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多功能电力仪表 编辑

概述

多功能电力仪表是一种具有可编程测量、显示、数字通讯和电能脉冲变送输出等多功能智能仪表,能够完成电量测量、电能计量、数据显示、采集及传输,多功能电力仪表广泛应用变电站自动化、配电自动化、智能建筑、企业内部的电能测量、管理、考核。测量精度为0.5级,有可实现LED现场显示和远程RS-485数字接口通讯,采用MODBUS-RTU协议。适用于配电柜、智能楼宇。

技术参数

基本参数

性能
参数
输入测电压显示
网络

  
电 压
额定值
AC100V、400V(订货时请说明)
 
过负荷
持续:1.2倍 瞬时:2倍/10s
   
功耗
〈1VA(每相)
   
阻抗
〉300kΩ
   
电 流
额定值
AC1A、5A(订货时请说明)
 
过负荷
持续:1.2倍 瞬时:2倍/10s
   
功耗
〈0.4VA(每相)
   
阻抗
〈20MΩ
   
功能
有功、无功、视在功率,精度0.5级
 
功耗
≤5VA
 
环境
工作环境
-10~55℃

特性

测量:三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电网频率、有功电能、无功电能
计量:正反向有功电能,感性容性无功电能
显示:三排LED数码管显示,可视度高
通讯:RS485通讯,MODBUS-RTU协议
输出:2路电能脉冲输出(脉冲常数10000imp/kwh)
扩展:可直接从电流、电压互感器接入信号,现场可编程设置输入参数变比
配选:可附加模拟量4-20mA变送输出,开关量输入、开关量输出,上下限越限报警功能
用途:适用于各种进线回路、大容量配出电回路中电参数的完整监测和管理

功能特点

具有安装方便、接线简单、维护便利、工程量小、现场可编程设置输入参数等特点,并且能够完工控计算机的组网通信。

安装方法

1).在固定的配电柜上,选择合适的地方开一个开孔尺寸的安装孔。
2).取出仪表,松开定位螺丝,取下固定夹。
3).将仪表安装插入配电柜的仪表孔中。
4).插入仪表的固定夹,固定定位螺丝。
注:L-N为辅助电源 请按仪表外壳接线图正确接线!

辅助电源

多功能电力仪表具备通用的(AC/DC)开关电源输入接口,若不作特殊声明,提供的是220V(AC/DC)或110V(AC/DC)电源接口的标准产品,仪表极限的工作电源电压为AC/DC:80-270V,请保证所提供的电源适用于该系列产品,以上防止损坏产品。
A. 采用交流电源建议在火线一侧安装1A的保险丝。
B. 对于电力品质较差的地区中,建议在电源回路安装浪涌抑制器防止雷击,以及快速脉冲群抑制器。

输入信号

产品采用了每个测量通道单独采集的计算方式,保证了使用时完全一致、对称,其具有多种接线方式,适用于不同的负载形式。
说明:
A。 电压输入:输入电压应不高于产品的额定输入电压(100V或400V),否则应考虑使用PT,在电压输入端须安装1A 保险丝。
B.电流输入:标准额定输入电流为5A,大于5A的情况应使用外部CT。如果使用的CT上连有其它仪表,接线应采用串接方式,去除产品的电流输入连线之前,一定要先断开CT一次回路或者短接二次回路。建议使用接线排,不要直接接CT,以便于拆装。
C。要确保输入电压、电流相对应,相序一致,方向一致;否则会出现数值和符号错误!!(功率和电能)
D。 仪表输入网络的配置根据系统的CT个数决定,在2个CT的情况下,选择三相三线两元件方式;在3个CT的情况下,选择三相四线三元件方式。仪表接线、仪表编程中设置的输入网络NET应该同所测量的负载的接线方式一致,不然会导致仪表测量的电压或功率不正确。其中在三相三线中,电压测量和显示的为线电压;而在三相四线中,电压测量显示的为相电压。

使用方法

测量显示

多功能电力仪表可测量电网中的电力参数有:Ua、Ub、Uc(相电压);Uab、Ubc、Uea(线电压)Ia、Ib、Ic(电流);Pa、Pb、Pc、Ps(每相有功功率和总有功功率);Qa、Qb、Qc、Qs(每相无功功率和总无功功率);PFs(总功率因数);Ss(总视在功率);FR(频率)以及有功(无功)电能,所有的测量电量参数全部保存仪表内部的电量信息表中,通过仪表的数字通讯接口可访问采集这些数据。而对于不同的型号的仪表,其显示内容和方式却可能不一致,请参考具体的说明。
显示方式:
可设置XS1控制字用来编程设置通常状态下显示内容,XS1=0表示自动循环显示,1(三相电压),2(三相电流),3(有功功率、无功功率、功率因数),4(频率),5(有功电能信息),6(无功电能信息)。

