一、概述
多功能電力儀表是一種具有可編程測量、顯示、數(shù)字通訊和電能脈沖變送輸出等功能的多功能電力儀表,能夠完成電量測量、電能計量、數(shù)據(jù)顯示、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)LED現(xiàn)場顯示和遠程RS-485數(shù)字通訊接口，采用MODBUS-RTU通訊協(xié)議。
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外形代號
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名 稱
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測 量
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顯 示
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輔助功能
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42方形
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多功能
電力儀表
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三相電壓、三相電流、
總有功功率、總無功功率、
總功率因素、頻率、
有功電能、 無功電能
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LED分頁顯示
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數(shù)字通訊
電能脈沖輸出
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96方形
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72方形
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6方形
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數(shù)字通迅
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二、技術(shù)參數(shù)
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性 能
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參數(shù)
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輸
入
測
量
顯
示
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網(wǎng) 絡(luò)
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三相三線、三相四線
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電壓
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額定值
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AC 100V、400V（訂貨時請說明）
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過負荷
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持續(xù)：1.2倍 瞬時：10倍/10s
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功 耗
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<1VA(每相)
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阻 抗
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>500kΩ
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精 度
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RMS測量，精度等級0.5
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電流
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額定值
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AC 1A、5A(訂貨時請說明)
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過負荷
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持續(xù)：1.2倍 瞬時：10倍/10s
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功 耗
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<0.4VA(每相)
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阻 抗
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<2mΩ
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精 度
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RMS測量，精度等級0.5
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頻 率
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40～60Hz，精度0.1Hz
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功 率
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有功、視在功率，精度0.5級，無功精度1.5級
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電 能
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四象限計量，有功精度1.0級，無功精度2.0級
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顯 示
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可編程、切換、循環(huán)（LED）顯示
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電源
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工作范圍
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AC/DC 85～270V
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功耗
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≤5VA
