一、概述

三相電參數(shù)監(jiān)測模塊是一種具有可編程測量、數(shù)字通訊的多功能電力儀表,能夠完成電量測量、電能計量、電量采集及傳輸，可廣泛應(yīng)用變電站自動化，配電自動化、智能建筑、企業(yè)內(nèi)部的電能測量、管理、考核。測量精度為0.5級、實現(xiàn)遠程RS-485數(shù)字通訊接口，采用MODBUS-RTU通訊協(xié)議

二、技術(shù)參數(shù)

2.1 輔助電源：

三相電參數(shù)監(jiān)測模塊提供的是AC220V±10%電源接口的標(biāo)準產(chǎn)品，請保證所提供的電源適用于該系列的產(chǎn)品，以防止損壞產(chǎn)品。 注：采用交流供電時，建議在火線一側(cè)安裝1A保險絲。電力品質(zhì)較差時，建議在電源回路安裝浪涌抑制器防止雷擊，以及快速脈沖群抑制器。

2.2 輸入信號：
       三相電參數(shù)監(jiān)測模塊采用了每個測量通道單獨采集的計算方式，保證了使用時完全一致對稱，其具有多種接線方式。適用于不同的負載形式。
       2.2.1 電壓輸入：輸入電壓應(yīng)不高于產(chǎn)品的額定輸入電壓（100V或400V），否則應(yīng)考慮使用PT，在電壓輸入端須安裝1A保險絲。
       2.2.2 電流輸入：標(biāo)準額定輸入電流為5安，大于5安的情況應(yīng)使用外部CT。如果使用的CT上連有其它儀表，接線應(yīng)采用串接方式，去除產(chǎn)品的電流輸入連線之前，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。
       2.2.3 要確保輸入電壓、電流相對應(yīng)，順序一致，方向一致；否則會出現(xiàn)數(shù)值和符號錯誤！（功率和電能）
       2.2.4模塊接線、模塊編程中設(shè)置的輸入網(wǎng)絡(luò)NET應(yīng)該同所測量負載的接線方式一致，不然會導(dǎo)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(wǎng)的相電壓。

三、數(shù)字通訊

3.1 通訊說明

3.1.1網(wǎng)絡(luò)布局

三相電參數(shù)監(jiān)測模塊提供串行異步半工RS485通訊接口，采用MOD-BUS-RTU協(xié)議，各種數(shù)據(jù)信息均可在通訊線路上傳送。在一條485總線上可以同時連接多達32個儀表，每個儀表均可以設(shè)定其通訊地址（Address NO.），不同系列儀表的通訊接線端子號碼可能不同，通訊連接應(yīng)使用帶有銅 網(wǎng)的的屏蔽雙絞線，線徑不小于0.5mm2。布線時應(yīng)使用通訊線遠離強電電纜或其他強電場環(huán)境，推薦采用線型網(wǎng)絡(luò)的連接方式。線型連接，是將多臺儀表按照順序一個接一個地接入網(wǎng)絡(luò)。距離主機，一臺比一臺遠。適合測量點分布較為集中、未來又擴展需要的情況。不建議采用星形或其他的連接方式。

3.1.2連接到計算機

三相電參數(shù)監(jiān)測模塊在實驗室單機通訊比較簡單，因為距離較近、電磁環(huán)境較好，所以不必考慮過多因素，甚至在找不到雙絞線時可以隨便找兩條長度合適的導(dǎo)線臨時代替，也是可以的。但在工程上，要嚴格按照要求施工，以免日后造成麻煩。

上位機可以是電腦(PC)、PLC、數(shù)據(jù)采集器、RTU等，本章均以PC為例，其它類推。PC機沒有RS485接口，但都有RS232串行接口，因此要與儀表連接，就需要一個轉(zhuǎn)換裝置，這里推薦使用廠家配套的“RS232/RS485轉(zhuǎn)接器”。可將RS232串行接口直接轉(zhuǎn)換成RS485接口，與儀表相連。

要在與上位機連接的電纜屏蔽層的一端有效接地(保護地：大地、屏柜、機箱等)，應(yīng)避免兩點或者多點接地。儀表沒有保護接地端，且外殼是塑料，因此不必接地。但是，如果有金屬屏柜、箱盒，應(yīng)盡量安裝在其內(nèi)部，效果會更好。

注意：進行RS485電纜連接時，盡量使用雙色雙絞線，所有的“+”端接同一種顏色“-”端接另一種顏色。

3.1.3通訊規(guī)約

3.1.3.1引言

三相電參數(shù)監(jiān)測模塊提供與Modicon系統(tǒng)相兼容的ModBus通訊規(guī)約，這個通訊規(guī)約被廣泛作為系統(tǒng)集成的標(biāo)準。兼容RS-485/232C接口的可編程邏輯控制器ModBus通訊規(guī)約允許信息和數(shù)據(jù)在智能表與Modicon可編程邏輯控制器(PLC)，RTU、SCADA系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)和另外兼容ModBus通訊規(guī)約的系統(tǒng)之間進行有效傳遞。