编程操作

在编程操作下,仪表提供了设置(SET)、输入(INPT)、通讯(CONN)三大类输入设置菜单项目,采用LED显示的分层菜单结构管理方式:第1排LED显示第1层菜单信息;第2排LED显示第2层菜单信息,第3排LED提供第3层菜单信息。
键盘的编程操作采用四个按键的操作方式,即:左右移动键“←”、“→”,菜单进入或上回退“MENU”键、选择确定“ ” 来完成上述功能的的有操作。
MENU:在仪表测量显示的情况下,按该键盘进入编程模式,仪表提示密码:CODE,输入正确密码后,可对仪表进行编程、设置,仪表出厂时密码初始为0001;“MENU”另一个作用是在编程操作过程中,起上退作用。例如,在编程模式下,INPT-I.SCL-5下按“MENU”,仪表会显示INPT-I.SCL。
“→”、“←”,切换移动键实现菜单项目的切换或者数字量的增加或减少。例如,在菜单项目INPT-T.U-0001下按动“→”会变成INPT-T.U-0002,按住“→”、“←”不放可实现快速增/减功能。
“”选择后确认,并返回到上次菜单。
在编程方式退回到测量模式的情况下,仪表会提示“SAVE-YES”,选择“MENU”表示不保存退出,选择“ ”保存退出。
菜单的组织结构如下,用户可根据实际情况选择适当的编程设置参数。
第1层
第2层
第3层
描述
密码CODE
——
密码数据9999
当输入的密码正确时才可以进入编程
系统设置SET
显示DISP
0-6
选择显示项目分别为自动和显示项目
清电能CLR.E
——
确认后,电能清0.
 
信号输入
INPT
网络NET
N.3.4和N.3.3
选择测量信号的输入网络
编程设置字符含义对照表
使用要求:所有的仪表在第一次使用的时候,请检查仪表的参数周所在配电系统中需要的参数的一致性。例如,对于AC380V、200A/5A的线路中需要配置AC400V、200A/5A的仪表。用户也可以根据实际需要对仪表重新进行编程设置。同样一个表,对于400A/5A的线路中,只需要将仪表的CT变比“T.I”修改为80就可以了。在一般情况下,仪表后面的标签中都表注了仪表的类型参数和出厂设置参数。
在正确的配置仪表后,按照实际的要求对仪表进行正确的接线,对辅助电源、输入信号和输出信号按说明书操作说明中进行。

数字通讯

RS485通讯连接

提供串行异步半工RS458通讯接口,采用MOD-BUS-RTU协议,各种数据记息均可在通讯线路上传送。在一条线路上可以同时连接多达32个网络电力仪表,每个网络电力仪表均可以设定其通讯地址(Address No.),不同系列仪表的通讯接线端子号码不同,通讯连接应使用带有铜网的屏蔽双绞线,线径不小于0.5mm。布线时应使用通讯线远离强电电缆或其他强电场环境,推荐采用型网络的连接方工,不建议采用星形或其他的连接方式。

