRC 的低字节， CRC 的高字节） ；如经地址验证不为该从站，则退出，不 做出任何的响应。地址域 从站地址为一个字节，该字节标明了主站与从站进行通信的入口，所以该地址是每个从站所必须的， 并且有且只有一个， 从站之间绝不能相互重复， 否则会引起通信链路上的冲突而导致通信错误。 有效的 从站地址范围从 1247。从站地址为 00 时为广播方式。功能域该码值为一个字节，它标识了主站要在终端设备上是做何种操作。详细内容参见表 1-3 所示。微机保护装置通信协议 Modbus-RT

4、U 文本表 1-3 ：功能码（ HEX ）定义操作03读寄存器数据读取一个或多个寄存器的数据 （读遥测、 遥信、定值、 SOE）05写开关量输出 DO控制一路继电器“合 /分”输出（遥控，复归）10写单或多个寄存器修改定值、校时珠海恒瑞电力科技有限公司数据域数据区包括需要由从站返送何种信息或执行什么动作。这些信息可以是数据（如：开关量输入/输出、模拟量输入 / 输出、寄存器等等） 、参考地址等。例如，主站通过功能码 03 告诉从站返回寄存器的 值（包含要读取寄存器的起始地址及读取寄存器的长度） ，则返回的数据包括寄存器的数据长度及数据 内容。对于不同的从站，地址和数据信息都不相同（应给出通讯信

5、息表） 。数据区的数据都是两个字节，并且高位在前。错误检测域CRC 的校验由两个 8 位字节组成，低字节在前，高字节在后。是用于主设备与终端设备之间数据 传输过程中的错误侦测校验方式。 它将附加在发送的整个数据包后面。 当接收设备接收完一个完整的数 据包后， 进行 CRC 循环冗余代码的计算， 并与接收到 CRC 代码进行比较， 由此来判断接收数据正确否， 如接收装置计算的 CRC与接收到的 CRC的值相等， 则说明接收数据正确， 否则，表示接收到了错误的 数据。校验码为 除错误检测域 的所有字节的 CRC-16校验码，发生器多项式为（ X16+X15+X2+1）。CRC 的计算步骤如下：1预

6、置 1 个 16位的寄存器（下称 CRC寄存器），初试化其内容为十六进制数0xFFFF；2把第一个待计算的数据即通讯信息帧的首字节与CRC寄存器的低 8 位相异或，把结果放回 CRC寄存器；3把 CRC寄存器的内容右移一位用 0 填补最高位即进行逻辑移位处理并检查右移后的移出位； 4如果移出位为 0重复第 3步即再次右移一位， 如果移出位为 1则 CRC寄存器与 CRC生成多项式 0xA001 （1010 0000 0000 0001 ）进行异或运算，结果放回 CRC寄存器； 5重复步骤 3和 4，直到右移 8次，对整个 8位数据全部进行同样处理； 6重复步骤 2到步骤 5，进行通讯信息帧下一

7、个字节的处理，直至全部字节处理完毕。珠海恒瑞电力科技有限公司微机保护装置通信协议 Modbus-RTU 文本应用层详解本节将对各个应用功能码做详细的解释。并对相应的功能代码举出相应的例子， 以便在软件中对通 信规约的编写与调试和修改。、 读寄存器 功能码 03H读从站寄存器的数据，不支持广播。说明：可用于读实时遥测值、遥信量、保护定值、SOE等，可一次读一个或多个值，一次命令读寄存器总个数不能超过 120 个。寄存器的具体定义见对应的【 装置寄存器表 】主站下行字节数示例（ HEX）描述从站地址101从站地址为 1 （十进制）功能码103读寄存器（实时测量值）寄存器起始地址高字节100起始地址