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輸出
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數(shù)字接口
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RS-485、MODBUS-RTU協(xié)議
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脈沖輸出
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2路電能脈沖輸出
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環(huán)境
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工作環(huán)境
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-10～55℃
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儲存環(huán)境
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-20～75℃
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安全
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耐壓
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輸入/電源>2kV，輸入/輸出>2kV，電源/輸出>1kV
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絕緣
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輸入、輸出、電源對機殼>50MΩ
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A、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），若無注明，出廠為AC0～500V、高于500V應(yīng)考慮使用PT，在電壓輸入端須安裝1A保險絲。
B、電流輸入：標準額定輸入電流為5A，大于5A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，一定要先斷開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。
C、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)功率和電能的數(shù)值和符號錯誤！
D、儀表輸入網(wǎng)絡(luò)的配置根據(jù)系統(tǒng)的CT個數(shù)決定，在2個CT的情況下，選擇三相三
線兩元件方式；在3個CT的情況下，選擇三相四線三元件方式。儀表接線、儀表編程中設(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、編程和使用
1、測量顯示：多功能電力儀表可測量電網(wǎng)中的電力參數(shù)有：Ua、Ub、Uc、（相電壓）；Uab、Ubc、Uca（線電壓）Ia、Ib、Ic（電流）；Pp（總有功功率）；QP（總無功功率）；PFs（總功率因素）；FR（頻率）以及有功電能；無功電能。所有的測量電量參數(shù)全部保存儀表內(nèi)部的電量信息表中，通過儀表的數(shù)字通訊接口可訪問采集這些數(shù)據(jù)。而對于不同的型號的儀表，其顯示內(nèi)容和方式卻可能不一致，請參考具體的型號儀表說明。
使用要求：所有的儀表在第一次使用的時候，請檢查儀表的參數(shù)同所在配電系統(tǒng)中需要的參數(shù)的一致性。例如，對于AC 380V、200A/5A的線路中需要配置AC380V、200A/5A的多功能電力儀表。用戶也可以根據(jù)實際需要對儀表重新進行編程設(shè)置。同樣一個表，對于400A/5A的線路中。只需要將CT變比“T.I”修改為80就可以了。在一般情況下，儀表后面的標簽中都標注了儀表的類型參數(shù)和出廠設(shè)置參數(shù)。
在正確配置儀表后，按照實際的要求對儀表進行正確的接線，對輔助電源、輸入信號和輸出信號按說明書操作說明中進行。
編程舉例：設(shè)儀表信號輸入網(wǎng)絡(luò)為三相四線，電壓變比為60。（假設(shè)儀表開始為三相三線，電壓變比為1）
四、數(shù)字通訊
多功能電力儀表提供串行異步半雙工RS485通訊接口，采用MODBUS-RTU通信協(xié)議，各種數(shù)據(jù)信息均可在通訊線路上傳送。在一條線路上可以同時連接多達64個網(wǎng)絡(luò)電力儀表，每個網(wǎng)絡(luò)電力儀表均可以設(shè)定其通訊地址（Address NO.）和波特率，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，組網(wǎng)時推薦采用型網(wǎng)絡(luò)的連接方式。不建議采用星形或其他的連接方式。
MODBUS/RTU通訊協(xié)議：MODBUS協(xié)議在一根通訊線上采用主從應(yīng)答方式的通訊連接方式。首先，主計算機的信號尋址到一臺唯一地址的終端設(shè)備（從機），然后，終端設(shè)備發(fā)出的應(yīng)答信號以相反的方向傳輸給主機，即在一根單獨的通訊線上信號沿著相反的兩個方向傳輸所有的通訊數(shù)據(jù)流（半雙工的工作模式）。
MODBUS協(xié)議只允許在主機（PC，PLC，變頻器等）和終端設(shè)備之間通訊，而不允許獨立的終端設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，這樣各終端設(shè)備不會在它們初始化時占據(jù)通訊線路，而僅限于響應(yīng)到達本機的查詢信號。
主機查詢：查詢消息幀包括設(shè)備地址碼、功能碼、數(shù)據(jù)信息碼、校驗碼。地址碼表明要選中的從機設(shè)備功能代碼告之被選中的從設(shè)備要執(zhí)行何種功能，例如功能代碼03或04是要求從設(shè)備讀寄存器并返回它們的內(nèi)容；數(shù)據(jù)段包含了從設(shè)備要執(zhí)行功能的其它附加信息，如在讀命令中，數(shù)據(jù)段的附加信息有從何寄存器開始讀的寄存器數(shù)量；校驗碼用來檢驗一幀信息的正確性，為從設(shè)備提供了一種驗證消息內(nèi)容是否正確的方法，它采用CRC16的校準規(guī)則。
從機響應(yīng)：如果從設(shè)備產(chǎn)生一正常的回應(yīng)，在回應(yīng)消息中有從機地址碼、功能代碼、數(shù)據(jù)信息碼和CRC16校驗碼。數(shù)據(jù)信息碼包括了從設(shè)備收集的數(shù)據(jù)：如寄存器值或狀態(tài)。如果有錯誤發(fā)生，我們約定是從機不進行響應(yīng)。
傳輸方式是指一個數(shù)據(jù)幀內(nèi)一系列獨立的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及用于傳輸數(shù)據(jù)的有限規(guī)則，下面定義了與MODBUS協(xié)議-RTU方式相兼容的傳輸方式。每個字節(jié)的位：1個起始位、8個數(shù)據(jù)位、（奇偶校驗位）、1個停止位
（有奇偶校驗位時）或2個停止位（無奇偶校驗位時）。
數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)：即報文格式。
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地址碼
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功能碼