MODBUS/RTU通讯协议

MODBUS协议在一根通讯线上采用主从应答方式的通讯连接方式。首先,主计算机的信号寻址到一台唯一地址的终端设备(从机),然后,终端设备发也的应答信号以相反的方向传输给主机,即;在一根单独的通讯线上信号沿着相反的两个方向传输所有的通讯数据流(半双工的工作模式)。
MODBUS协议只允许在主机(PC,PLC等)和终端设备之间通讯,而不允许独立的终端设备之间的数据交换,这样各终端设备不会在它们初始化时占据通讯线路,而仅限于响应到达本机的查询信号。
主机查询:查询消息帧包括设备地址码、功能人码、数据信息码、校验码。地址码表明要选中的从机设备;功能代码告之被选中的从设备要执行何种功能,例如功能代码03或04是要求从设备读寄存器并返回它们的内容;数据段包含了从设备要执行功能的其它附加信息,如在读命令中,数据段的附加信息有从何寄存器开始读的寄存器数量;校验码用来检验一帧信息的正确性,为从设备提供了一种验证消息内容是否正确的方法,它采用CRC16的校准规则。
从机响应:如果从设备产生一正常的回应,在回应消息中有从机地址码、功能代码、数据信息码和CRC16校验码。数据信息码包括了从设备收集的数据:如寄存器值或状态。如果有错误发生,我们约定是从机不进行响应。
传输方式是指一个数据帧内一系列独立的数据结构以及用于传输数据的有限规则,下面定义了与MODBUS协议-RTU方式相兼容的传输方式。每个字节的位:1个起始位、8个数据位、(奇偶校验位)、1个停止位(有奇偶校验位时)或2个停止位(无奇偶校验位时)。
数据帧的结构:即:报文格式。
地址码
功能码
数据码
校验码
1个BYTE
1个BYTE
N个BYTE
2个BYTE
地址码在帧的开始部分,由一个字节(8位二进制码)组成,十进制为0~255,在我们的系统中只使用1~247,其它地址保留。这些位标明了用户指定的终端设备的地址,该设备将接收来自与之相连的主机数据。每个终端设备的地址必须是唯一的,仅仅被寻址到的终端会响应包含了该地址的查询。当终端发送回一个响应,响应中的从机地址数据告诉了主机哪台终端与之进行通信。
功能码告诉了被寻址到的终端执行何种功能。下表列出所支持的功能码,以及它们的意义和功能。
代码
意义
行为
08
电能数据复位
(清0)
将所操作的仪表的电能数据清0
数据码包含了终端执行特定功能所需要的数据或者终端响应查询时采集到的数据。这些数据的内容可能是数值、参考地址或者设置值。例如:功能域码告诉终端读取一个寄存器,数据域则需要反映明从哪个寄存器开始及读取多少个数据,而从机数据码回送内容则包含了数据长度和相应的数据。
校验码错误校验(CRC)域占用两个字节,包含了一个16位的二进制值。CRC值由传输设备计算出来,然后附加到数据帧上,接收设备在接收数据时重新计算CRC值,然后与接收到的CRC域中的值进行比较。如果这两个值不相等,就发生了错误。
生成一个CRC的流程为:
(1).预置一个16位寄存器为OFFFFH(16进制,全1),称之为CRC寄存器。
(2).把数据帧中的第一个字节的8位与CRC寄存器中的低字节进行异或运算,结果存回CRC寄存器。
(3).将CRC寄存器向右移一位,最高位填以0,最低位移出并检测。
(4).上一步中被移出的那一位如果为0:重复第三步(下一次移位);为1:将CRC寄存器与一个预设的固定值(0A001H)进行异或运算。
(5).重复第三点和第四步直到8次移位。这样处理完了一个完整的八位。
(6).重复第2步到第5步来处理下一个八位,直到所有的字节处理结束。
(7).最终CRC寄存器的值就是CRC的值。
通讯报文举例:1.读数据(功能码:03/04):这个功能可使用户获得终端设备采集、记录的数据,以及系统参数。主机一次请求采集的数据个数没有限制,但不能超出定义的地址范围。下面的例子是从终端设备地址为12(0CH)的从机上,读取3个数据Ia、Ib、Ic(数据帧中数据每个地址占用2个字,Ia的字地址为18(12H)开始,数据长度为6(06H)个字。字通讯方式。)查询数据帧(主机)
地址
命令
起始寄存器地址
(高位)
起始寄存器地址
(低位)
寄存器个数
(高位)
寄存器个数
(低位)
CRC16
低位
CEC16
高位
0CH
03H
00H
12H
00H
06H
64H
D0H
响应数据帧(从机)
地址
命令
数据长度
数据1~12
CRC16
低位
CRC16
低位
表明Ia=43556680H(213.4A)、Ib=43203040H(160.1A)、Ic=42DDCC80(110.8A).
预置数据(功能码:16):此功能允许用户改变多个寄存器的内容(需要强调的是所写入的数据为可写属性参数。个数不超过地址范围,下面的例子是写入电流变比为400A/5A=80通讯方式。
预置数据帧(主机)
地址
命令
起始寄存器地址
(高位)
起始寄存器地址
(低位)
寄存器个数
(高位)
寄存器个数
(低位)
字节
长度
写入
数据
CRC16
低位
CEC16
高位
响应数据帧(从机),表明数据已写入。
地址
命令
起始寄存器地址
(高位)
起始寄存器地址
(低位)
寄存器个数
(高位)
寄存器个数
(低位)
CRC16
低位
CEC16
高位
0CH
10H
00H
04H
00H
01H
41H
15H
MODBUS地址信息表:
地址
项目
1
字节
地址
说明
设置信息
0
MM
编程设置密码
0,1
2字节,1-9999
1
XS1
电量显示选择
2
电量显示方式,0-6
DZ
仪表地址
3
1字节,1-247
 
