《三相储能变流器上位机Modbus监控协议》

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中国化学与物理电源行业协会团体标准

T/CIAPSxxx—xxxx

三相储能变流器

上位机Modbus监控协议

Modbuscommunicationprotocolsbetween

Three-phasepowerconversionsystemandsupervisingsystem

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XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

发布

T/CIAPSxxxx-xxxx

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Modbus

3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

三相储能变流器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，其电网接口处的电压为三相电。

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。

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T/CIAPSxxxx-xxxx

5物理层

5.1接口定义

上位机与储能变流器（PCS）通过RS485或Ehternet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等；

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。

2

T/CIAPSxxxx-xxxx

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电池过压保护0—正常1—异常

5电池低压告警0—正常1—异常

6电池低压保护0—正常1—异常

7直流过流0—正常1—异常

8直流保险丝断开0—正常1—异常

9-15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

33IGBT过温0—正常1—异常

34机内过温0—正常1—异常

35风机故障0—正常1—异常

36防雷器故障0—正常1—异常

37急停故障0—正常1—异常

38外部急停故障0—正常1—异常

39驱动故障0—正常1—异常

40BMS系统故障0—正常1—异常

41BMS干接点故障0—正常1—异常

42过载告警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

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

3

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表2故障量查询（续）

偏移地址意义备注

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不足10个字符则以零填充通用

20-24触摸屏版本ASCII*10

25-39厂家信息ASCII*30不足30个字符则以零填充

针对部分遥测或参数设置

有效，可整定为3个档：

40精度系数UINT16

1/0.1/0.01。

本模拟量精度为0.01

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

0-待机

100PCS运行状态UINT161-运行

2-故障

101总充电量UINT320.1kWh

102总放电量UINT320.1kWh

103散热器温度INT160.1℃

104-109预留

精度系数有效，与精度系

110可用功率UINT16数对应可设置为

1/0.1/0.01kVA

4

T/CIAPSxxxx-xxxx

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

111当日充电量UINT16精度系数有效，与精度系

数对应可设置为

112当日放电量UINT16

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

0.1V

130U相电网电压/UV电网线电压UINT16

三相三线制：

131V相电网电压/VW电网线电压UINT160.1V相电压

132W相电网电压/WU电网线电压UINT160.1V三相四线制：

133U相输出电压/UV输出线电压UINT160.1V线电压

134V相输出电压/VW输出线电压UINT160.1V

135W相输出电压/WU输出线电压UINT160.1V

136U相输出电流UINT16精度系数有效，与精度系

137V相输出电流UINT16数对应可设置为

138W相输出电流UINT161/0.1/0.01A

精度系数有效，与精度系

139输出视在功率UINT16数对应可设置为1/0.1/0.01

kVA

精度系数有效，与精度系

140输出有功功率INT16数对应可设置为

1/0.1/0.01kW通用

精度系数有效，与精度系

141输出无功功率INT16数对应可设置为

1/0.1/0.01kVar

142离网频率UINT160.01Hz

143电网频率UINT160.01Hz

144交流漏电流UINT160.1A

145总PF值INT160.01

146总负载量UINT16%

147U相输出视在功率UINT16

精度系数有效，与精度系

148V相输出视在功率UINT16

数对应1/0.1/0.01kVA

149W相输出视在功率UINT16

150U相输出有功功率INT16

精度系数有效，与精度系

151V相输出有功功率INT16

数对应1/0.1/0.01kW三相四线制

152W相输出有功功率INT16

153U相负载量UINT16%

154V相负载量UINT16%

155W相负载量UINT16%

156U相PF值INT160.01

5

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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