3.1.3.2 ModBus基本規(guī)則

所有RS485通訊回路都應(yīng)遵照主/從方式。依照這種方式，數(shù)據(jù)可以在一個主站(如：PC)和32個子站之間傳遞；主站將初始化和控制在RS485通訊回路上傳遞的所有信息；任何一次通訊都不能從子站開始；在RS485回路上的所有通訊都以“信息幀”方式傳遞；如果主站或子站接收到含有未知命令的信息幀，則不予以響應(yīng)。“信息幀”就是一個由數(shù)據(jù)幀(每一個字節(jié)為一個數(shù)據(jù)幀)構(gòu)成的字符串(至多255個字節(jié))，由信息頭和發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)構(gòu)成標(biāo)準的異步串行數(shù)據(jù)，該通訊方式也與RTU通訊規(guī)約相兼容。 

3.1.3.3 通訊規(guī)約

當(dāng)通訊命令發(fā)送至儀器時，符合相應(yīng)的地址碼的設(shè)備接收通訊命令，并除去地址碼，讀取信息，如果沒有出錯，則執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)；然后把執(zhí)行結(jié)果返送給發(fā)送者。返送的信息中包括地址碼、執(zhí)行動作的功能碼、執(zhí)行動作后的數(shù)據(jù)以及錯誤校驗碼(CRC)。如果出錯就不發(fā)送任何信息。

信息幀格式

地址碼（ADD）

地址碼為每次通訊傳送的信息幀中的一個數(shù)據(jù)幀(8位)，從1到247。這個字節(jié)表明由用戶設(shè)定地址碼的子機將接收由主機發(fā)送來的信息。并且每個子機都有地址碼，并且響應(yīng)回送均以各自的地址碼開始。主機發(fā)送的地址碼表明將發(fā)送到的子機地址，而子機發(fā)送的地址碼表明回送的子機地址。

功能碼（CS）

功能碼是每次通訊傳送的信息幀中的第二個數(shù)據(jù)幀。ModBus通訊規(guī)約定義功能碼為1～127(01H～7FH)。智能電測表利用其中的一部分功能碼。作為主機請求發(fā)送，通過功能碼告訴子機執(zhí)行什么動作。作為子機響應(yīng)，子機發(fā)送的功能碼與主機發(fā)送來的功能碼一樣，并表明子機已響應(yīng)主機進行操作。如果子機發(fā)送的功能碼的高位是1(功能碼＞127)，則表明子機沒有響應(yīng)或出錯。

MODBUS部分功能碼

03H讀寄存器

三相電參數(shù)監(jiān)測模塊采用ModBus通訊規(guī)約，利用通訊命令，可以進行讀取點(保持寄存器或返回值輸入寄存器)。功能碼03H映射的數(shù)據(jù)區(qū)的保持和輸入寄存器值都是16位(2字節(jié))。這樣從智能表讀取的寄存器值都是2字節(jié)。一次多可讀取寄存器數(shù)是125。由于一些可編程控制器不用功能碼03H，所以功能碼03H被用作讀取點和返回值。子機響應(yīng)的命令格式是子機地址、功能碼、數(shù)據(jù)區(qū)及CRC碼。數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)都是每2個字節(jié)為一組的雙字節(jié)數(shù)，且高字節(jié)在前。

10H，寫多個點連續(xù)寄存器

主機利用這條命令把多點數(shù)據(jù)保存到智能電測表的存儲器。Modbus通訊規(guī)約中的寄存器指的是16位(即2字節(jié))，并且高位在前。這樣智能電測表的點都是二字節(jié)。用一條命令保存的大點數(shù)取決于子機。因為Modbus通訊規(guī)約允許多保存60個寄存器，這樣智能電測表允許一次多可保存60個寄存器。智能電測表的命令格式是子機地址、功能碼、數(shù)據(jù)區(qū)及CRC碼。

數(shù)據(jù)區(qū)（DATA）

數(shù)據(jù)區(qū)隨功能碼不同而不同。由主機發(fā)送的讀命令(03H)信息幀的數(shù)據(jù)區(qū)與子機應(yīng)答信息幀的數(shù)據(jù)區(qū)是不同的，由主機發(fā)送的寫命令(10H)信息幀的數(shù)據(jù)區(qū)與子機應(yīng)答信息幀的數(shù)據(jù)區(qū)是完全相同。數(shù)據(jù)區(qū)包含需要子機執(zhí)行什么動作或由子機采集的需要回送的信息。這些信息可以是數(shù)值、參考地址等等。例如，功能碼告訴子機讀取寄存器的數(shù)值，則數(shù)據(jù)區(qū)須包含要讀取寄存器的起始地址及讀取長度(寄存器個數(shù))。