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數(shù)據(jù)碼
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校驗碼
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1個BYTE
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1個BYTE
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N個BYTE
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2個BYTE
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地址碼在幀的開始部分，由一個字節(jié)（8位二進制碼）組成，十進制為0~255，在我們的系統(tǒng)中只使用1～247，其它地址保留。這些位標明了用戶指定的終端設(shè)備的地址，該設(shè)備將接收來自與之相連的主機數(shù)據(jù)。每個終端設(shè)備的地址必須是唯一的，僅僅被尋址到的終端會響應(yīng)包含了該地址的查詢，當終端發(fā)送回一個響應(yīng)，響應(yīng)中的從機地址數(shù)據(jù)告訴了主機那臺終端與之進行通信。
功能碼告訴了被 尋址到的終端執(zhí)行何種功能。下表列出多功能電力儀表所支持的功能碼，以及它們的意義和功能。
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地址碼
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意義
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行為
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03/04
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讀數(shù)據(jù)寄存器
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獲得一個或多個寄存器的當前二進制值
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08
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電能清零
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將所操作的儀表的電能數(shù)據(jù)清零
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16
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寫預(yù)置寄存器
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設(shè)定二進制值到相關(guān)的寄存器中
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數(shù)據(jù)碼包含了終端執(zhí)行特定功能所需要的數(shù)據(jù)或者終端響應(yīng)查詢時采集到的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)的內(nèi)容可能是數(shù)值、參考地址或者設(shè)置值。例如：功能域碼告訴終端讀取一個寄存器，數(shù)據(jù)域則需要反映明從哪個寄存器開始及讀取多少個數(shù)據(jù)，而從機數(shù)據(jù)碼回送內(nèi)容則包含了數(shù)據(jù)長度和相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
校驗碼錯誤校驗（CRC）域占用兩個字節(jié)，包含了一個16位的二進制值。CRC值由傳輸設(shè)備計算出來，然后附加到數(shù)據(jù)幀上，接收設(shè)備在接收數(shù)據(jù)時重新計算CRC值，然后與接收到的CRC域中的值進行比較。如果這兩個值不相等，就發(fā)生了錯誤。
生成一個CRC的流程為：
1）預(yù)置一個16位寄存器為FFFFH（16進制，全1），稱之為CRC寄存器。
2）把數(shù)據(jù)幀中的第一個字節(jié)的8位與CRC寄存器中的低字節(jié)進行異或運算，結(jié)果存回CRC寄存器。
3）將CRC寄存器向右移一位，最高位填以0，最低位移出并檢測。
4）上一步中被移出的那一位如果為0：重復(fù)第三步（下一次移位）：為1；將CRC寄存器與一個預(yù)設(shè)的固定值（0A001H）進行異或運算。
5）重復(fù)第三步和第四步直到8次移位。這樣處理完了一個完整的八位。
6）重復(fù)第二步到第5步來處理下一個八位，直到所有的字節(jié)處理結(jié)束。
7）最終CRC寄存器的值就是CRC的值。
通訊報文舉例：1。讀數(shù)據(jù)（功能碼：03/04）：這個功能可使用戶獲得終端設(shè)備采集、記錄的數(shù)據(jù)，以及系統(tǒng)參數(shù)。主機一次請求采集的數(shù)據(jù)個數(shù)沒有限制，但不能超出定義的地址范圍。下面的例子是從終端設(shè)備地址為12（0CH）的從機上，讀取3個數(shù)據(jù)Ia、Ib、Ic（數(shù)據(jù)幀中數(shù)據(jù)每個地址占用2個字，Ia的字地址為18（12H）開始，數(shù)據(jù)長度為6（06H）個字。字通訊方式。）
查詢數(shù)據(jù)幀（主機）
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地址
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命令
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起始寄存器
地址（高位）
|
起始寄存器
地址（低位）
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寄存器個
數(shù)（高位）
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寄存器個
數(shù)（低位）
|
CRC16
低位
|
CRC16
高位
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0CH
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03H
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00H
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12H
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00H
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06H
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64H
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D0H
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響應(yīng)數(shù)據(jù)幀（從機）
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地址
|
命令
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數(shù)據(jù)長度
