电力线载波通讯模块ZPLC-10用户手册 V3....

广州致远电子股份有限公司
类别 内容 关键词 PLC 电力载波
摘 要
本文讲解了PLC 电力载波通讯模块的具体参数及使用方法。

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版本日期原因
V3.00 2013/01/07 创建文档
V3.01 2013/01/10 增加ZPLC-POWER参数V3.02 2013/05/07 增加分段读取配置命令V3.03 2013/10/09 更新文档模板
V3.04 2013/11/15 增加应用图和命令示例
目录
1. 功能简介 (1)
2. ZPLC-10性能指标 (3)
2.1 ZPLC-10引脚说明 (3)
2.2 ZPLC-10工作参数 (4)
2.3 ZPLC-10机械尺寸 (4)
2.4 系统应用图 (4)
3. 电力载波供电模块 (6)
3.1 PD2IHE551LD-10W引脚说明 (6)
3.2 PD2IHE551LD-10W机械尺寸 (7)
3.3 系统应用图 (7)
4. 使用说明 (8)
4.1 PLC网络说明 (8)
4.1.1 组网方式 (8)
4.1.2 通讯地址 (8)
4.1.3 Server节点 (8)
4.1.4 Device节点 (8)
4.2 复位时序 (9)
4.3 ZPLC-10状态灯指示 (9)
5. 串口协议 (10)
5.1 ZPLC-10数据通讯协议 (10)
5.1.1 命令介绍 (11)
5.2 ZPLC-10参数配置协议 (12)
5.2.1 命令介绍 (12)
6. ZPLC-10配置工具 (17)
7. 免责声明 (18)
1. 功能简介
ZPLC-10模块是一款集成了电力载波（PLC ）和耦合器的紧凑型一体化PLC 电力载波通讯模块。

ZPLC-10模块如图 1.1所示：
图 1.1 ZPLC-10外观图
ZPLC-10模块具有以下特点： ● 支持自组网
● 支持单相和三相电通讯 ● 高度集成，应用简单 ● 支持自动中继路由 ● 符合G3电力协议标准 ● 支持本地配置和电力线配置 ● 通信速率：5.5kbps ● 灌胶工艺，性能稳定可靠 ● 符合工业级-40℃~+85℃温度要求
ZPLC-10模块内部结构如图 1.2所示。

图 1.2 ZPLC-10内部结构
ZPLC-10模块应用如图 1.3所示，用户系统使用串口（UART ）与ZPLC-10模块通信。

图 1.3 ZPLC-10应用示意图
用户系统可以通过配置命令使ZPLC-10模块工作于Server 或Device 状态，每个电力载
波通信网络中只能有一个Server 节点，其余为Device 节点，网络结构如图 1.4所示。

图 1.4 ZPLC-10网络结构图
在PLC 网络中只有Device 节点与Server 节点之间可相互通信，Device 节点与Device 节点之间不能相互通信。

Server 节点具有广播和与特定节点单播通信的功能，具体说明如表 1.1所示。

表 1.1 ZPLC-10网络通信方式
通信方式 Device 是否应答
特点
应用示例 广播 否 数据对所有节点有效 全网络节点控制 单播
是
数据对单个节点有效
单节点状态查询与控制
2. ZPLC-10性能指标
2.1 ZPLC-10引脚说明
ZPLC-10电力载波通信模块引脚如图 2.1所示，引脚定义如表 2.1所示。

图 2.1 ZPLC-10引脚图（顶视图）
表 2.1 ZPLC-10引脚定义
类别
引脚号 引脚名称 方向 功能 说明
强电接口
1
AB － 三相载波信号输入
各相需要外接耦合电容 2 L － 相线 单相信号输入，内部集成耦合电容
3 N － 零线 弱电接口
4 GND － 地
5 VCC － +12V 供电
6 RXD I 串口接收 7
TXD O 串口发送
8
nRST
I
PLC 复位输入
内部上拉，低电平使能复位，上电
需提供正确的复位信号 9
DEF
I
串口默认参数设置
内部上拉，上电把该管脚拉低，
ZPLC 模块串口参数固定为：115200
8N1，不使用可悬空
10
StateLED
O
PLC 状态指示灯
外接LED 指示灯，指示模块工作状
态，不使用可悬空
2.2 ZPLC-10工作参数
表2.2 ZPLC-10工作参数
参数名称
参数值
说明最小标准最大
载波电压－－300VAC
工作电压+10V +12V +18V
工作电流500mA －－
串口通信波特率2400 －115200 出厂默认115200
输入高电平+2.0V －+3.6V
输入低电平-0.3V －+0.8V
输出高电平+3.2V －－
输出低电平－－+0.1V
工作温度-40℃+85℃
2.3 ZPLC-10机械尺寸
ZPLC-10电力载波通信模块机械尺寸如图2.2所示。