8、为 0000H寄存器起始地址低字节100寄存器个数高字节100读寄存器个数为 4 个寄存器个数低字节104CRC16244 09CRC 校验码从站响应：每个寄存器分别对应 2 个字节，第一个字节为高位值数据，第二个字节为低位数据。从站上行字节数示例（ HEX）描述从站地址101从站地址为 100（十进制）功能码103读寄存器（实时测量值）字节数108寄存器数据共 8 个字节第 1 个寄存器数据高字节100该测量值对应寄存器地址为 0000H第 1 个寄存器数据低字节100第 2 个寄存器数据高字节1E1该测量值对应寄存器地址为 0001H第 2 个寄存器数据低字节164第 3 个寄存器数据高字

9、节1E1该测量值对应寄存器地址为 0002H第 3 个寄存器数据低字节1C8第 4 个寄存器数据高字节1E2该测量值对应寄存器地址为 0003H第 4 个寄存器数据低字节12CCRC1620D 11CRC 校验码注： 遥测值均做了整数化处理，电流、电压、频率遥测值为实际值×100，功率遥测值为实际值× 10，功率因素值为实际值× 1000。、 写开关量输出 功能码 05H强制某个继电器为 ON 或 OFF 状态，不支持广播。说明：可用于遥控、 复归等， 一次只能操作一个继电器。 继电器号的具体定义见对应的 【 装置寄存器表 】。 继电器号为 00 FF 时，用作复

10、归。主站下行字节数示例（ HEX）描述从站地址101从站地址为 1 （十进制）功能码105强制继电器继电器号高字节100继电器号为 0000继电器号低字节100控制命令高字节1FFFF00H 值合， 0000H 值 分，其它值对线圈无效。控制命令低字节100CRC1628C 3ACRC 校验码微机保护装置通信协议 Modbus-RTU 文本珠海恒瑞电力科技有限公司从站响应返回的报文格式： 与主站发送的报文格式及数据内容完全相同。从站上行字节数示例（ HEX）描述从站地址101从站地址为 1 （十进制）功能码105强制继电器继电器号高字节100继电器号为 0000继电器号低字节100控制命令高字

11、节1FFFF00H 值合， 0000H 值 分，其它值对线圈无效。控制命令低字节100CRC1628C 3ACRC 校验码、 写寄存器 功能码 10H把数据按顺序预置到各寄存器中，广播时该功能代码可把数据预置到全部从站中的相同类型的寄 存器中（比如校时） 。说明：可用于修改保护定值、 校时等， 可一次修改一个或多个定值项， 一次命令写寄存器总个数不能超过60 个。必须注意的是该命令只对可写的寄存器有效。寄存器的具体定义见对应的【 装置寄存器表 】。主站下行字节数示例（ HEX）描述从站地址101从站地址为 01（十进制）功能码110写寄存器寄存器起始地址高字节101起始地址为 0100H寄存器

12、起始地址低字节100寄存器个数高字节100写寄存器个数为 4 个寄存器个数低字节104字节数108寄存器数据共 8 个字节第 1 个寄存器数据高字节100将地址为 0100H的寄存器值修改为 0000H第 1 个寄存器数据低字节100第 2 个寄存器数据高字节10F将地址为 0101H的寄存器值修改为 0FFFH第 2 个寄存器数据低字节1FF第 3 个寄存器数据高字节103将地址为 0102H的寄存器值修 改为 03FFH第 3 个寄存器数据低字节1FF第 4 个寄存器数据高字节101将地址为 0103H的寄存器值修第 4 个寄存器数据低字节1F4改为 01F4HCRC162XX XXCRC

13、 校验码微机保护装置通信协议 Modbus-RTU 文本珠海恒瑞电力科技有限公司从站正常响应返回从站地址，功能代码和起始地址和写寄存器的数量。从站上行字节数示例（ HEX）描述从站地址101从站地址为 01（十进制）功能码110写寄存器寄存器起始地址高字节101起始地址为 0100H寄存器起始地址低字节100寄存器个数高字节100写寄存器个数为 4 个寄存器个数低字节104CRC162C0 36CRC 校验码、 异常响应 除广播外，主站向从站设备发送查询并希望有一个正常响应，主站查询中有可能产生 4 种事件： 从站接收查询，通讯正常处理信息，则返回一个正常响应事件。由于通讯出错， 从站不能接收

