BR811智能多路直流表Ver1.0

BR811智能多路直流表
用
户
手
册
江苏百瑞自动化科技有限公司
2015/3
前言
感谢您选择江苏百瑞自动化科技有限公司研发的BR811智能多路直流表，该产品可以广泛应用于电力系统、楼宇电气、低压配电等自动化领域。

请您在使用本产品前，详细阅读本使用手册。

本手册主要介绍了该模块的硬件特性、安装、配置、维护的使用说明。

在安装和使用电力测量仪表之前及过程中，为避免可能出现的设备损坏和人身伤害，请仔细阅读本说明书。

本书还采用各种醒目标志来表示在操作过程中应该特别注意的地方，这些标志的意义如下：
注意：
●非专业人员请勿打开箱体进行操作，以防引起设备损坏
或人身事故。

●提供给该装置的电参数需在额定范围内。

●当仪表工作时，请勿接触端子。

●只有合格的人员才能安装、操作、服务本公司的相关电
气设备。

由于不遵守本手册而产生的任何后果，本公司不承担任何责任。

本公司保留对本手册描述之产品规格进行修改的权利，恕不另行通知。

订货前，请垂询本公司或代理商以获悉本产品的最新规格。

目录
一、产品介绍 (4)
1.1 产品概述 (4)
1.2性能特点 (4)
1.3电气性能 (4)
1.4技术参数 (7)
二、安装及接线 (8)
2.1 产品外观及尺寸 (8)
2.2 端子图 (8)
2.3接线方式 (9)
三、界面显示及操作 (11)
3.1 菜单介绍和操作 (11)
四、通讯 (14)
4.1 MODBUS-RTU 协议 (14)
4.2 通讯报文举例 (17)
4.3 CRC校验 (20)
4.4 错误检测方法 (21)
一、产品介绍
1.1 产品概述
BR811智能多路直流表采用最现代的微处理器，针对直流屏、太阳能供电、电信基站等应用场合设计而成，具有精度高、安装方便等特点，该系列仪表可测量直流系统中的电流、电压和功率。

可以直接取代常规测量仪表。

作为一种先进的智能化、数字化的前端采集元件，该电力仪表已广泛应用于各种控制系统、SCADA系统和能源管理系统中。

它采用大液晶屏显示数据和运行状态，可以实现直流电流测量。

既可用于本地显示，又能与工控设备、计算机连接，组成测控系统。

仪表可具有RS-485 通讯接口，采用Modbus-RTU协议；支持485软件校时。

根据不同要求，通过仪表面板按键，对变比、报警、通讯进行设置与控制。

1.2性能特点
●可测量10路直流电流及1路直流电压量。

●采用蓝底黑字、高亮度的大液晶屏幕，显示测量数据和运行状态。

●通讯接口，工业标准ModBus 通讯协议；
●MODBUS-RTU通讯协议。

●电源反接保护。

●采集信号灵活。

可采集电压模拟量亦可采集电流模拟量。

●丰富的电源接口，可为外部传感器提供稳定的直流电源。

1.3电气性能
1.3.1工作电源
额定电压：12-24VDC
功耗：≤2W电流输入
允许偏差：－20％～＋15％；
1.3.2直流电流输入
直流电流：0-10A（直接输入，启动电流：5mA）
0-9999A（外置分流器或霍尔元件，量程可编程设定）
分流器：支持输出为75mV
霍尔元件：支持输出为4-20mA、0-5V、0-10V等
功耗：≤1mW
1.3.3直流电压输入
直流电压：0-1000V(外置霍尔元件，量程可编程设定）
霍尔元件：支持输出为0-20mA、4-20mA、0-5V、0-10V等
电压精度等级：0.5级
1.3.4通讯接口
RS485接口，半双工、电磁隔离，Modbus-RTU协议
波特率57600,38400,28800,19200,14400,9600,4800可选
1.3.5环境
正常工作温度：-10℃～+55℃；
极限工作温度：-20℃～+60℃；
相对湿度：5％～95％；
大气压力：86kPa～106kPa；
海拔：可达4000 米；
防护等级：IP50。