图2.2 ZPLC-10机械尺寸
2.4 系统应用图
ZPLC-10在单相电中的应用如图2.3所示；在三相电中的应用如图2.4所示，在三相电应用中，通过AB管脚外接两个耦合电容（C1, C2），连同ZPC-10模块内部的耦合电容形成三相的耦合，进行载波通信时载波信号同时向三个相线发送，三相电的接法一般用于三相电网络的Server节点。

图2.3 ZPLC-10在单相电的应用
图2.4 ZPLC-10在三相电的应用
RL为自恢复保险丝，需要根据系统电流选型；
RV为压敏电阻，推荐值为470V AC/4500A；
C1, C2为X2电容，推荐值为CTX154M300VP10
R1, R2为1MΩ，1W的电阻
3. 电力载波供电模块
PD2IHE551LD-10W 是专为电力载波系统设计的DC-DC 电源供电模块。

PD2IHE551LD-10W 具有输入电压范围大，三路电源隔离输出，可用于单相电系统和三
相四线电系统等特点。

PD2IHE551LD-10W 需要加上整流桥接入到市电中。

3.1 PD2IHE551LD-10W 引脚说明
PD2IHE551LD-10W 电源模块引脚如图 3.1所示，引脚定义如表 3.1所示。

图 3.1 PD2IHE551LD-10W 引脚图（顶视图）
表 3.1 PD2IHE551LD-10W 引脚定义
类别
引脚号 引脚名称 方向 功能 说明 强电接口
1
EN － 使能控制 不用可悬空
2 Vin+ － 电源输入正 输入电压范围：56～700VDC
3 Vin- － 电源输入地
弱电接口
4 Vout1+ － 第1路电源输出正 隔离输出+12V ，7W 输出，ZPLC-10模块使用该路电源
5
Vout1- － 第1路电源输出负
6 Vout2+ － 第2路电源输出正 隔离输出+12V ，1W 输出
用户系统使用
7 Vout2- － 第2路电源输出负
8 Vout3+ － 第3路电源输出正 隔离输出+5V ，2W 输出
用户系统使用
9
Vout3-
－
第3路电源输出负
3.2 PD2IHE551LD-10W机械尺寸
PD2IHE551LD-10W电源模块机械尺寸如图3.2所示。

图3.2 PD2IHE551LD-10W机械尺寸
3.3 系统应用图
PD2IHE551LD-10W电源模块和ZPLC-10电力载波通信模块在单相电系统中应用电路图如图3.3所示。

图3.3 单相电系统应用电路图
RL为自恢复保险丝，需要根据系统电流选型；
RV为压敏电阻，推荐值为470V AC/4500A；
Cx为安规电容，推荐值为0.22uF/300V AC 安规X1级；
T1为共模滤波电感，推荐值为18mH 0.5A；
D1~D4为整流二极管，用于给PD2IHE551LD-10W DC-DC模块整流，推荐值为1A/1kV。

4. 使用说明
ZPLC模块分为Server节点和Device节点，节点类型可通过配置来设定。

4.1 PLC网络说明
4.1.1 组网方式
每个PLC网络中只能有一个Server节点，其余为Device节点。

PLC网络中只有Device 节点与Server节点之间可相互通信，Device节点与Device节点之间不能相互通信。

Server 节点具有广播和单播的功能，Device节点只有单播的功能。

PLC网络结构图如图4.1所示。

图4.1 PLC网络结构图
4.1.2 通讯地址
每个PLC网络节点都有一个16位网络ID（PanID）、16位网络地址和64位MAC地址。

网络ID由Server节点管理，只有具有相同网络ID的Device节点和Server节点才能进行通信；Server节点的网络地址为0x0000，Device节点的网络地址范围为：0x0001～0xFFFE，同一网络中Device节点的网络地址不能重复，网络地址0xFFFF为广播地址；每个PLC节点都有唯一的MAC地址，MAC地址出厂已固定，不可更改。