14、查询数据， 因而不返回响应。此时， 主站依靠处理程序给出查询超时 事件。若从站接收查询，发现有 CRC 通讯错误，并未返回响应，此时，依靠主机处理程序给出查询超时 事件。从机接收查询，无通讯错误，但无法处理 （ 如读不正确的功能码，不存在的寄存器地址，写寄存器 值超限 ） 时，向主机报告错误的性质。当主站发送了一个非法的消息帧给从站时，异常的数据响应就会产生。这个异常数据响应由从站地址、 功能码、 特征码和校验域组成。从站将接收的功能码的最高位（MSB）置为 1 时，说明此时为异常响应。所响应的特征码的含义：01H：表示从站接收到非法的功能码 02H：表示所请求的寄存器地址不在有效的寄存器地址

15、范围内 03H：表示数据不在寄存器所允许的范围内04H：表示没有所请求的数据注： CRC校验出错将不予响应主站下行字节数示例（ HEX）描述从站地址101从站地址为 01（十进制）功能码110写寄存器（定值）寄存器起始地址高字节12A起始地址为 2A5CH寄存器起始地址低字节15C寄存器个数高字节100写寄存器个数为 1 个寄存器个数低字节101- 5 -字节数102寄存器数据共 2 个字节寄存器数据高字节1A9写地址为 2A5CH寄存器的值为寄存器数据低字节18BA98BCRC1621F 39CRC 校验码微机保护装置通信协议 Modbus-RTU 文本从站上行字节数示例（ HEX）描述从站

16、地址101从站地址为 01功能码190功能码高位置 1特征码102寄存器地址不在有效的寄存器地址范围内CRC162CD C1CRC 校验码珠海恒瑞电力科技有限公司四、 应用示例41 读实时测量值读出保护装置实时测量的状态字、开入量、电流、线电压、功率、功率因数、频率。实时测量值地址从0000H 开始。以 EDPM-410为例。 其它类型的装置，具体参照各自的modbus地址表。主站下行字节数示例（ HEX）描述从站地址101从站地址为 01（十进制）功能码103读寄存器（实时测量值）寄存器起始地址200 00起始地址为 0000H寄存器个数200 0C读寄存器个数为 12 个CRC16245

17、CFCRC 校验码从站上行字节数示例（ HEX）描述从站地址101从站地址为 01（十进制）功能码103读寄存器（实时测量值）字节数118寄存器数据共 24 个字节第 1 个寄存器数据200 01状态字节、遥信字节 1第 2 个寄存器数据200 00遥信字节 2、遥信字节 3第 3 个寄存器数据201 F4A 相电流为 5.00A第 4 个寄存器数据201 F2B 相电流为 4.98A第 5 个寄存器数据201 F6C 相电流为 5.02A第 6 个寄存器数据200 64零序电流为 1.00A第 7 个寄存器数据227 60AB 线电压为 100.80V第 8 个寄存器数据227 0CBC 线

18、电压为 99.96V第 9 个寄存器数据21E 72三相有功功率为 779.4W第 10 个寄存器数据20E BF三相无功功率为 377.5W第 11 个寄存器数据203 84功率因数为 0.9第 12 个寄存器数据213 88频率CRC16276 4DCRC 校验码珠海恒瑞电力科技有限公司微机保护装置通信协议 Modbus-RTU 文本其中 状态字节：Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0Bit0 为 1 时，标识从站上电或复位，需要主站进行校时。Bit1 为 1 时，标识从站有新的 SOE事件，等待主站召唤；主站每次读取一条SOE报文。当 SOE事件均上送完毕后，