1.3.6安全性能
（1）绝缘强度
装置能承受有效值为2kV、频率为50Hz、历时1min 的绝缘强度试验，而无击穿和闪络现象。

（2）绝缘电阻
用开路电压为500V 的兆欧表测量装置的绝缘电阻值，正常试验大气条件下各等级的各回路绝缘电阻不小于20MΩ。

（3）耐湿热性能
装置能承受GB/T 2423.9-2001规定的恒定湿热试验。

试验温度40℃±2℃、相对湿度（93±3）％，试验时间为48小时，在试验结束前2小时内，用500V 直流兆欧表，测量各外引带电回路部分外露非带电金属部分及外壳之间、以及电气上无联系的各回路之间的绝缘电阻应不小于1.5MΩ；介质耐压强度不低于表1规定的介质强度试验电压幅值的75％。

1.3.7 电磁兼容性能
（1）静电放电抗扰度
通过GB/T 17626.2-1998规定的严酷等级为IV级的静电放电抗扰度试验。

（2）射频电磁场辐射抗扰度
通过GB/T 17626.3-1998规定的严酷等级为III级的射频电磁场辐射抗扰度试验。

（3）快速瞬变脉冲群抗扰度
通过GB/T 17626.4-1998规定的严酷等级为IV级的快速瞬变脉冲群抗扰度试验。

（4）脉冲群抗扰度
通过GB/T 17626.12-1998规定频率为100kHz和1MHz严酷等级为III级的脉冲群抗扰度试验。

（5）浪涌（冲击）抗扰度
通过GB/T 17626.5-1998规定1.2/50us严酷等级为III级的浪涌抗扰度试验。

1.3.8 机械性能
（1）振动
装置能承受 GB/T 11287-2000 中3.2.1及3.2.2规定的严酷等级为I级的振动耐久能力试验。

（2）冲击
装置能承受GB/T14537－1993中4.2.1及4.2.2规定的严酷等级为I级的冲击响应试验。

（3）碰撞
装置能承受GB/T14537-93中4.3规定的严酷等级为I级的碰撞试验。

1.4技术参数
参数指标
精度等级电流、电压0.5级
信号输入电压
量程0-1000V
过载
持续：1.2倍，瞬
时电压2倍/1秒
功耗<1VA
电流
量程0-1000A
过载
持续：1.2倍，瞬
时电流10倍/1秒
功耗<1VA
电源12-24VDC
工频耐压电源端子组与信号输入、输出端子组之间3kV/1min（RMS）绝缘电阻≥20MΩ
通讯RS485通讯接口，物理层隔离,符合国际标准的MODBUS-RTU 协议,通讯速率 2400～9600 bps/S
环境工作温度：-10-55℃储存温度：-20-75℃相对湿度：5%～95%
电磁兼容快速瞬变脉冲群抗扰度4级浪涌冲击抗扰度4级静放电抗扰度4级
显示方式全彩色3.5寸LCD（高亮、背光延时时间可调）安装方式嵌入式安装：96*96*78 mm
二、安装及接线
2.1 产品外观及尺寸
图2-1 机械尺寸图
2.2 端子图
2.3接线方式
2.3.1 测量直流电流接线方式（以一组光伏阵列接法为例）（分流器）
（霍尔传感器）
霍尔传感器尺寸说明：
2.3.2测量直流电压接线方式
三、界面显示及操作
3.1 菜单介绍和操作
3.1.1 显示
BR811智能多路直流表表共有四个按键：“向左键”（），“向右键”（），
“设置键”（SET），“确认键”（）。