157V相PF值INT160.01

158W相PF值INT160.01

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UINT160.1V

精度系数有效，与精度系数对应可设置为

181直流电流INT16

1/0.1/0.01A

精度系数有效，与精度系数对应可设置为

182直流功率INT16

1/0.1/0.01kW

183-189预留

0：初始状态

1：正常状态

2：禁充

190BMS系统状态UINT163：禁放

4：报警；

5：故障；

6：待机

191电池组总电压UINT160.1V

192电池组总电流INT160.1A

193电池组SOCUINT160.1%

194电池组SOHUINT160.1%

电池组1

195充电限制电流UINT160.1A

196放电限制电流UINT160.1A

197充电限制电压UINT160.1V

198放电限制电压UINT160.1V

199充电可用电量UINT160.1kWh

200放电可用电量UINT160.1kWh

201单体最高电压UINT160.001V

202单体最低电压UINT160.001V

203单体最高温度INT160.1℃

204单体最低温度INT160.1℃

205-209预留

210-219电池组2同电池组1

220-239电池组3同电池组1

240-259电池组4同电池组1

260-279电池组5同电池组1

280-299电池组6同电池组1

300-319电池组7同电池组1

320-339电池组8同电池组1

6

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表7直流侧数据（续）

偏移地址意义数据类型备注（单位）

340-359电池组9同电池组1

360-379电池组10同电池组1

380-399电池组11同电池组1

400-419电池组12同电池组1

420-439电池组13同电池组1

440-459电池组14同电池组1

450-469电池组15同电池组1

470-499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，相关参数设备见表

8。

表8参数设置

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运行模式UINT160：恒功率；1：恒流

精度系数有效，与精度系数对应可设置为

1/0.1/0.01kW

2有功功率设置INT16

（运行模式为恒功率模式时有效，正为放电，

负为充电）

精度系数有效，与精度系数对应可设置为

3恒流模式电流INT161/0.1/0.01A

（运行模式为恒流模式时有效）

4无功运行模式UINT160：固定无功功率；1：固定功率因数

5功率因数INT160.01

1kvar

6无功功率设置INT16

（正：输出容性无功，负：输出感性无功）

7-19预留

注：表中所列地址与实际信息帧中的相同,不再进行偏移或其它转换。

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，地址及相应系统时间

情况见表9。

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表9系统时间设置

类别地址意义数据类型备注（单位）

100系统时间设置-年UINT162000~2099

101系统时间设置-月UINT161~12

系统时间设102系统时间设置-日UINT16注意闰年，大小月

置103系统时间设置-时UINT160~23

104系统时间设置-分UINT160~59

105系统时间设置-秒UINT160~59

注：表中所列地址与实际信息帧中的相同,不再进行偏移或其它转换。

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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

高字节低字节高字节低字节低字节高字节

xx02

xxxxxxxxxxxx

从机回复(16进制)，如表A.2所示：

表A.2

第1组第N组

地址功能字节数…CRC校验

信号点信号点

低字节高字节

xx02xxxx…xx

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

高字节低字节高字节低字节低字节高字节

xx03

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

高字节低字节……高字节低字节低字节高字节

xx03xx

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：

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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

xx04

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

高字节低字节……高字节低字节低字节高字节

xx04xx

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

高字节低字节高字节低字节低字节高字节

xx06

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

高字节低字节高字节低字节低字节高字节

xx06

xxxxxxxxxxxx

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

地功寄存器设置起始地寄存器设置数字节寄存

寄存器设定值CRC校验

址能址量数器….

高字低字高字低字高字

高字节低字节…

xx10节节节节节

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

高字节低字节高字节低字节低字节高字节

xx10

xxxxxxxxxxxx

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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

xxxx|0x80xx

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非法的功能码服务器不了解功能码

02非法的数据地址与请求有关

03非法的数据值与请求有关

04服务故障储能变流器通讯模块在执行过程中无法取出数据故障

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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

MODBUS请求响应事务处理的识服务器从接收的请求

事务元标识符2Byte客户机启动

别码中重新复制

服务器从接收的请求

协议标识符2Byte0：MODBUS协议客户机启动

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

串行链路或其它总线上连接的服务器从接收的请求

单元标识符1Byte客户机启动

远程从站的识别码中重新复制

报文头为7个字节长：

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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

高字节低字节高字节低字节

02

xxxxxxXx

响应PDU：

表B.3

第1组第N组

功能字节数…

信号点信号点

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