19、从站将状态字的 bit1 位清零。Bit2bit7 备用42 读定值读出保护装置定值。可以依据装置定值数量一次读完，也可以读一个或多个，根据读的个数来定。定值共 2 个区，每个区长度为 50 个字。地址从 0101H 0132H为 0区，从 0133H 0164H为 1 区。当前 区号地址为 0100H。以 EDPM-410为例。主站下行字节数示例（ HEX）描述从站地址101从站地址为 01（十进制）功能码103读寄存器寄存器起始地址201 01起始地址为 0101H寄存器个数200 21读寄存器个数为 33 个CRC162D5 EECRC 校验码从站上行字节数示例（ HEX）描述从站地址1

20、01从站地址为 01（十进制）功能码103读寄存器字节数142寄存器数据共 66 个字节第 1 个寄存器数据200 01控制字 1第 2 个寄存器数据200 00控制字 2第 3 个寄存器数据201 2C电动机额定电流定值为 3.00A第 4 个寄存器数据20B B8起动内速断定值为 30.00A第 5 个寄存器数据203 20起动后速断定值为 8.00A第 6 个寄存器数据200 00速断延时定值为 0.00S。2。第 32 个寄存器数据200 64CT 变比为 100第 33 个寄存器数据200 64PT 变比为 100CRC162XX XXCRC 校验码43 读取 SOE事件记录每条事件

21、记录由 6个字寄存器组成，每次可读取 1 条事件，其格式如下：序号内容字节数1状态字12时间标记（年低）1 个字节BCD码珠海恒瑞电力科技有限公司微机保护装置通信协议 Modbus-RTU 文本3时间标记（年高）1 个字节BCD码4时间标记（月）1 个字节BCD码5时间标记（日）1 个字节BCD码6时间标记（时）1 个字节BCD码7时间标记（分）1 个字节BCD码8时间标记（秒）1 个字节BCD码9时间标记（毫秒低）1 个字节BCD码10时间标记（毫秒高）1 个字节BCD码11事件类型代码1 个字节12事件遥信状态1 个字节其中：事件类型代码指示了 SOE的事件名称 事件遥信状态指示了事件发生

22、或事件返回，比如遥信合位，或者遥信分位。事件记录刷新命令寄存器地址为0200H；事件记录寄存器起始地址为 0201H；主站根据从站的状态寄存器的 SOE位来判断从站是否有新的 SOE事件，来进行 SOE事件读取， 主站接收后，需要向从站发事件记录刷新命令报文，即向事件记录刷新命令寄存器写入55 AA，从站收到后， 将下一条 SOE数据存入 0201H 地址开始的事件记录寄存器中并将事件记录刷新，待主站读取；若主站没有接收或没有正确接收事件记录报文，可以不写55 AA到从站事件记录刷新命令寄存器，从站将不刷新事件记录寄存器内容，这样主站可以重新读取事件记录。以 EDPM-410为例。431 读事

23、件记录寄存器主站下行字节数示例（ HEX）描述从站地址101从站地址为 01（十进制）功能码103读寄存器（事件记录）寄存器起始地址202 01起始地址为 0201H寄存器个数200 06读寄存器个数为 6（十进制）CRC16295 B0CRC 校验码从站上行字节数示例（ HEX）描述从站地址101从站地址为 01（十进制）功能码103读寄存器字节数10C寄存器数据共 12 个字节第 1 个寄存器数据202 20状态字节，年高第 2 个寄存器数据208 11年低，月第 3 个寄存器数据212 19日，时第 4 个寄存器数据205 21分， 秒第 5 个寄存器数据233 09毫秒第 6 个寄存器