4.1.3 Server节点
ZPLC模块Server节点负责整个PLC网络的管理，包括PLC网络的建立、Device节点连接管理等。

4.1.4 Device节点
ZPLC模块Device节点具有自组网功能，Device节点上电后自动查询现有PLC网络并加入到现有网络中。

Device节点具有中继的功能，当Server节点向远端Device节点传输数据或Device节点向Server节点传输数据时，可通过中间的Device节点作为中继传递信息，增加传输距离。

ZPLC模块的中继路由方式是由模块自动完成，用户不需要任何操作。

ZPLC 模块可实现最多8级的中继（按照1000米一级计算，可实现8公里的覆盖，应用在城市路灯系统中，可覆盖前后8公里范围，总共16公里）。

4.2 复位时序
ZPLC-10在上电时需要提供正确的复位时序，ZPLC-10的8脚nRST在模块上电稳定后至少需要拉低10ms才能使ZPLC-10模块可靠复位。

ZPLC-10模块的复位时序图如图4.2所示。

图4.2 ZPLC-10复位时序
4.3 ZPLC-10状态灯指示
ZPLC-10模块的StateLED管脚可指示ZPLC-10当前的工作状态，状态如表4.1所示，用户进行电路设计时可把该管脚接LED，用于ZPLC-10模块诊断指示。

表4.1 ZPLC-10 LED状态指示灯
LED闪烁状态ZPLC-10工作状态
1S闪烁一次ZPLC-10正在连接网络，此时不能收发数据，如果向模块发送数据命令，返回繁忙应答
3S闪烁一次ZPLC-10已连接上网络，可进行数据收发，串口有数据收发，指示灯闪烁
5. 串口协议
用户与ZPLC-10模块之间的串口协议包括数据通讯协议和参数配置协议。

串口协议采用命令应答的方式进行通信，如图5.1所示。

图5.1 串口协议工作方式
5.1 ZPLC-10数据通讯协议
ZPLC-10数据通讯协议命令帧格式如表5.1所示。

表5.1 通讯协议命令
1字节1字节1字节N字节1字节
0xA5 长度（N+1）功能码协议内容0x5A
长度：功能码+协议内容（不包括帧头0xA5、帧尾0x5A、长度字段）。

功能码：分为发送单播数据和发送广播数据，如表5.2所示。

表5.2 通讯命令功能码
命令类型功能码备注
发送单播数据0xD1
发送广播数据0xD6 只支持Server节点
各通讯命令帧返回的应答帧中包含有各种操作的错误码，错误码如表5.3所示。

表5.3 通讯命令错误码
错误码类型错误码说明
SEND_OK 0x00 发送成功
SEND_DATA_TIMEOUT 0xA4 发送数据超时
DEVICE_BUSY 0xA5 设备忙
CMD_LEN_FAUSE 0xA6 命令长度出错
ADDR_ERROR 0xA7 目标地址错误
5.1.1 命令介绍
●发送单播数据
1字节1字节1字节2字节N字节1字节
0xA5 长度（N+3）D1 目标网络地址用户数据0x5A 应答报文如下所示：
1字节1字节1字节1字节
0xA5 长度（0x01）错误码0x5A
错误码如表5.3所示。

发送超时时间
命令示例：（向0001地址发送5字节数据0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05）
CMD: A508D100 0101 02 03 04 055A
RSP: A501005A /* 发送成功 */ A501A45A /* 发送数据超时 */
●发送广播数据
1字节1字节1字节N字节1字节
0xA5 长度（N+1）D6 广播数据0x5A
发送广播数据没有应答。