錯誤校驗

冗余循環(huán)（CRC）包含2個字節(jié)，即16位二進制。CRC碼由發(fā)送端計算，放置于發(fā)送信息的尾部。接收端的設(shè)備再重新計算接收到信息的CRC碼，比較計算得到的CRC碼是否與接收到的相符，如果二者不相符，則表明出錯。

CRC碼的計算方法是，先預(yù)置16位寄存器全為“1”。再逐漸把每8位數(shù)據(jù)信息進行處理。在進行CRC碼計算時只用8位數(shù)據(jù)位，起始位及停止位，如有奇偶校驗位的話也包括奇偶校驗位，都不參與CRC碼計算。

在計算CRC碼時，8位數(shù)據(jù)與寄存器的數(shù)據(jù)相異或，得到的結(jié)果向低位移一位，用0填補高位。再檢查移出來的低位，如果低位為1，把寄存器的內(nèi)容與預(yù)置數(shù)相異或，如果低位為0，不進行異或運算。

這個過程一直重復(fù)8次。第8次移位后，下一個8位再與現(xiàn)在寄存器的內(nèi)容相異或，這個過程與上以上一樣重復(fù)8次。當(dāng)所有的數(shù)據(jù)信息處理完后，后寄存器的內(nèi)容即為CRC碼值。

4.2通訊報文舉例

例如：儀表地址1

1.請求電壓數(shù)據(jù)（功能碼03H）

         請求幀：01 03 00 00 00 01 84 0A

         響應(yīng)幀：01 03 02 54 E8 86 CA

         說明：此時儀表測量的二次側(cè)電壓217.36V。

請求電流數(shù)據(jù)（功能碼03H）

         請求幀：01 03 00 03 00 01 74 0A

         響應(yīng)幀：01 03 02 13 95 75 1B

         說明：此時儀表測量的二次側(cè)電流5.013A。

2.修改電壓變比PT（功能碼10H）

         請求幀：01 10 00 15 00 01 02 00 64 A5 7E

         響應(yīng)幀：01 10 00 15 00 01 10 0D

         說明：將PT值修改為100。

修改電流變比CT（功能碼10H）

         請求幀：01 10 00 16 00 01 02 00 C8 A5 30

         響應(yīng)幀：01 10 00 16 00 01 E0 0D

         說明：將CT值修改為200。

4.4 MODBUS-RTU通訊地址信息表及報文舉例

六、常見問題及解決方案

1）儀表沒有回送數(shù)據(jù)

答：首先確保儀表的通訊設(shè)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(xiàn)場多塊儀表通訊都沒有數(shù)據(jù)回送，檢測現(xiàn)場通訊總線的連接是否準確可靠，RS485轉(zhuǎn)換器是否正常。如果只有單塊或者少數(shù)儀表通訊異常，也要檢查相應(yīng)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(shù)據(jù)不準確

答：請仔細閱讀通訊地址表中關(guān)于數(shù)據(jù)存放地址和存放格式的說明，并確保按照相應(yīng)的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。推薦客戶去經(jīng)銷商索要下載MODBUS-RTU通訊協(xié)議測試軟件MODSCAN，該軟件遵循標(biāo)準的MODBUS-RTU通訊協(xié)議，并且數(shù)據(jù)可以按照整型、浮點型、16進制等格式顯示，能夠直接與儀表顯示數(shù)據(jù)比。

2、關(guān)于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(jīng)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面顯示，只有在反向送電情況下有功功率數(shù)據(jù)有不對現(xiàn)象，一般使用情況下有功數(shù)據(jù)是正確的。如果有功電能符號為負，有可能電流進出線接錯，當(dāng)然相序接錯也會導(dǎo)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(wǎng)值，如果表內(nèi)設(shè)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(dǎo)致儀表電量顯示不準確。表內(nèi)電壓電流的量程出廠后不容許修改。接線網(wǎng)絡(luò)可以按照現(xiàn)場實際接法修改，但編程菜單中接線方式的設(shè)置應(yīng)與實際接線方式一致，否則也將導(dǎo)致錯誤的顯示信息。

3、關(guān)于電能數(shù)據(jù)不準確

答：儀表的電能累加是基于對功率的測量，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(xiàn)場使用至多出現(xiàn)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(jīng)加到儀表的輔助電源端子，超過規(guī)定范圍的輔助電源電壓可能會損壞儀表，并且不能恢復(fù)?？梢允褂萌f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(lián)系本公司技術(shù)服務(wù)部。

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