如图3-1 所示。

图3-1 按键示意图
仪表上电后，先显示logo 界面，如图3-2 所示。

后跳转至主界面。

如图3-3所示。

图3-2 logo界面
图3-3主界面其中：
I1显示：一路光伏阵列的直流电流量。

I2显示：二路光伏阵列的直流电流量。

I3显示：三路光伏阵列的直流电流量。

I4显示：四路光伏阵列的直流电流量。

I5显示：五路光伏阵列的直流电流量。

I6显示：六路光伏阵列的直流电流量。

I7显示：七路光伏阵列的直流电流量。

I8显示：八路光伏阵列的直流电流量。

I9显示：九路光伏阵列的直流电流量。

I10显示：十路光伏阵列的直流电流量。

电压显示：直流电压量。

3.1.2 设置操作
长按面板上的“SET”按键，即可进入参数设置界面。

如图3-4所示。

其中，可通过面板上的“向左键”（），“向右键”（）按键来选中
需设置的参数。

波特率的可设置参数为：57600,38400,28800,19200,14400,9600,4800；
CT变比的可设置参数为：50,100,150,200,250,300,350,400,450,500,550, 600,650,700,750,800,850,900,950,1000；
PT变比的可设置参数为：50,100,150,200,250,300,350,400,450,500,550, 600,650,700,750,800,850,900,950,1000。

地址范围为：0-255。

设置完成后，按“确认键”（）即可保存设置。

四、通讯
4.1 MODBUS-RTU 协议
BR-811智能多路直流表供串列异步半双工RS485 通讯接口，采用MODBUS-RTU 协议，各种数据讯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0.5mm2 。

布线时应使通讯线远离强电电缆或其他强电场环境，推荐采用T 型网络的连接方式1，不建议采用星形或其他的连接方式。

图4-1 通讯示意图
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，终端设备发出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、功能代码、数据信息码、校准码。

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任何附加信息，如在读命令中，数据段的附加信息有从何寄存器开
始读及要读的寄存器数量；校验码用来检验一帧信息的正确性，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。

数据信息码则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。

图4-2 查询应答示意图
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。

每个数据帧包括1 个起始位、1 个功能位、8 个数据位，（奇偶校验位）、1 个停止位（无校验时）/2 个位（有校验时）。

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1~254 ，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。

功能码告诉了被寻址到的终端执行何种功能。

下表列出BR-812 所支持的的功能码，以及它们的意义和功能。

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，数据域则需要指明从哪个寄存器开始及读取多少个数据，而丛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。

使用RTU模式，消息包括了一基于CRC方法的错误检测域。

CRC域检测了整个消息的内容。

CRC域是两个字节，包含一16位的二进制值。

它由传输设备计算后加入到消息中。

接收设备重新计算收到消息的CRC，并与接收到的CRC域中的值比较，如果两值不同，则有误。

CRC是先调入一值是全“1”的16位寄存器，然后调用一过程将消息中连续的8位字节各当前寄存器中的值进行处理。

仅每个字符中的8Bit数据对CRC 有效，起始位和停止位以及奇偶校验位均无效。

CRC产生过程中，每个8位字符都单独和寄存器内容相或（OR），结果向最低有效位方向移动，最高有效位以0填充。

LSB被提取出来检测，如果LSB为1，寄存器单独和预置的值或一下，如果LSB为0，则不进行。

整个过程要重复8次。

在最后一位（第8位）完成后，下一个8位字节又单独和寄存器的当前值相或。

最终寄存器中的值，是消息中所有的字节都执行之后的CRC值。

生成一个CRC 的流程为：
1、预置一个16 位寄存器为0FFFFH（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。