TXK
通讯控制字
9
见位地址说明
 
5
STATUS
状态
10,11
保留
电量信息
22、23
IC
C相电流
44、45、46、47
 
26、27
PB
B相有功功率
52、53、54、55
 
28、29
PC
C相有功功率
56、57、58、59
 
30、31
PS
总有功功率
60、61、62、63
 
32、33
QA
A相无功功率
64、65、66、67
 
34、35
QB
B相无功功率
68、69、70、71
 
36、37
QC
C相无功功率
72、73、74、75
 
38、39
QS
总无功功率
76、77、78、79
 
40、41
SS
总视在功率
80、81、82、83
 
42、43
PFS
功率因数
84、85、86、87
 
44、45
FRE
频率
88、89、90、91
 
电能信息
48、49
预留
预留
96、97、98、99
 
50、51
EQP
功电能
100、101、102、103
 
52、53
预留
预留
104、105、106、107
 
58、59
WQP
功电能
116、117、118、119
 
60、61
预留
预留
120、121、122、123
 
控制字部分
参数
意义
01-O.8.2
   
通讯速率
BIT1 BIT0
   
10-9.6k
   
11-4.8k
   
注:是采用4字节的二进进制的浮点数来表示一个数据电量,其数据格式和意义如下:
符号位:SIGN=0为正,SIGN=1为负。
指数部分:E=指数部分-126。
尾数部分:M=尾数部分补上最高位为1。
数据结果:REAL=SIGN×2×M/(256×65536)
例如:主机读电能数据,从地址表上可以知道电能(正有功吸收)地址为:(字节方式,兼容旧标准)
92(005CH)长度为4(0004H)
主机:01H 04H 00 5CH 00 04H 31 DBH
从机:01 04H 04H 50 80 00 00H EBH 6CH`其中50 80 00 00为有功电度(吸收)数据,EBH 6CH CRC16的低位和高位。
其大小:SIGN(符号位=0,正),指数EX=A1H-126=35,尾数:80 00 00H
结果:2×80,00 00H/100 00 00H=17179869184Wh=17179869kWh。

功能输出

电能计量和脉冲输出

提供电能计量,2路电能脉冲输出功能和RS485的数字接口来完成电能数据的显示和远传。仪表3排12位LED实现有功是能(正向)、无功电能(感性)1次侧数据的显示,右图中表示正向有功电能数据=369587.28kWh(度);集电级开路的光耦继电器的电能脉冲(电阻信号)实现有功电能(正向)和无功电能(反向)远传,采用远程的计算机终端、PLC、DI开关采集模块采集仪表的脉冲总数来实现电能累积计量。休用输出方式的输出还是电能的精度检验的方式(国家计量规程:标准表的脉冲误差比较方法)。

电气特性

集电极开关电压VCC≤48V、电流Iz≤50mA。

脉冲常数

3200imp/kWh脉冲速度最快不超过200mS。其意义为:当仪表累积1kWh时脉冲输出个数为N(3200)个,需要强调的是1kWh为电能的2次电能数据,在PT、CT的情况下,相对的N个脉冲数据对应1次侧电能为1kWh×电压变比PT×电流变比CT。

应用举例

PLC终端使用脉冲计数装置,假定在长度为t的一段时间内采集脉冲个数为N个,仪表输入为:10kV/100V、400A/5A, 则该时间段内仪表电能累积为:N/3200×100×80度电能。

注意事项

1、使用前,仪表需通电15分钟。
2、注意防止震动和冲击,不要在有超量灰尘和超量有害气体的地方使用。
3、输入导线不宜过长,如被测信号输入端较长时请试用双绞屏蔽线。
4、若信号伴随高频干扰,应在线里试用低频过滤器。
5、长时间存放未使用时,请每三个月通电一次不少于4小时。
6、长期保存应避开直射光线,宜存放在环境温度-25°C~55°C.
7、如仪表无显示,应先检查辅助电源,电压是否在范围内。
8、如显示不正常,检查输入信号是否正常及信号接线端是否拧紧。
9、除非PT有足够功率,否则不能使用PT信号同时作为辅助电源,以保证仪表正常工作。
10、CT回路中的电流接线端子螺丝务必拧紧,保证进/出线接触可靠,以免产生故障。
11、若要校验仪表,校验仪器应优于0.1级,才能保证校验精度。

