配电柜智能仪表ACRXXXE((F)K)通讯协议

1 通讯

在本章主要讲述如何利用软件通过通讯口来操控该系列仪表。本章内容的掌握需要您具有MODBUS协议的知识储备并且通读了本册其它章节所有内容，对本产品功能和应用概念有较全面了解。

本章内容包括：MODBUS协议简述，通讯应用格式详解，本机的应用细节及参量地址表。 1.1

MODBUS协议简述

ACRXXXE/K/FK系列仪表使用的是MODBUS-RTU通讯协议，MODBUS协议详细定义了校验码、数据序列等，这些都是特定数据交换的必要内容。MODBUS协议在一根通讯线上使用主从应答式连接（半双工），这意味着在一根单独的通讯线上信号沿着相反的两个方向传输。首先，主计算机的信号寻址到一台唯一的终端设备（从机），然后，终端设备发出的应答信号以相反的方向传输给主机。

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。 1.2

查询—回应周期

1.2.1 查询

查询消息中的功能代码告知被选中的从设备要执行何种功能。数据段包含了从设备要执行功能的任何附加信息。例如功能代码03是要求从设备读保持寄存器并返回它们的内容。数据段必须包含要告之从设备的信息：从何寄存器开始读及要读的寄存器数量。错误检测域为从设备提供了一种验证消息内容是否正确的方法。

1.2.2 回应

如果从设备产生一正常的回应，在回应消息中的功能代码是在查询消息中的功能代码的回应。数据段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，功能代码将被修改以用于指出回应消息是错误的，同时数据段包含了描述此错误信息的代码。错误检测域允许主设备确认消息内容是否可用。 1.3

传输方式

传输方式是指一个数据帧内一系列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，最小的有效位先发送  无奇偶校验位  1个停止位

错误检测：CRC(循环冗余校验) 1.4

协议

当数据帧到达终端设备时，它通过一个简单的“端口”进入被寻址到的设备，该设备去掉数据帧的“信封”（数据头），读取数据，如果没有错误，就执行数据所请求的任务，然后，它将自己生成的数据加入到取得的“信封”中，把数据帧返回给发送者。返回的响应数据中包含了以下内容：终端从机地址(Address)、被执行了的命令(Function)、执行命令生成的被请求数据(Data)和一个校验码(Check)。发生任何错误都不会有成功的响应，或者返回一个错误指示帧。 1.4.1 数据帧格式

Address Function 8-Bits 1.4.2 地址（Address）域

地址域在帧的开始部分，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便告诉了主机哪台终端正与之进行通信。

1.4.3 功能（Function）域

功能域代码告诉了被寻址到的终端执行何种功能。下表列出了该系列仪表用到的功能码，以及它们的意义和功能。

代码 03 16 意义 读数据寄存器 预置多寄存器 行为 获得一个或多个寄存器的当前二进制值 设定二进制值到一系列多寄存器中(不对ACRXXXE开放) 8-Bits Data Check N ×8-Bits 16-Bits

1.4.4 数据(Data)域

数据域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，数据域则需要指明从哪个寄存器开始及读取多少个数据，内嵌的地址和数据依照类型和从机之间的不同内容而有所不同。

1.4.5 错误校验(Check)域

该域允许主机和终端检查传输过程中的错误。有时，由于电噪声和其它干扰，一组数据在从一个设备传输到另一个设备时在线路上可能会发生一些改变，出错校验能够保证主机或者终端不去响应那些传输过程中发生了改变的数据，这就提高了系统的安全性和效率，错误校验使用了16位循环冗余的方法（CRC16）。 1.5