命令示例：（Server节点广播发送5字节数据0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05）
CMD: A506D601 02 03 04 055A
RSP: 无 /* 发送广播数据无应答 */
●接收数据
无论是广播接收还是单播接收数据，数据格式都为：
1字节1字节N字节1字节
0xA5 长度（N）接收到的数据0x5A
命令示例：（节点接收到5字节数据0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05，接收的数据不区分是单播数据还是广播数据）
RSP: A505 01 02 03 04 055A
5.2 ZPLC-10参数配置协议
ZPLC-10参数配置协议命令帧格式如表5.4所示。

表5.4 配置协议命令
3字节1字节N字节1字节
协议标志命令标识符命令实体字节校验
协议标志为3个字节：0xAC，0xBC，0xCD。

字节校验：整条命令除校验位外所有字节相加的和（1字节）。

ZPLC-10配置协议共有6条命令，分别是读取本地配置、分段读取配置、修改配置、恢复出厂设置、清除路由信息、复位命令，命令标识符如表5.5所示。

表5.5 配置协议命令标识
命令类型命令标识符备注
读取本地配置0xD1
分段读取配置0xD5
修改配置0xD6
恢复出厂设置0xD7
清除路由信息0xD8
复位0xD9
各配置命令帧返回的应答帧中包含有各种操作的响应状态，各响应状态如表5.6所示。

表5.6 配置命令响应状态
响应状态错误码
OK 0x00
ADDRESS_FAUSE 0x01
LENGTH_FAUSE 0x02
CHECK_FAUSE 0x03
WRITE_FAUSE 0x04
OTHER_FAUSE 0x05
5.2.1 命令介绍
读取本地配置命令
3字节（协议标志）1字节1字节
AC BC CD D1 校验
读取成功应答如下报文：
1字节79字节1字节2字节2字节
D1 DEV_INFO结构信息保留保留固件版本DEV_INFO结构信息如表5.7所示：
表5.7 DEV_INFO结构信息
信息偏移地址长度（字节）备注默认值DevName 0 16 设备名称ZPLC-10 DevPwd 16 16 设备密码123456 DevMode 32 1 工作类型（0：Device，1：Server）0 Reserve 33 1 保留
PanID 34 2 网络ID（PanID）0010 MyAddr 36 2 本地网络地址0001 MyIEEE 38 8 本地MAC地址
DstAddr 46 2 目标网络地址（保留）
DstIEEE 48 8 目标MAC地址（保留）
Reserve 56 1 保留
Reserve 57 1 保留
Reserve 58 1 保留
Reserve 59 1 保留
Serial_Rate 60 1 串口波特率【1】7 Serial_DataB 61 1 串口数据位【2】8 Serial_StopB 62 1 串口停止位【3】 1 Serial_ParityB 63 1 串口校验位【4】0 Reserve 64 1 保留
Reserve 65 1 保留
BeatTime 66 2 心跳时间（单位：100ms），0为禁
止心跳
3000
Reserve 68 2 保留
Reserve 70 2 保留
RouterForwardNum 72 1 路由中继级数8
TranTimeout 73 2 发送数据重试时间间隔（单位：
10ms）
300
RetryNum 75 1 发送数据重试次数 3
Reserve 76 1 保留
Reserve 77 1 保留
Reserve 78 1 保留
【1】串口波特率：值为1～7，分别对应波特率：2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200
【2】数据位：7～8
【3】停止位：1～2
【4】校验位：0――无校验
1――奇校验
2――偶校验
命令示例：读取本地配置
CMD: AC BC CD D106
RSP: D1 5A 50 4C 43 5F 31 30 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 00 00 10 00 01 00 00 00 00 00 00 00 10 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 07 08 01 00 00 00 0B B8 00 00 00 00 08 01 2C 03 00 000000 00 00 31 30
●分段读取配置命令
3字节（协议标志）1字节2字节1字节1字节1字节
AC BC CD D5 ID号偏移地址长度N 校验设置成功应答如下报文：
1字节1字节1字节N字节1字节2字节2字节
D5 偏移地址长度N DEV_INFO结构信息保留保留固件版本
DEV_INFO的结构信息如表5.7所示，读取的结构信息从偏移地址开始的N个字节。