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數(shù)據(jù)1～12
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CRC16
低位
|
CRC16
高位
|
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0CH
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03H
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0CH
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43556680H、43203040H、42DDCC80H
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78H
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DEH
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表明：Ia=43556680H（213.4A）、Ib=3203040H（160.1A）、Ic=42DDCC80（110.8A）。
預(yù)置數(shù)據(jù)（功能碼：16）：此功能允許用戶改變多個寄存器的內(nèi)容（需要強調(diào)的是所寫入的數(shù)據(jù)為可寫屬性參數(shù)。個數(shù)不超過地址范圍,下面的例子是寫入電流變比為400A/5A=80通訊方式。）
預(yù)置數(shù)據(jù)幀（主機）
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地址
|
命令
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起始寄存器
地址（高位）
|
起始寄存器
地址（低位）
|
寄存器個
數(shù)（高位）
|
寄存器個
數(shù)（低位）
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字節(jié)
長度
|
寫入
數(shù)據(jù)
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CRC16
低位
|
CRC16
高位
|
|
0CH
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10H
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00H
|
03H
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00H
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01H
|
02H
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00H
50H
|
FFH
|
CFH
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響應(yīng)數(shù)據(jù)幀（從機），表明數(shù)據(jù)已寫入
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地址
|
命令
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起始寄存器
地址（高位）
|
起始寄存器
地址（低位）
|
寄存器個
數(shù)（高位）
|
寄存器個
數(shù)（低位）
|
CRC16
低位
|
CRC16
高位
|
|
0CH
|
10H
|
00H
|
04H
|
00H
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01H
|
41H
|
15H
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MODBUS地址信息表：
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地址
|
項目
|
描述
|
字節(jié)地址
|
說明
|
|
設(shè) 置 信 息
|
|
0
|
MM
|
編程設(shè)置密碼（只可讀）
|
0，1
|
2字節(jié)，1-9999
|
|
1
|
XS1
|
電量顯示選擇
|
2
|
電量顯示方式，0-6
|
|
DZ
|
儀表地址
|
3
|
1字節(jié)，1-247
|
|
2
|
PT
|
電壓倍率
|
4，5
|
PT=電壓1次側(cè)/2次側(cè)（1-9999）
|
|
3
|
CT
|
電流倍率
|
6，7
|
CT=電流1次側(cè)/2次側(cè)（1-9999）
|
|
4
|
SRS
|
輸入控制字
|
8
|
見位地址說明
|
|
TXK
|
通訊控制字
|
9
|
見位地址說明
|
|
5
|
STATUS
|
狀態(tài)
|
10，11
|
保留
|
|
地址
|
項目
|
描述
|
字節(jié)地址
|
說明
|
|
電 量 信 息
|
|
6，7
|
Ua（三相四線）
|
A相電壓
|
12、13、14、15
|
浮點數(shù)數(shù)據(jù)標準的IEEE-574的數(shù)據(jù)格式所有的數(shù)據(jù)都是1次測的數(shù)據(jù)，包含了變比參數(shù)。
|
|
8，9
|
Ub（三相四線）
|
B相電壓
|
16、17、18、19
|
|
10，11
|
Uc（三相四線）
|
C相電壓
|
20、21、22、23
|
|
12，13
|
Uab（三相三線）
|
AB線電壓
|
24、25、26、27
|
|
14，15
|
Ubc（三相三線）
|
BC相電壓
|
28、29、30、31
|
|
16，17
|
Uca（三相三線）
|
CA相電壓
|
32、33、34、35
|
|
18，19
|
Ia
|
A相電流
|
36、37、38、39
|
|
20，21
|
Ib
|
B相電流
|
40、41、42、43
|
|
22，23
|
Ic
|
C相電流
|
44、45、46、47
|
|
24，25
|
PA
|
A相有功功率
|
48、49、50、51
|
|
26，27
|
PB
|
B相有功功率
|
50、53、54、55
|
|
28，29
|
PC
|
C相有功功率
|
56、57、58、59
|
|
30，31
|
PS
|
總有功功率
|
60、61、62、63
|
|
32，33
|
QA
|
A相無功功率
|
64、65、66、67
|
|
34，35
|
QB
|
B相無功功率
|
68、69、70、71
|
|
36，37
|
QC
|
C相無功功率
|
72、72、74、75
|
|
38，39
|
QS
|
總無功功率
|
76、77、78、79
|
|
40，41
|
SS
|
總視在功率
|
80、81、82、83
|
|
42，43
|
PFS
|
功率因數(shù)
|
84、85、86、87
|
|
44，45
|
|
頻率
|
88、89、90、91
|
|
電 能 信 息
|
|
46，47
|
EPP
|
正向有功電能
|
92,93,94,95
|
二次測電能參數(shù)。采用IEEE-574數(shù)據(jù)格式的浮點型數(shù)據(jù)描述結(jié)果，單位Wh。對于AC100V5A=0.866KW輸入信號下，當儀表的變比PT=10KW/100V=100CT=200A/5A=40
下儀表工作1小時0.866kWh×100
×40=346kWh儀表LED的顯示為電能的一次側(cè)，可直接抄寫電能數(shù)據(jù)，不用轉(zhuǎn)化。
|
|
48，49
|
EPN
|
負向有功電能
|
96,97,98,99
|
|
50，51
|
EQP
|
正向無功電能
|
100,101,102,103
|
|
52，53
|
EQN
|
負向無功電能
|
104,105,106,107
|
|