错误检测的方法 / Method for check

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。

CRC运算时，首先将一个16位的寄存器预置为全1，然后连续把数据帧中的每个字节中的8位与该寄存器的当前值进行运算，仅仅每个字节的8个数据位参与生成CRC，起始位和终止位以及可能使用的奇偶位都不影响CRC。在生成CRC时，每个字节的8位与寄存器中的内容进行异或，然后将结果向低位移位，高位则用“0”补充，最低位（LSB）移出并检测，如果是1，该寄存器就与一个预设的固定值（0A001H）进行一次异或运算，如果最低位为0，不作任何处理。 上述处理重复进行，直到执行完了8次移位操作，当最后一位（第8位）移完以后，下一个8位字节与寄存器的当前值进行异或运算，同样进行上述的另一个8次移位异或操作，当数据帧中的所有字节都作了处理，生成的最终值就是CRC值。

生成一个CRC的流程为：

1 2

预置一个16位寄存器为0FFFFH（全1），称之为CRC寄存器。

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。

将CRC寄存器向右移一位，最高位填以0，最低位移出并检测。

如果最低位为0：重复第三步（下一次移位）；如果最低位为1：将CRC寄存器与一个预设的固定值（0A001H）进行异或运算。

重复第三步和第四步直到8次移位。这样处理完了一个完整的八位。 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。 最终CRC寄存器的值就是CRC的值。

3 4

5 6 7

此外还有一种利用预设的表格计算CRC的方法，它的主要特点是计算速度快，但是表格需要较大的存储空间，该方法此处不再赘述，请参阅相关资料。

1.6

通讯应用格式祥解

本节所举实例将尽可能的使用如图所示的格式，（数字为16进制）。 Addr 01H Fun 03H Data start Data start Data #of Data #of CRC16 lo reg hi reg lo regs hi regs lo 00H 00H 00H 03H 05H CRC16hi CBH Addr：从机地址 Fun：功能码

Data start reg hi：数据起始地址 寄存器高字节 Data start reg lo：数据起始地址 寄存器低字节 Data #of reg hi：数据读取个数 寄存器高字节 Data #of reg lo：数据读取个数 寄存器低字节 CRC16 Hi: 循环冗余校验 高字节

CRC16 Lo: 循环冗余校验 低字节

1.6.1 读数据（功能码03）

 查询数据帧

此功能允许用户获得设备采集与记录的数据及系统参数。主机一次请求的数据个数没有，

但不能超出定义的地址范围。

下面的例子是从01号从机读3个采集到的基本数据（数据帧中每个地址占用2个字节）UA、UB、UC，其中UA的地址为0025H, UB的地址为0026H, UC的地址为0027H。 Addr 01H  响应数据帧

响应包含从机地址、功能码、数据的数量和CRC错误校验。

下面的例子是读取UA、UB、UC (UA=082CH，UB=082AH，UC=082CH的响应。 Addr 01H Fun 03H Byte count 06H Data1 hi Data1 lo D ata2 hi Data2 lo Data3 hi Data3 lo CRC16 CRC16 lo hi 08H 2CH 08H 2AH 08H 2CH 94H 4EH Fun 03H Data start Datastart Addr hi 00H Addr lo 25H Data#of regs hi 00H Data #of regs lo 03H 14H 00H CRC16 lo CRC16 hi

1.6.2 预置多寄存器（功能码16，不对ACRXXXE开放）

 查询数据帧 /

功能码16允许用户改变多个寄存器的内容，该仪表中系统参数、开关量输出状态等可用此功能号写入。 主机一次最多可以写入16个(32字节)数据。

下面的例子是预置ACR220EK、ACR320EFK及ACR420EK地址都为1时同时输出开关量Do1和Do2。 ACR220EK： Addr Fun 01H 10H ACR420EK： Addr Fun 01H 10H ACR320EFK： Addr Fun 01H 10H