概述

多功能电力仪表是一种具有可编程测量、显示、数字通讯和电能脉冲变送输出等多功能智能仪表,能够完成电量测量、电能计量、数据显示、采集及传输,多功能电力仪表广泛应用变电站自动化、配电自动化、智能建筑、企业内部的电能测量、管理、考核。测量精度为0.5级,有可实现LED现场显示和远程RS-485数字接口通讯,采用MODBUS-RTU协议。适用于配电柜、智能楼宇。

技术参数

基本参数

性能
参数
输入测电压显示
网络

  
电 压
额定值
AC100V、400V(订货时请说明)
 
过负荷
持续:1.2倍 瞬时:2倍/10s
   
功耗
〈1VA(每相)
   
阻抗
〉300kΩ
   
电 流
额定值
AC1A、5A(订货时请说明)
 
过负荷
持续:1.2倍 瞬时:2倍/10s
   
功耗
〈0.4VA(每相)
   
阻抗
〈20MΩ
   
功能
有功、无功、视在功率,精度0.5级
 
功耗
≤5VA
 
环境
工作环境
-10~55℃

特性

测量:三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电网频率、有功电能、无功电能
计量:正反向有功电能,感性容性无功电能
显示:三排LED数码管显示,可视度高
通讯:RS485通讯,MODBUS-RTU协议
输出:2路电能脉冲输出(脉冲常数10000imp/kwh)
扩展:可直接从电流、电压互感器接入信号,现场可编程设置输入参数变比
配选:可附加模拟量4-20mA变送输出,开关量输入、开关量输出,上下限越限报警功能
用途:适用于各种进线回路、大容量配出电回路中电参数的完整监测和管理

功能特点

具有安装方便、接线简单、维护便利、工程量小、现场可编程设置输入参数等特点,并且能够完工控计算机的组网通信。

安装方法

1).在固定的配电柜上,选择合适的地方开一个开孔尺寸的安装孔。
2).取出仪表,松开定位螺丝,取下固定夹。
3).将仪表安装插入配电柜的仪表孔中。
4).插入仪表的固定夹,固定定位螺丝。
注:L-N为辅助电源 请按仪表外壳接线图正确接线!

辅助电源

多功能电力仪表具备通用的(AC/DC)开关电源输入接口,若不作特殊声明,提供的是220V(AC/DC)或110V(AC/DC)电源接口的标准产品,仪表极限的工作电源电压为AC/DC:80-270V,请保证所提供的电源适用于该系列产品,以上防止损坏产品。
A. 采用交流电源建议在火线一侧安装1A的保险丝。
B. 对于电力品质较差的地区中,建议在电源回路安装浪涌抑制器防止雷击,以及快速脉冲群抑制器。

输入信号

产品采用了每个测量通道单独采集的计算方式,保证了使用时完全一致、对称,其具有多种接线方式,适用于不同的负载形式。
说明:
A。 电压输入:输入电压应不高于产品的额定输入电压(100V或400V),否则应考虑使用PT,在电压输入端须安装1A 保险丝。
B.电流输入:标准额定输入电流为5A,大于5A的情况应使用外部CT。如果使用的CT上连有其它仪表,接线应采用串接方式,去除产品的电流输入连线之前,一定要先断开CT一次回路或者短接二次回路。建议使用接线排,不要直接接CT,以便于拆装。
C。要确保输入电压、电流相对应,相序一致,方向一致;否则会出现数值和符号错误!!(功率和电能)
D。 仪表输入网络的配置根据系统的CT个数决定,在2个CT的情况下,选择三相三线两元件方式;在3个CT的情况下,选择三相四线三元件方式。仪表接线、仪表编程中设置的输入网络NET应该同所测量的负载的接线方式一致,不然会导致仪表测量的电压或功率不正确。其中在三相三线中,电压测量和显示的为线电压;而在三相四线中,电压测量显示的为相电压。

使用方法

测量显示

多功能电力仪表可测量电网中的电力参数有:Ua、Ub、Uc(相电压);Uab、Ubc、Uea(线电压)Ia、Ib、Ic(电流);Pa、Pb、Pc、Ps(每相有功功率和总有功功率);Qa、Qb、Qc、Qs(每相无功功率和总无功功率);PFs(总功率因数);Ss(总视在功率);FR(频率)以及有功(无功)电能,所有的测量电量参数全部保存仪表内部的电量信息表中,通过仪表的数字通讯接口可访问采集这些数据。而对于不同的型号的仪表,其显示内容和方式却可能不一致,请参考具体的说明。
显示方式:
可设置XS1控制字用来编程设置通常状态下显示内容,XS1=0表示自动循环显示,1(三相电压),2(三相电流),3(有功功率、无功功率、功率因数),4(频率),5(有功电能信息),6(无功电能信息)。

