「协议文档」-安徽绿石动态管控协议 - 技术教程

1. 仪器协议

在线监测仪器与数采仪之间通信协议采用Modbus RTU标准，数采仪作为Modbus主机，每台在线监测仪器作为Modbus从机。

图1 Modbus主从通信系统结构

协议适用接口描述：

（1）适用于RS-485通讯接口通讯；

（2）每个RS-485接口可以同时连接多个在线监测仪器。

（3）适用于RS-232通讯接口通讯；

2. 协议层次

在线监测仪器与数采仪之间通讯协议采用Modbus RTU标准，可承载在多种通讯接口上。

图2 Modbus RTU协议层次图

3. 通信协议

在线监测仪器与数采仪之间通信协议采用Modbus RTU标准，通过Modbus寄存器定义通信数据内容。

3.1 Modbus RTU

3.1.1 报文帧结构

图3 Modbus RTU串行链路PDU

表1 Modbus报文结构表

名称	类型	长度(字节)	描述
设备地址	BYTE	１	对应仪器中的设备地址，用于区分挂在同一个485总线下不同在线监测仪器。取值范围１～127
功能码	BYTE	１	功能码定义见6.1.2
数据	BYTE[n]	N	变长数据，伴随功能码、应答模式不同而不同
CRC	WORD	2	Modbus CRC16校验结果

3.1.2 功能码定义

表2 Modbus功能码定义表

代码	功能	数据类型	备注
0x03	读	整形、浮点、字符	读多个寄存器
0x10	写	整形、浮点、字符	写多个寄存器
0x06	写	整形、浮点、字符	写单个寄存器

3.1.3 报文应答格式

3.1.3.1 功能码(0x03)读

主机请求:

设备地址	功能码	寄存器地址	寄存器数量	CRCH	CRCL
1B	1B	2B	2B	1B	1B

设备地址：主控板地址，为0x01-0xF7可选

功能码：为0x03

寄存器地址：要读取数据的存放开始地址。

寄存器数量：要读取的寄存器的个数

从机应答:

设备地址	功能码	寄存器地址	数据字节数	数据	CRCH	CRCL
1B	1B	2B	2B	...	1B	1B

设备地址：下位机地址，为0x01-0xF7可选

功能码：为0x03

数据字节数：寄存器数量×2

数据：N =(寄存器数量×2)BYTE

错误应答:

设备地址(1BYTE)+出错功能码+错误类型(1BYTE)+CRC校验

注意出错功能码是功能码BYTE最高位取反得到。例如0x03 出错功能码为0x83

错误类型：

01 非法功能

02 非法数据地址

03 非法数据值

04 从站设备故障

05 确认

06 从属设备忙

注：以上错误类型为Modbus RTU标准含义。

示例:

读取命令：

01 03 00 00 00 02 C4 0B （设备地址01）

02 03 00 00 00 02 C4 38 （设备地址02）

其中设备地址（01）+功能码（03）+寄存器起始地址（00 00）+寄存器数量（00 02 即指数据长度为2个字）+CRC校验（C4 0B）

应答报文：

01 03 04 41 CB 42 B7 EF 27

设备地址（01）+ 功能码（03）+数据字节数（04）+ 读取数据（实际为16进制数42 B7 41 CB对应的浮点型数据为91.63）+ CRC校验（EF 27）。

3.1.3.2 功能码(0x10)写

主机请求:

设备地址	功能码	寄存器地址	寄存器数量	字节数	DATA	CRCH	CRCL
1B	1B	2B	2B	1B	...	1B	1B

设备地址：主控板地址，为0x01-0xF7可选

功能码：为0x10

寄存器地址：要读取数据的存放开始地址

寄存器数量：要写入寄存器的个数

字节数：写入数据的字节数

数据：要写入的数据

注意如写一个寄存器，则寄存器数量为1，字节数为2，数据为一个WORD。

从机应答：

设备地址	功能码	寄存器地址	寄存器数量	CRCH	CRCL
1B	1B	2B	2B	1B	1B

示例:

主机发送：01 10 00 6B 00 02 04 00 0F 06 08 86 51

从机回复：01 10 00 6B 00 02 30 14

错误应答: 设备地址（1BYTE）+出错功能码+错误类型（1BYTE）+CRC校验

注意出错功能码是功能码BYTE最高位取反得到。例如0x03出错功能码为0x83

错误类型：

01 非法功能

02 非法数据地址

03 非法数据值

04 从站设备故障

05 确认

06 从站设备忙

注：以上错误类型为Modbus RTU标准含义。

3.1.3.3 功能码(0x06)写

主机请求:

设备地址	功能码	寄存器地址	DATA	CRCH	CRCL
1B	1B	2B	2B	1B	1B

从机应答：

设备地址	功能码	寄存器地址	DATA	CRCH	CRCL
1B	1B	2B	2B	1B	1B

3.1.4 应用规约

表3 Modbus数据类型定义表

数据类型	描述及要求
BYTE	无符号单字节整型（字节，8位）
WORD	无符号2字节整型（字，16位）
DWORD	无符号4字节整型（双字，32位）
FLOAT	4字节浮点数型（字节，32位）IEEE 754 标准
DOUBLE	8字节浮点数型（字节，64位）
BYTE[n]	N字节
STRING	GBK编码，采用0终结符，若无数据，则放一个0终结符
DATE	日期类型6字节年（BYTE）-月（BYTE）-日（BYTE）-时（BYTE）-分（BYTE）-秒（BYTE）。其中：年=byte+2000, 月:1-12，日:1-31，时:0-23 分:0-59 秒:0-59 数值格式：BCD码

数据字节序定义：

协议采用大端模式（big-endian）来传递WORD、DWORD、FLOAT、DOUBLE。对于DWORD、FLOAT、DOUBLE，字间顺序也按照大端模式(big-endian)排列（也就是Modbus的Swap模式）。

关键参数

名称	寄存器偏移	数据类型	寄存器描述	读写	单位	备注
关键参数	0x2200	WORD	消解温度	R	摄氏度
	0x2201	WORD	消解时长	R	分钟
	0x2204	FLOAT	量程下限	R	毫克/升
	0x2205
	0x2206	FLOAT	量程上限	R	毫克/升
	0x2207
	0x2208	FLOAT	曲线斜率k	R
	0x2209
	0x220A	FLOAT	曲线截距b	R
	0x220B
	0x2210	FLOAT	标液一浓度	R	毫克/升	零标
	0x2211
	0x2212	FLOAT	标液一测量过程值	R		信号值
	0x2213
	0x2214	FLOAT	标液二浓度	R	毫克/升	量标
	0x2215
	0x2216	FLOAT	标液二测量过程值	R		信号值
	0x2217

关键参数的例子

读取消解温度的例子

请求报文: 01 03 22 00 00 01 8E 72

应答报文: 01 03 02 00 64 B9 AF

00 64 表示的是读取消解温度的值，消解温度是100度

2.工作状态

名称	寄存器偏移	数据类型	寄存器描述	读写	备注
工作状态	0x2000	WORD	工作状态	R	16位整形
测量模式	0x2002	DWORD	测量模式	R	1连续测量 2周期测量 3定点测量 4触发测量 5调试模式
告警位图	0x2004	DWORD	告警位图	R	8个寄存器，表示128种告警。从低到高依次对应告警位0~15

仪器工作状态定义表

编码	描述	备注
1	离线/调试
2	待机
3	测量
4	维护
5	清洗
6	故障
7	零点校准
8	量程校准
9	预留
10	预留
11	标样核查
12~99	可扩展

2.1读取工作状态的例子

请求报文: 01 03 20 00 00 01 8F CA

应答报文: 01 03 02 00 02 39 85

00 02 表示工作状态是2，查表可以知道工作的状态在待机状态。

2.2 读取测量模式的例子

请求报文: 01 03 20 02 00 01 2E 0A

应答报文: 01 03 02 00 02 39 85

00 02 表示测量的模式是2，查表可以知道模式的状态就是周期模式。

报警值	描述	针对方法
0x00	无故障	通用
0x01	缺试剂告警	通用
0x02	缺水样告警	通用
0x04	缺空白水告警	通用
0x08	缺标液	通用
0x10	备用	通用
0x20	标定异常告警	通用
0x40	超量程告警	通用
0x80	加热异常	通用
0x100	低试剂预警	通用
0x200	超上限告警	通用
0x400	超下限告警	通用
0x800	仪表内部其它异常	通用