 响应数据帧

对于预置单寄存器请求的正常响应是在寄存器值改变以后回应机器地址、功能号、数据起始地址、数据个数(ACR320EFK为数据字节数)、CRC校验码。如图。 ACR220EK和ACR420EK： Addr 01H Fun 10H Data start reg hi Data start reg lo 00H 22H Data #of Data #of CRC16 lo CRC16 hi regs hi regs lo 00H 01H A1H C3H Data Start Data start Data #of Data #of CRC Bytecount Value hi Value lo CRC hi reg hi reg lo regs hi regs lo lo 00H 05H 00H 01H 02 H 00H C0H A6H 55H Data Start Data start Data #of Data #of Bytecount Value hi Value lo CRC lo CRC hi reg hi reg lo regs hi regs lo 00H 22H 00H 01H 02 H C0H 00H F0H D2H Data Start Data start Data #of Data #of Bytecount Value hi Value lo CRC lo CRC hi reg hi reg lo regs hi regs lo 00H 22H 00H 01H 02 H 30H 00H B4H D2H ACR320EFK： Addr 01H

1.7 ACRXXXE的应用细节及参量地址表 /

该系列测量值用Modbus-RTU 通讯规约的03号命令读出。

通讯值与实际值之间的对应关系如下表：（约定Val_t为通讯读出值，Val_s为实际值） 适用参量 电压值UA、UB、UC 电流值IA、IB、IC 对应关系 Val_s＝（Val_t /10000）*（10^DPT） Val_s＝（Val_t /10000）*（10^DCT） 单位 伏(V) 安培（A） 瓦（W）、 乏（Var） Fun 10H Data start reg Data #of Data #of Data start reg lo CRC16 lo CRC16 hi hi regs hi regs lo 00H 05H 00H 01H 11H C8H sign功率值PA、 PB、 PC、P、 QA、 Val_s＝（-1） （Val_t /10000）*QB、QC、Q （10^DPQ）

电度量一次侧值EpI、 EpE、EqL、EqC 功率因数值PFA、PFB、PFC、PFS 频率FR Val_s＝Val_t*PT*CT 瓦时（wh） 乏时（varh） Val_s＝Val_t / 1000 Val_s＝Val_t / 100 无单位 赫兹（Hz） 范例：UA的通讯读出值为08C6H(2246)，DPT为5，则UA的实际值 Va =（2246/10000）*（10^5） = 22.46KV。

IA的通讯读出值为0FA0H(4000)，DCT为3，则IA的实际值

Ia =（4000/10000）*（10^3） = 400.0A。

ACRXXXE和ACRXXXEK系列参量地址表(写操作不对ACRXXXE开放)：

以下为系统参量地址区：03H功能码读，10H功能码写 地址 0000H 0001H 高字节 参数 保护密码 通讯地址 读写属性 R/W R/W 数值范围 00019999 00010247 word 0001H 低字节 通讯波特率 R/W 0-3：对应38400、19200、 9600、4800bps 数据类型 word 0002H 控制字 R/W 第8位-接线方式（0-三相四线，1-三相三线）；第7位-输入电压范围（0-400V，1-100V）；第2位-输入电流范围（0-5A，1-1A） 1~9999 1~9999 ACR220EK:第9~10位对应DI1~DI2, 第13~14位对应DO1~DO2；ACR420EK:第16~15位对应DO1~DO2,第14~9位对应DI1~DI6。 3~7 word 0003H 0004H 0005H-0021H PT变比 CT变比 保留 R/W R/W word word 0022H 开关量输入/出状态(对ACRXXXE保留) R/W word 0023H 高字节 0023H 低字节 0024H 小数点U(DPT) R word 小数点I(DCT) 小数点PQ(DPQ)

