zhengsl/SSPC-Tester

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zhengsl cf70367313 Initial commit: SSPC Dynamic Test System

2026-06-30 12:10:29 +08:00

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Modbus 接口规范

1. 文档用途

本文档用于指导主项目接入已完成现场实测的 24 路继电器、电压采集和电流采集设备。

配套文件：

device-profile.json：设备协议与通道映射的唯一权威配置。
appsettings.Modbus.example.json：主项目默认配置字段示例。
接入验收清单.md：开发完成后的测试和验收要求。

主项目实现时必须读取配置，不得在业务代码中硬编码从站地址、线圈、寄存器、量程、公式或通道映射。

2. 实测资料与结论

本规范依据以下现场结果整理：

结果_Modbus-接口-电流-电压对应表.txt：逐个物理插位手动测量得到的采集页通道对应关系。
结果_modbus-tuner-20260618-131814.json：调试程序于 2026-06-18 导出的已调通通讯参数。

编号含义必须严格区分：

名称	含义
`physicalSlot`	机器上的物理接口位置，也是主项目业务层唯一使用的通道号，范围 1～24
`relayChannel`	调试程序继电器控制页按钮号；实测与物理插位一致
`sourceDisplayChannel`	调试程序采集页面上出现读数的通道号，仅保留作实测追溯
`registerOffset`	在本次 24 寄存器回包数据区中的零基位置，主项目实际解析使用

主项目不得把 sourceDisplayChannel 当作物理插位，也不得直接用它计算字节偏移。

3. 总线与串口参数

所有模块共用一条 RS485 总线。

参数	实测值
协议	Modbus RTU
波特率	9600
数据位	8
校验	None
停止位	1
读取超时	500 ms
失败重试	2 次
CRC	CRC16-Modbus
CRC 字节序	低字节在前
地址、数量和寄存器数据	高字节在前

现场调试使用过 COM9，但 COM 号属于计算机本地设置。主项目应允许用户选择和保存，不得把 COM9 固定为设备协议的一部分。

同一串口的请求必须串行执行。不得让继电器写入、电压读取和电流读取同时向串口写帧。

4. 模块地址

模块	从站地址
继电器板 1，负责物理插位 1～8	1
继电器板 2，负责物理插位 9～16	2
继电器板 3，负责物理插位 17～24	3
24 路电压采集模块	4
24 路电流采集模块	5

5. 继电器控制

使用功能码 0x05 写单个线圈。

开：0xFF00
关：0x0000
正常响应应回显请求中的从站、功能码、线圈地址和值。
响应必须检查长度、从站、功能码、回显内容和 CRC。

主项目业务接口建议：

SetRelayAsync(int physicalSlot, bool isOn)

处理流程：

校验 physicalSlot 为 1～24。
从 device-profile.json 的 channels 查找该物理插位。
取得 relay.slave 和 relay.coil。
构造并发送 0x05 帧。
验证回显后才更新业务状态。

不要在未确认当前硬件是否允许的情况下自动全开 24 路。

6. 电压采集

实测配置：

参数	值
从站	4
功能码	`0x03`
起始寄存器	0
寄存器数量	24
量程	100 V
解析公式	B
公式	`实际电压 = DATA / 100`
DATA 类型	`UInt16`
每通道字节数	2
数据字节序	Big-Endian

请求主体：

04 03 00 00 00 18

追加 CRC16-Modbus 后发送。正常响应共 53 字节：

[从站1][功能码1][字节数0x30][48字节数据][CRC2]

7. 电流采集

实测配置：

参数	值
从站	5
功能码	`0x03`
起始寄存器	0
寄存器数量	24
量程	60 A
解析公式	A
公式	`实际电流 = DATA / 10000 × 60`
DATA 类型	`Int16`
每通道字节数	2
数据字节序	Big-Endian

请求主体：

05 03 00 00 00 18

这里的“带符号”按现场导出配置解释为：读取寄存器 0～23，并将每个 16 位原始值按二进制补码转换为 Int16。主项目不得自行把起始寄存器改成 24，也不得在映射地址上额外加 24。如后续更换硬件或重新标定，应修改配置版本并重新验收。

8. 采集回包解析

电压和电流共用以下流程：

检查响应最小长度。
检查响应从站等于配置从站。
检查功能码。若最高位为 1，按 Modbus 异常响应处理。
检查字节数为 registerCount × registerBytes，当前应为 48。
验证 CRC16-Modbus。
对每个物理插位读取对应的 registerOffset。
字节位置为：

position = dataStartOffset + registerOffset × channelBytes

当前 dataStartOffset=3，channelBytes=2。

按 Big-Endian 合成原始 16 位值。
根据 signed 转换为 UInt16 或 Int16。
根据 formula 和 range 换算工程值。

公式定义：

A: value = DATA / 10000.0 × range
B: value = DATA / range

9. 统一业务接口

主项目业务层只允许使用物理插位 1～24，建议公开以下抽象：

ConnectAsync()
DisconnectAsync()
SetRelayAsync(int physicalSlot, bool isOn)
ReadAllVoltagesAsync()
ReadAllCurrentsAsync()
ReadMeasurementsAsync()

一次测量结果建议包含：

PhysicalSlot
Voltage
Current
VoltageRaw
CurrentRaw
Timestamp
VoltageQuality
CurrentQuality

ReadMeasurementsAsync() 应分别完成一次电压整帧读取和一次电流整帧读取，再按 physicalSlot 合并。不要为每个物理插位单独读取一次寄存器；每种采集模块一次读取 24 个寄存器即可。

10. 配置加载与校验

程序启动时必须校验：

schemaVersion 是程序支持的版本。
物理插位恰好覆盖 1～24，不重复、不缺失。
继电器从站和线圈组合不重复。
电压、电流的 registerOffset 均在 0～registerCount-1。
每类采集映射不得出现重复的 registerOffset。
从站地址范围为 1～247。
registerBytes=2、channelBytes=2。
公式只能是 A 或 B。
字节序和 CRC 类型为程序支持值。

配置错误时应阻止通讯并给出具体字段，不要静默使用代码默认值。

11. 超时、重试和线程规则

一次请求从发送到收到完整响应视为一个事务。
失败后最多重试配置中的次数；当前为 2 次，即最多发送 3 次。
CRC 错误、响应超时、从站错误、功能码错误和响应长度错误都应记录原始 HEX。
重试前应清理串口输入缓冲区，避免残帧与下一帧拼接。
串口操作使用互斥锁或单消费者队列串行化。
断开和应用退出时安全关闭串口。

12. 主项目配置建议

建议将机器本地参数放在主项目配置，将设备协议和映射放在独立配置：

主项目配置
└─ Modbus
   ├─ Enabled
   ├─ PortName
   ├─ DeviceProfilePath
   └─ PollIntervalMs

device-profile.json
├─ 串口通讯默认参数
├─ Modbus 帧规则
├─ 模块协议
└─ 24 路权威映射

device-profile.json 应随主程序发布并复制到输出目录。主项目可以提供配置界面修改 COM 口，但协议和通道映射只应由经过授权的维护流程更新。

13. AI 编程强制要求

将本目录交给主项目 AI 时，应附加以下要求：

严格按《Modbus接口规范.md》和 device-profile.json 实现。业务层统一使用 physicalSlot 1～24。所有从站、线圈、寄存器、量程、公式及映射从配置读取，不得硬编码。sourceDisplayChannel 仅用于追溯现场实测，不参与解析寻址。实现配置启动校验、串口事务串行化、CRC及响应完整校验，并按《接入验收清单.md》完成测试。

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