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。

4、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。

5、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。

6、最终CRC 寄存器的值就是CRC 的值。

4.2 通讯报文举例
智能直流表支持485半双工通信方式通信，支持03号MODBUS命令。

通信时为从机方式。

主机提出命令请求，控制器响应接收数据后做数据分析，如果数据满足通信规约，从机做出响应。

主从机间的通信主机发送的每一帧数据包含以下信息（16进制）：
从机地址：（1个字节）：从机设备号，主机利用从机地址来识别进行通讯的从机设备。

表明由用户设置地址的从机，将接收由主机发送来的信息。

每
个从机都必须有唯一的地址码，并且只有符合地址码的从机才能响应
回送。

命令字：（1个字节）：主机发送的功能码，告诉从机执行什么任务。

信息字：（N个字节）：包括进行两机通讯中各种数据信息，数据长度，读写的数据等。

校验码：（2个字节）：用于检测数据通信错误，采用循环冗余码CRC16。

4.2.1 Modbus通讯协议详细说明
控制器调试之前应确保通信地址正确，上位机的波特率应设置为正确。

（1）地址与命令解析
读几个寄存器 03 号命令。

寄存器：
寄存器地址参数数据格式读/写说明
0 AI0 十六进制只读第1路直流量
1 AI1 十六进制只读第2路直流量
2 AI2 十六进制只读第3路直流量
3 AI3 十六进制只读第4路直流量
4 AI4 十六进制只读第5路直流量
5 AI5 十六进制只读第6路直流量
6 AI6 十六进制只读第7路直流量
7 AI7 十六进制只读第8路直流量
8 AI8 十六进制只读第9路直流量
9 AI9 十六进制只读第10路直流量
10 DC 十六进制只读采集直流电压
时间校验 16号命令。

寄存器：功能码10H。

在一个远程设备中，使用该功能码写连续4个寄存器块在请求数据域中说明了请求写入的值。

每个寄存器将数据分成两字节。

正常响应无返回。

寄存器地址参数数据格式读/写长度
0 Year 十六进制读/写 2字节
1 Month 十六进制读/写2字节
2 Day 十六进制读/写2字节
3 Hour 十六进制读/写2字节
4 Minute 十六进制读/写2字节
5 Second 十六进制读/写2字节
（2）应用举例：
命令03H：读寄存器：
主机可在一次读数命令中任意读取0—7号寄存器中对应长度的寄存器数据。

主机请求：地址命令起始数据地址数据长度校验码
从机回应：地址命令数据长度数据信息校验码
例：主机读取1号从机0号寄存器：
主机发送：01 03 00 00 00 01 84 0A
字节 1 2 3 4 5 6 7 8 值01 03 00 00 00 01 84 0A
意义地址读命令读取起
始寄存
器高位
读取起
始寄存
器低位
读取寄
存器长
度高位
读取寄
存器长
度低位
CRC校
验高位
CRC校
验低位
从机回应：01 03 02 00 03 42 EB 从机回应数据意义见下表
字节 1 2 3 4 5 6 7 值01 03 12 00 03 00 6C
意义地址回应
读命
令
回应数
据字节
长度
AI0高位
数据
AI0低
位数据
CRC校
验高
位
CRC校
验低
位
命令10H：时间校准：
主机通过此命令校准设备时间信息。

主机请求：地址命令起始数据地址数据长度时间信息校验码
例：主机设置1号从机时间寄存器：
主机发送：00 10 00 00 00 04 08 07 03 11 03 2d 1c 00 00 8A 77
4.3 CRC校验
使用RTU模式，消息包括了一基于CRC方法的错误检测域。

CRC域检测了整个消息的内容。

CRC域是两个字节，包含一16位的二进制值。

它由传输设备计算后加入到消息中。

接收设备重新计算收到消息的CRC，并与接收到的CRC域中的值比较，如果两值不同，则有误。

CRC是先调入一值是全“1”的16位寄存器，然后调用一过程将消息中连续的8位字节各当前寄存器中的值进行处理。

仅每个字符中的8Bit数据对CRC有效，起始位和停止位以及奇偶校验位均无效。

CRC产生过程中，每个8位字符都单独和寄存器内容相或（OR），结果向最低有效位方向移动，最高有效位以0填充。

LSB被提取出来检测，如果LSB为1，寄存器单独和预置的值或一下，如果LSB为0，则不进行。

整个过程要重复8次。

在最后一位（第8位）完成后，下一个8位字节又单独和寄存器的当前值相或。

最终寄存器中的值，是消息中所有的字节都执行之后的CRC值。

BR811智能多路直流表用户手册
4.4 错误检测方法
标准的Modbus串行网络采用两种错误检测方法。

帧检测（LRC或CRC）应用于整个消息。

它们都是在消息发送前由主设备产生的，从设备在接收过程中检测每个字符和整个消息帧。

用户要给主设备配置一预先定义的超时时间间隔，这个时间间隔要足够长，以使任何从设备都能作为正常反应。

如果从设备测到一传输错误，消息将不会接收，也不会向主设备作出回应。

这样超时事件将触发主设备来处理错误。

发往不存在的从设备的地址也会产生超时。