R R 1~5 4~10 word

高字节 0024H 低字节 0025H 0026H 0027H 0028H 0029H 002AH 002BH 002CH 002DH 002EH 002FH 0030H 0031H 0032H 0033H 0034H 0035H 0036H 0037H 0038H 0039H 003AH 003BH 003CH 003DH 003EH 003FH-0040H 0041H-0042H 0043H-0044H 符号PQ 相电压UA 相电压UB 相电压UC 线电压UAB 线电压UBC 线电压UAC 电流IA 电流IB 电流IC 分相有功功率PA 分相有功功率PB 分相有功功率PC 总有功功率P 分相无功功率QA 分相无功功率QB 分相无功功率QC 总无功功率Q 分相功率因数PFA 分相功率因数PFB 分相功率因数PFC 总功率因数PF 分相视在功率SA 分相视在功率SB 分相视在功率SC 总视在功率S 频率FR 吸收有功电度 EP_imp二次侧 释放有功电度 EP_exp二次侧 感性无功电度EQ_imp二次侧

R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R/W R/W R/W 高位~低位:Q、Qc、Qb、Qa、P、Pa、Pb、Pc;0为正,1为负 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-1000 0-1000 0-1000 0-1000 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 4500-6500 0-999999999 0-999999999 0-999999999 word word word word word word word word word word word word word word word word word word word word word word word word word word Dword Dword Dword

0045H-0046H 0047H-0048H 容性无功电度EQ_exp二次侧 吸收有功电度 EpI一次侧 释放有功电度 EpE一次侧 感性无功电度 EqL一次侧 容性无功电度 EqC一次侧 R/W R 0-999999999 Dword Fword 0049H-004AH R Fword 004BH-004CH R Fword 004DH-004EH

R Fword ACR320EFK系列参量地址表

以下为系统参量地址区：03H功能码读，10H功能码写 地址 0000H 0001H高字节 0001H低字节 0002H高字节 参数 保护密码 通讯地址 通讯波特率 显示控制 读写属性 R/W R/W R/W R/W 数值范围 00019999 00010247 0-3:对应38400,19200, word 9600,4800bps 0-7分别对应各电量显示 第8位-接线方式（0-三相四线，1-三相三线）；第7word 位-输入电压范围（0-400V，1-100V）；第2位-输入电流范围（0-5A，1-1A） 1~9999 1~9999 word word 数据类型 word 0002H低字节 输入电参量控制 R/W 0003H 0004H 0005H 0006H-0008H 0009H 000AH-0012H PT变比 CT变比 开关状态 保留 抄表时间及费率 时段1-6(三个字节一时段) R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R R

第8位-DO2；第7位-DO1；word 第1~4位-DI1~DI4 3~7 1~5 word word word word word word 0013H-0015H 用于变送输出设置 0016H-0018H 0019H高字节 0019H低字节 日期时间 小数点U(DPT) 小数点I(DCT)

001AH高字节 001AH低字节 001BH 001CH 001DH 001EH 001FH 0020H 0021H 0022H 0023H 0024H 0025H 0026H 0027H 0028H 0029H 002AH 002BH 002CH 002DH 002EH 002FH 0030H 0031H 0032H 0033H 0034H 0035H-003CH 003DH-0042H 0043H-0048H 0049H-004EH 小数点PQ(DPQ) 符号PQ 相电压UA 相电压UB 相电压UC 线电压UAB 线电压UBC 线电压UAC 电流IA 电流IB 电流IC 分相有功功率PA 分相有功功率PB 分相有功功率PC 总有功功率P 分相无功功率QA 分相无功功率QB 分相无功功率QC 总无功功率Q 分相视在功率SA 分相视在功率SBt 分相视在功率SC 总视在功率S 分相功率因数PFA 分相功率因数PFB 分相功率因数PFC 总功率因数PF 频率FR R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R 4~10 高位~低位:Q、Qc、Qb、Qa、P、Pa、Pb、Pc;0为正,1为负 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-9999 0-1000 0-1000 0-1000 0-1000 4500-6500 每个电能占用四个字节 每个电能占用三个字节 每个电能占用三个字节 每个电能占用三个字节 word word word word word word word word word word word word word word word word word word word word word word word word word word word Dword Dword Dword Dword 总四象限电能(见附6) R/W 本月总四象限电能 上月总四象限电能 上上月总四象限电能 R/W R/W R/W