3.反向控制

名称	寄存器偏移	数据类型	寄存器描述	读写	备注
远程控制命令	0x2C00	WORD	远程控制命令码	W
	0x2C01	BYTE[n]	远程控制命令参数	W	当远程控制命令码为时间校准命令时，该字段为6字节的DATE
	...
	0x2CFF

编码	名称	参数	返回说明
1	启动测量	无	执行成功/失败
2	停止测量	无	执行成功/失败
3	清洗	无	执行成功/失败
4	标定	1,被动触发 2,周期标定	执行成功/失败
5	标液一校准	标液一校准	执行成功/失败
6	标液二校准	标液二校准	执行成功/失败
7	预留	无
8	时间校准	Date类型	返回仪器设定后的时间
9	标样核查	1 标样一核查 2 标样二核查	执行成功/失败
11~99	可扩展	无

3.1 反向控制的例子

操作名称	示例报文	备注
启动测量	请求报文：01 10 2c 00 00 01 02 00 01 8a 52 应答报文：01 10 2c 00 00 01 09 59
停止测量	请求报文：01 10 2c 00 00 01 02 00 02 ca 53 应答报文：01 10 2c 00 00 01 09 59
清洗	请求报文：01 10 2c 00 00 01 02 00 03 0b 93 应答报文：01 10 2c 00 00 01 09 59
标定	请求报文：01 10 2c 00 00 02 04 00 04 00 01 bf 6f 应答报文：01 10 2c 00 00 02 49 58 00 01表示被动触发标定	零点和量标一起标定
标液一校准	请求报文：01 10 2c 00 00 01 02 00 05 8b 91 应答报文：01 10 2c 00 00 01 09 59	零标
标液二校准	请求报文：01 10 2c 00 00 01 02 00 06 cb 90 应答报文：01 10 2c 00 00 01 09 59	量标

4.读取数据

名称	寄存器偏移	数据类型	寄存器描述	读写	备注
测量数据	0x1000	DATE	数据时间	R	测量启动时间
	0x1001
	0x1002
	0x1005	FLOAT	测量数值	R
	0x1006
	0x1007	WORD	预留	R
	0x1008	WORD	数据标识	R
零点校准数据	0x5200	WORD	备用	R
	0x5201	DATE	零点数据时间	R
	0x5202
	0x5203
	0x5204	float	零点浓度	R
	0x5205
	0x5206	float	零点吸光度值	R
	0x5207
量程校准数据	0x5208	WORD	备用	R
	0x5209	DATE	量程校准数据时间	R
	0x520A
	0x520B
	0x520C	FLOAT	量程校准液浓度	R
	0x520D
	0x520E	FLOAT	量程校准吸光度	R
	0x520F
	0x5210	WORD	备用	R
标液核查数据	0x5211	DATE	标样核查数据时间	R
	0x5212
	0x5213
	0x5214	FLOAT	标样核查测量浓度值	R
	0x5215
	0x5216	FLOAT	标样核查测量数值吸光度	R
	0x5217
	0x5218	FLOAT	标样核查标准浓度值	R	已知标液的浓度值
	0x5219

仪器测量数据时间定义表

数据类型

描述及要求

DATE

日期类型6字节

年（BYTE）-月（BYTE）-日（BYTE）-时（BYTE）-分（BYTE）-秒（BYTE）。

其中：年=byte+2000, 月:1-12，日:1-31，时:0-23 分:0-59 秒:0-59

数值格式：BCD码

数据标识表

标识	标识定义	说明
N	正常	测量数据正常有效
T	超上限	监测浓度超仪器测量上限
L	超下限	监测浓度超仪器下限或小于检出限
D	仪器故障	仪器故障
B	仪器离线	仪器离线(数据通信正常)
M	维护调试数据	在线监控（监测）仪器仪表处于维护（调试）期间产生的数据
CZ	标液一校准(零点校准)	零点校准
CS	标液二校准	标液校准
SC	标液核查	标液核查

4.1 读取数据报文

请求报文：01 03 10 00 00 0B 00 CD

应答报文：01 03 16 17 01 01 00 00 00 00 00 00 00 40 00 00 00 00 0000 4E 00 00 00 00 C3B9

17 01 01 00 00 00表示数据时间2017-01-01 00:00:00

40 00 00 00表示数据通道1测量值为2.0

00 4E表示数据标示“N”正常