编程操作

在编程操作下,仪表提供了设置(SET)、输入(INPT)、通讯(CONN)三大类输入设置菜单项目,采用LED显示的分层菜单结构管理方式:第1排LED显示第1层菜单信息;第2排LED显示第2层菜单信息,第3排LED提供第3层菜单信息。
键盘的编程操作采用四个按键的操作方式,即:左右移动键“←”、“→”,菜单进入或上回退“MENU”键、选择确定“ ” 来完成上述功能的的有操作。
MENU:在仪表测量显示的情况下,按该键盘进入编程模式,仪表提示密码:CODE,输入正确密码后,可对仪表进行编程、设置,仪表出厂时密码初始为0001;“MENU”另一个作用是在编程操作过程中,起上退作用。例如,在编程模式下,INPT-I.SCL-5下按“MENU”,仪表会显示INPT-I.SCL。
“→”、“←”,切换移动键实现菜单项目的切换或者数字量的增加或减少。例如,在菜单项目INPT-T.U-0001下按动“→”会变成INPT-T.U-0002,按住“→”、“←”不放可实现快速增/减功能。
“”选择后确认,并返回到上次菜单。
在编程方式退回到测量模式的情况下,仪表会提示“SAVE-YES”,选择“MENU”表示不保存退出,选择“ ”保存退出。
菜单的组织结构如下,用户可根据实际情况选择适当的编程设置参数。
第1层
第2层
第3层
描述
密码CODE
——
密码数据9999
当输入的密码正确时才可以进入编程
系统设置SET
显示DISP
0-6
选择显示项目分别为自动和显示项目
清电能CLR.E
——
确认后,电能清0.
 
信号输入
INPT
网络NET
N.3.4和N.3.3
选择测量信号的输入网络
编程设置字符含义对照表
使用要求:所有的仪表在第一次使用的时候,请检查仪表的参数周所在配电系统中需要的参数的一致性。例如,对于AC380V、200A/5A的线路中需要配置AC400V、200A/5A的仪表。用户也可以根据实际需要对仪表重新进行编程设置。同样一个表,对于400A/5A的线路中,只需要将仪表的CT变比“T.I”修改为80就可以了。在一般情况下,仪表后面的标签中都表注了仪表的类型参数和出厂设置参数。
在正确的配置仪表后,按照实际的要求对仪表进行正确的接线,对辅助电源、输入信号和输出信号按说明书操作说明中进行。

数字通讯

RS485通讯连接

提供串行异步半工RS458通讯接口,采用MOD-BUS-RTU协议,各种数据记息均可在通讯线路上传送。在一条线路上可以同时连接多达32个网络电力仪表,每个网络电力仪表均可以设定其通讯地址(Address No.),不同系列仪表的通讯接线端子号码不同,通讯连接应使用带有铜网的屏蔽双绞线,线径不小于0.5mm。布线时应使用通讯线远离强电电缆或其他强电场环境,推荐采用型网络的连接方工,不建议采用星形或其他的连接方式。