004FH-0056H 0057H-005CH 005DH-0062H 0063H-0068H 0069H-0070H 0071H-0076H 0077H-007CH 007DH-0082H 0083H-008AH 008BH-0090H 0091H-0096H 0097H-009CH 附：

1 数据类型：“BYTE”指1个字节；“word” 指16位无符号整数； “Dword” 指

32位无符号整数，“Fword”指32位浮点数。 2 读写属性：“R”只读，读参量用03H号命令；“R/W”可读可写，写系统参量用10H号命令。禁止向未列出的或不具可写属性的地址写入。 3 波特率的设定范围4800 bps,9600 bps,19200 bps,38400 bps.在此范围外的设定是不允

许的。如果写入超范围的设定值，仪表会启用默认波特率：38400 bps。 4 ACR320EFK所测电能值均为二次侧电能。高字节在前，低字节在后，单位WH 或

VARH， 统计一次侧电能数据的时候，请乘以相应的变比。例如10KV/100V，75A/5A

的仪表，请在计量抄表的数据乘以PT=100和CT=15 的乘积1500。

5 ACR320EFK提供4 路开关量输入功能和2路继电器开关量输出功能。4 路开关输入是采用湿接点电阻开关信号输入方式，仪表内部配备+5V 的工作电源，无须外部供电。当外部接通的时候，经过仪表开关输入模块DI 采集其为接通信息、显示为1；当外部断开的时候，经过仪表开关输入模块DI 采集其为断开信息、显示为0。开关量输入模块不仅能够采集和显示本地的开关信息，同时可以通过仪表的数字接口RS485 实现远程传输功能，即“遥信”功能；2路继电器输出功能可用于各种场所下的报警指示、保护控制等输出功能。在开关输出有效的时候，继电器输出导通，显示为1；开关输出关闭的时候，显示为0，继电器输出关断。 6 本说明中四象限电能是指：吸收有功（EpI）、吸收无功（EqL）、释放有功（EpE）

和释放无功（EqC）。 7 ACRXXXE(K)电度一次侧时的值采用浮点变量数据类型。它用符号位表示数的符号，用阶码和尾数表示数的大小。仪表采用的数据格式为IEEE7数据格式具有24位精度，尾数的高位始终为“1”，因而不保存，位的分布如下

a)

1位符号位；

峰四象限电能 本月峰四象限电能 上月峰四象限电能 上上月峰四象限电能 平四象限电能 本月平四象限电能 上月平四象限电能 上上月平四象限电能 谷四象限电能 本月谷四象限电能 上月谷四象限电能 上上月谷四象限电能 R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W 每个电能占用四个字节 每个电能占用三个字节 每个电能占用三个字节 每个电能占用三个字节 每个电能占用四个字节 每个电能占用三个字节 每个电能占用三个字节 每个电能占用三个字节 每个电能占用四个字节 每个电能占用三个字节 每个电能占用三个字节 每个电能占用三个字节 Dword Dword Dword Dword Dword Dword Dword Dword Dword Dword Dword Dword

b) 8位指数位； c)

23位尾数。

符号位是最高位，尾数为最低的23位，按字节描述如下： 地址 内容 +0 SEEE EEEE +1 +2 +3 MMMM MMMM EMMM MMMM MMMM MMMM 其中， S：符号位，1表示负，0表示正；

E：阶码（在两个字节中）偏移为127； M：23位尾数，最高位为“1”。

具体举例如下：

读出0 10001110 100 1011 1010 1100 0000 0000B

0 代表符号位，“1”为负，“0”为正；

10001110 为计算指数，设为a, a为10进制，a为142；

100 1011 1010 1100 0000 0000 为计算尾数，设为b，b为10进制，b为4959232。 计算公式：

一次侧电量=

12SE1271M 232上例计算结果为：

=1201421274959232=52140 1223