ICS27.180CCSF19中国化学与物理电源行业协会团体标准T/CIAPS0007—20202020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三相储能变流器上位机Modbus监控协议ModbuscommunicationprotocolsbetweenThree-phasepowerconversionsystemandsupervisingsystem全国团体标准信息平台T/CIAPS0007—2020I目次目次..............................................................................................................................................I前言............................................................................................................................................II1范围.............................................................................................................................................12规范性引用文件.........................................................................................................................13术语和定义.................................................................................................................................14总则.............................................................................................................................................15物理层.........................................................................................................................................25.1接口定义.............................................................................................................................25.2通信配置.............................................................................................................................25.2.1RS485...............................................................................................................................25.2.2Ethernet...........................................................................................................................25.3通信方式.............................................................................................................................26信息地址.....................................................................................................................................26.1输入状态地址.....................................................................................................................26.2模拟量地址.........................................................................................................................46.3单个寄存器地址.................................................................................................................76.4多个寄存器地址.................................................................................................................8附录A（规范性附录）ModbusRTU指令...........................................................................9附录B（规范性附录）ModbusTCP/IP指令....................................................................12全国团体标准信息平台T/CIAPS0007—2020II前言本标准按照GB/T1.1-2020给出的规则起草。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、南方电网综合能源股份有限公司。本标准参与起草单位：国网浙江综合能源服务有限公司、浙江华云信息科技有限公司、浙江南都电源动力股份有限公司、上海电器设备检测所有限公司、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、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、银隆新能源股份有限公司、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、阳光电源股份有限公司、深圳市力通威电子科技有限公司、威胜集团有限公司、UL美华认证有限公司、中国葛洲坝集团装备工业有限公司、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、郑海兴、聂建波、孙燕军、宋振中、刘双宇、王炯耿、陈威、史运伟、吴胜兵、杨惠坤、徐旻、周刚、兰云鹏、张涛、李迎春、孙华、杜毅、资志翔、胡龙文、郭子健、刘克勤、张涛、李旭、方刚、任远航、黄慧金、仇成丰、董雪姬、栾淑利、李华栋、未勇刚、黎朝晖、乐艳飞、付明志、李东坪、周俊。全国团体标准信息平台T/CIAPS0007—20201三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。3.2上位机hostcomputer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。全国团体标准信息平台T/CIAPS0007—202025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5.2.1RS485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；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。5.2.2Ethernet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。全国团体标准信息平台T/CIAPS0007—20203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33过载告警0—正常1—异常34IGBT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41BMS系统故障0—正常1—异常42BMS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56BMS通信故障0—正常1—异常全国团体标准信息平台T/CIAPS0007—20204表2故障量查询（续）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ASCII20不足10个字符则以零填充通用10-14设备硬件版本ASCII10不足10个字符则以零填充15-19设备软件版本ASCII1020-24触摸屏版本ASCII1025-39厂家信息ASCII30不足30个字符则以零填充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℃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预留全国团体标准信息平台T/CIAPS0007—20205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精度系数有效，与精度系数对应可设置为1/0.1/0.01kVA110可放功率UINT16111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INT16全国团体标准信息平台T/CIAPS0007—20206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153U相负载量UINT16%三相四线制154V相负载量UINT16%155W相负载量UINT16%156U相PF值INT160.01157V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：待机；6：故障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210-229电池组2同电池组1230-249电池组3同电池组1250-269电池组4同电池组1全国团体标准信息平台T/CIAPS0007—20207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1290-309电池组6同电池组1310-329电池组7同电池组1330-349电池组8同电池组1350-369电池组9同电池组1370-389电池组10同电池组1390-409电池组11同电池组1410-429电池组12同电池组1430-449电池组13同电池组1450-469电池组14同电池组1470-489电池组15同电池组1490-509电池组16同电池组1510-529电池组17同电池组1530-549电池组18同电池组1550-569电池组19同电池组1570-589电池组20同电池组1590-609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UINT160：关机；1：开机1自动离并网模式UINT160-关闭1-开启2整机运行模式UINT160-并网1-离网2-VSG3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UINT160：固定无功功率；1：固定功率因数6功率因数INT160.017无功功率设置INT161kvar（正：输出容性无功，负：输出感性无功）8VSG输出额定电压UINT161V全国团体标准信息平台T/CIAPS0007—20208表8参数设置（续）偏移地址意义数据类型备注（单位）9VSG输出额定频率UINT161Hz10VSG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）11VSG无功设置值INT161kvar（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）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全国团体标准信息平台T/CIAPS0007—20209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：全国团体标准信息平台T/CIAPS0007—202010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xxxxxxxxxxxx全国团体标准信息平台T/CIAPS0007—202011A.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xxxx0x80xx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02非法的数据地址03非法的数据值04服务故障全国团体标准信息平台T/CIAPS0007—202012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2Byte0：MODBUS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：全国团体标准信息平台T/CIAPS0007—202013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……xxXx全国团体标准信息平台T/CIAPS0007—202014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)：全国团体标准信息平台T/CIAPS0007—202015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xx0x80xx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服务故障全国团体标准信息平台