MODBUS/RTU通讯协议

MODBUS协议在一根通讯线上采用主从应答方式的通讯连接方式。首先,主计算机的信号寻址到一台唯一地址的终端设备(从机),然后,终端设备发也的应答信号以相反的方向传输给主机,即;在一根单独的通讯线上信号沿着相反的两个方向传输所有的通讯数据流(半双工的工作模式)。
MODBUS协议只允许在主机(PC,PLC等)和终端设备之间通讯,而不允许独立的终端设备之间的数据交换,这样各终端设备不会在它们初始化时占据通讯线路,而仅限于响应到达本机的查询信号。
主机查询:查询消息帧包括设备地址码、功能人码、数据信息码、校验码。地址码表明要选中的从机设备;功能代码告之被选中的从设备要执行何种功能,例如功能代码03或04是要求从设备读寄存器并返回它们的内容;数据段包含了从设备要执行功能的其它附加信息,如在读命令中,数据段的附加信息有从何寄存器开始读的寄存器数量;校验码用来检验一帧信息的正确性,为从设备提供了一种验证消息内容是否正确的方法,它采用CRC16的校准规则。
从机响应:如果从设备产生一正常的回应,在回应消息中有从机地址码、功能代码、数据信息码和CRC16校验码。数据信息码包括了从设备收集的数据:如寄存器值或状态。如果有错误发生,我们约定是从机不进行响应。
传输方式是指一个数据帧内一系列独立的数据结构以及用于传输数据的有限规则,下面定义了与MODBUS协议-RTU方式相兼容的传输方式。每个字节的位:1个起始位、8个数据位、(奇偶校验位)、1个停止位(有奇偶校验位时)或2个停止位(无奇偶校验位时)。
数据帧的结构:即:报文格式。
地址码
功能码
数据码
校验码
1个BYTE
1个BYTE
N个BYTE
2个BYTE
地址码在帧的开始部分,由一个字节(8位二进制码)组成,十进制为0~255,在我们的系统中只使用1~247,其它地址保留。这些位标明了用户指定的终端设备的地址,该设备将接收来自与之相连的主机数据。每个终端设备的地址必须是唯一的,仅仅被寻址到的终端会响应包含了该地址的查询。当终端发送回一个响应,响应中的从机地址数据告诉了主机哪台终端与之进行通信。
功能码告诉了被寻址到的终端执行何种功能。下表列出所支持的功能码,以及它们的意义和功能。
代码
意义
行为
08
电能数据复位
(清0)
将所操作的仪表的电能数据清0
数据码包含了终端执行特定功能所需要的数据或者终端响应查询时采集到的数据。这些数据的内容可能是数值、参考地址或者设置值。例如:功能域码告诉终端读取一个寄存器,数据域则需要反映明从哪个寄存器开始及读取多少个数据,而从机数据码回送内容则包含了数据长度和相应的数据。
校验码错误校验(CRC)域占用两个字节,包含了一个16位的二进制值。CRC值由传输设备计算出来,然后附加到数据帧上,接收设备在接收数据时重新计算CRC值,然后与接收到的CRC域中的值进行比较。如果这两个值不相等,就发生了错误。
生成一个CRC的流程为:
(1).预置一个16位寄存器为OFFFFH(16进制,全1),称之为CRC寄存器。
(2).把数据帧中的第一个字节的8位与CRC寄存器中的低字节进行异或运算,结果存回CRC寄存器。
(3).将CRC寄存器向右移一位,最高位填以0,最低位移出并检测。
(4).上一步中被移出的那一位如果为0:重复第三步(下一次移位);为1:将CRC寄存器与一个预设的固定值(0A001H)进行异或运算。
(5).重复第三点和第四步直到8次移位。这样处理完了一个完整的八位。
(6).重复第2步到第5步来处理下一个八位,直到所有的字节处理结束。
(7).最终CRC寄存器的值就是CRC的值。
通讯报文举例:1.读数据(功能码:03/04):这个功能可使用户获得终端设备采集、记录的数据,以及系统参数。主机一次请求采集的数据个数没有限制,但不能超出定义的地址范围。下面的例子是从终端设备地址为12(0CH)的从机上,读取3个数据Ia、Ib、Ic(数据帧中数据每个地址占用2个字,Ia的字地址为18(12H)开始,数据长度为6(06H)个字。字通讯方式。)查询数据帧(主机)
地址
命令
起始寄存器地址
(高位)
起始寄存器地址
(低位)
寄存器个数
(高位)
寄存器个数
(低位)
CRC16
低位
CEC16
高位
0CH
03H
00H
12H
00H
06H
64H
D0H
响应数据帧(从机)
地址
命令
数据长度
数据1~12
CRC16
低位
CRC16
低位
表明Ia=43556680H(213.4A)、Ib=43203040H(160.1A)、Ic=42DDCC80(110.8A).
预置数据(功能码:16):此功能允许用户改变多个寄存器的内容(需要强调的是所写入的数据为可写属性参数。个数不超过地址范围,下面的例子是写入电流变比为400A/5A=80通讯方式。
预置数据帧(主机)
地址
命令
起始寄存器地址
(高位)
起始寄存器地址
(低位)
寄存器个数
(高位)
寄存器个数
(低位)
字节
长度
写入
数据
CRC16
低位
CEC16
高位
响应数据帧(从机),表明数据已写入。
地址
命令
起始寄存器地址
(高位)
起始寄存器地址
(低位)
寄存器个数
(高位)
寄存器个数
(低位)
CRC16
低位
CEC16
高位
0CH
10H
00H
04H
00H
01H
41H
15H
MODBUS地址信息表:
地址
项目
1
字节
地址
说明
设置信息
0
MM
编程设置密码
0,1
2字节,1-9999
1
XS1
电量显示选择
2
电量显示方式,0-6
DZ
仪表地址
3
1字节,1-247
 