在Server端执行该命令，如果ID号非0，则是在线读取相应ID号的Device节点的配置命令。

在Device端和Server端读取自己本地的配置，ID号为0。

命令示例：读取本地配置从0位置开始的10字节数据
CMD: AC BC CD D500 00 000A 14
RSP: D5000A5A 50 4C 43 5F 31 30 00 00 000000 0031 30
●修改配置命令
3字节（协议标志）1字节2字节1字节1字节N字节1字节AC BC CD D6 ID号偏移地址长度N 结构信息校验设置成功回应如下报文：
1字节2字节1字节
D6 ID号响应状态
响应状态如表5.6所示。

根据偏移地址和长度，修改结构信息中相应的信息。

在Server端执行该命令，如果ID号非0，则是在线配置相应ID号的Device节点。

在Device端和Server端修改自己本地的配置，ID号为0。

命令示例：修改从0位置开始的全部配置数据，配置数据结构信息长度为0x4F。

CMD: AC BC CD D600 00 00 4F5A 50 4C 43 5F 31 30 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 10 00 01 00 00 00 00 00 00 00 10 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 07 08 01 00 00 00 0B B8 00 00 00 00 08 01 2C 03 00 00 00 7F
RSP: D600 0100
●恢复出厂设置
3字节（协议标志）1字节2字节1字节
AC BC CD D7 ID号校验
恢复出厂设置帧应答如下报文：
1字节2字节1字节
D7 ID号响应状态
响应状态如表5.6所示。

在Server端执行该命令，如果ID号非0，则是在线恢复相应ID号Device节点的出厂设置。

在Device端和Server端恢复自己的出厂设置，ID号为0。

命令示例：恢复出厂设置
CMD: AC BC CD D700 00 0C
RSP: D700 0100
●清除路由信息
ZPLC-10模块具有自动保存连接节点路由信息的功能。

Server节点保存曾经连接的各个Device的节点信息，Device节点保存Server节点的信息。

根据保存的路由信息，各节点在上电时可直接读取保存的路由信息，实现快速组网，省略网络连接过程。

如果用户想清除节点保存的路由信息，可以发送清除路由信息命令帧。

3字节（协议标志）1字节2字节1字节
AC BC CD D8 ID号校验
清除路由信息帧应答如下报文：
1字节2字节1字节
D8 ID号响应状态
响应状态如表5.6所示。

在Server端执行该命令，如果ID号非0，则是在线清除相应ID号的Device节点的路由信息。

在Device端和Server端清除自己的路由信息，ID号为0。

命令示例：清除路由信息
CMD: AC BC CD D800 00 0D
RSP: D800 0100
●复位
3字节（协议标志）1字节2字节2字节1字节
AC BC CD D9 ID号保留校验
复位帧应答如下报文：
1字节2字节1字节
D9 ID号响应状态
在Server端执行该命令，如果ID号非0，则是在线复位相应ID号的Device节点。

在Device端和Server端复位自己，ID号为0。

命令示例：复位
CMD: AC BC CD D900 00 00 000E
RSP: D900 0100
6. ZPLC-10配置工具
ZPLC-10除了使用配置命令配置外，ZPLC-10模块还提供了简易的配置工具，用户可以不需要通过配置命令而直接使用配置工具即可配置ZPLC-10模块的各项参数。

步骤：
1.把ZPLC-10模块的串口通过232电平转换后接入到电脑的串口，打开ZPLC-10配
置工具，选择正确的串口参数（如果把模块的DEF管脚在上电时拉低，模块的串口参数固定为：115200 8N1），点击【打开】按钮，打开配置的串口，如图6.1所示。

图6.1 ZPLC-10配置工具
2.配置工具的标签页切换到“设备配置”。

点击【读取配置】按钮获取模块的配置；
修改某几项参数后点击【修改配置】按钮提交更改；点击【恢复出厂设置】把模块的参数恢复为出厂默认值；点击【复位】按钮模块重新启动，如图6.2所示。

ZPLC-10模块上电启动需要约10秒左右，在ZPLC-10模块启动后模块的StateLED管脚指示灯闪烁，只有在模块启动后才能执行各种配置操作。

图6.2 ZPLC-10配置工具
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