24、数据203 01事件类型，遥信状态CRC162XX XXCRC 校验码珠海恒瑞电力科技有限公司微机保护装置通信协议 Modbus-RTU 文本432 写事件记录刷新命令寄存器主站下行字节数示例（ HEX）描述从站地址101从站地址为 01（十进制）功能码110写寄存器寄存器起始地址202 00起始地址为 0200H寄存器个数200 01写寄存器个数为 01（十进制）字节数102数据共 2 个字节寄存器数据255 AA写入刷新命令CRC1623A BFCRC 校验码从站上行字节数示例（ HEX）描述从站地址101从站地址为 01（十进制）功能码110读寄存器寄存器起始地址202 00起始地址为

25、0200H寄存器个数200 01寄存器个数为 1 个CRC16200 71CRC 校验码4 4 遥控继电器一次只能操作一个继电器，控制命令 FF00H遥合， 0000H遥分。 继电器号为 00 FF 时，用作复归。4.4.1 遥控主站下行字节数示例（ HEX）描述从站地址101从站地址为 1 （十进制）功能码105读寄存器（实时测量值）继电器号高字节100继电器号为 0000继电器号低字节100控制命令高字节1FFFF00H 值 遥合，0000H 值 遥分，其它值对线圈无效。控制命令低字节100CRC1628C 3ACRC 校验码从站响应返回的报文格式： 与主站发送的报文格式及数据内容完全相同

26、。从站上行字节数示例（ HEX）描述从站地址101从站地址为 1 （十进制）功能码105强制继电器继电器号高字节100继电器号为 0000继电器号低字节100控制命令高字节1FFFF00H 值 遥合，0000H 值 遥分，其它值对线圈无效。控制命令低字节100CRC1628C 3ACRC 校验码珠海恒瑞电力科技有限公司微机保护装置通信协议 Modbus-RTU 文本4.4.2 复归主站下行字节数示例（ HEX）描述从站地址101从站地址为 1 （十进制）功能码105强制继电器继电器号高字节100继电器号为 00FF继电器号低字节1FF控制命令高字节1FF控制命令低字节100CRC162BC 0

27、ACRC 校验码从站响应返回的报文格式： 与主站发送的报文格式及数据内容完全相同。从站上行字节数示例（ HEX）描述从站地址101从站地址为 1 （十进制）功能码105强制继电器继电器号高字节100继电器号为 00FF继电器号低字节1FF控制命令高字节1FF控制命令低字节100CRC162BC 0ACRC 校验码4 5 校时若采用广播校时命令须将从站地址当作0，广播命令时从站不返回上行命令。 任何写多个寄存器的命令而涉及到时钟寄存器， 从站将不予执行校时。 主站以 BCD码格式校对时间， 从站正确接到校时命令 后，将毫秒清零。时钟寄存器起始地址为0300H。若不采用广播校时，须仅以某一从站地址

28、进行校时，从站应答同写寄存器。 将从站时钟校准为 2008年 11月 1日 8时30分20秒 0毫秒。广播方式：主站下行字节数示例（ HEX）描述从站地址100从站地址为 00（广播地址）功能码110写寄存器（广播校时）寄存器起始地址203 00起始地址为 0300H寄存器个数200 04写寄存器个数为 4 个字节数108寄存器数据共 8 个字节第 1 个寄存器数据220 08年第 2 个寄存器数据211 01月，日第 3 个寄存器数据208 30时，分第 4 个寄存器数据220 00秒，无意义字节 0CRC162DC 4FCRC 校验码非广播方式：主站下行字节数示例（ HEX）描述从站地址101从站地址为 01功能码110写寄存器- 10 -寄存器起始地址203 00起始地址为 0300H寄存器个数200 04写寄存器个数为 4 个字节数108寄存器数据共 8 个字节第 1 个寄存器数据220 08年第 2 个寄存器数据211 01月，日第 3 个寄存器数据208 30时，分第 4 个寄存器数据220 00秒，无意义字节 0CRC1621D 4FCRC 校验码微机保护装置通信协议 Modbus-RTU 文本从站上行字节数示例