TXK
通讯控制字
9
见位地址说明
 
5
STATUS
状态
10,11
保留
电量信息
22、23
IC
C相电流
44、45、46、47
 
26、27
PB
B相有功功率
52、53、54、55
 
28、29
PC
C相有功功率
56、57、58、59
 
30、31
PS
总有功功率
60、61、62、63
 
32、33
QA
A相无功功率
64、65、66、67
 
34、35
QB
B相无功功率
68、69、70、71
 
36、37
QC
C相无功功率
72、73、74、75
 
38、39
QS
总无功功率
76、77、78、79
 
40、41
SS
总视在功率
80、81、82、83
 
42、43
PFS
功率因数
84、85、86、87
 
44、45
FRE
频率
88、89、90、91
 
电能信息
48、49
预留
预留
96、97、98、99
 
50、51
EQP
功电能
100、101、102、103
 
52、53
预留
预留
104、105、106、107
 
58、59
WQP
功电能
116、117、118、119
 
60、61
预留
预留
120、121、122、123
 
控制字部分
参数
意义
01-O.8.2
   
通讯速率
BIT1 BIT0
   
10-9.6k
   
11-4.8k
   
注:是采用4字节的二进进制的浮点数来表示一个数据电量,其数据格式和意义如下:
符号位:SIGN=0为正,SIGN=1为负。
指数部分:E=指数部分-126。
尾数部分:M=尾数部分补上最高位为1。
数据结果:REAL=SIGN×2×M/(256×65536)
例如:主机读电能数据,从地址表上可以知道电能(正有功吸收)地址为:(字节方式,兼容旧标准)
92(005CH)长度为4(0004H)
主机:01H 04H 00 5CH 00 04H 31 DBH
从机:01 04H 04H 50 80 00 00H EBH 6CH`其中50 80 00 00为有功电度(吸收)数据,EBH 6CH CRC16的低位和高位。
其大小:SIGN(符号位=0,正),指数EX=A1H-126=35,尾数:80 00 00H
结果:2×80,00 00H/100 00 00H=17179869184Wh=17179869kWh。

功能输出

电能计量和脉冲输出

提供电能计量,2路电能脉冲输出功能和RS485的数字接口来完成电能数据的显示和远传。仪表3排12位LED实现有功是能(正向)、无功电能(感性)1次侧数据的显示,右图中表示正向有功电能数据=369587.28kWh(度);集电级开路的光耦继电器的电能脉冲(电阻信号)实现有功电能(正向)和无功电能(反向)远传,采用远程的计算机终端、PLC、DI开关采集模块采集仪表的脉冲总数来实现电能累积计量。休用输出方式的输出还是电能的精度检验的方式(国家计量规程:标准表的脉冲误差比较方法)。

电气特性

集电极开关电压VCC≤48V、电流Iz≤50mA。

脉冲常数

3200imp/kWh脉冲速度最快不超过200mS。其意义为:当仪表累积1kWh时脉冲输出个数为N(3200)个,需要强调的是1kWh为电能的2次电能数据,在PT、CT的情况下,相对的N个脉冲数据对应1次侧电能为1kWh×电压变比PT×电流变比CT。

应用举例

PLC终端使用脉冲计数装置,假定在长度为t的一段时间内采集脉冲个数为N个,仪表输入为:10kV/100V、400A/5A, 则该时间段内仪表电能累积为:N/3200×100×80度电能。

注意事项

1、使用前,仪表需通电15分钟。
2、注意防止震动和冲击,不要在有超量灰尘和超量有害气体的地方使用。
3、输入导线不宜过长,如被测信号输入端较长时请试用双绞屏蔽线。
4、若信号伴随高频干扰,应在线里试用低频过滤器。
5、长时间存放未使用时,请每三个月通电一次不少于4小时。
6、长期保存应避开直射光线,宜存放在环境温度-25°C~55°C.
7、如仪表无显示,应先检查辅助电源,电压是否在范围内。
8、如显示不正常,检查输入信号是否正常及信号接线端是否拧紧。
9、除非PT有足够功率,否则不能使用PT信号同时作为辅助电源,以保证仪表正常工作。
10、CT回路中的电流接线端子螺丝务必拧紧,保证进/出线接触可靠,以免产生故障。
11、若要校验仪表,校验仪器应优于0.1级,才能保证校验精度。
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