ICS 17.020 N 56 DB14 山 西 省 地 方 标 准 DB 14/T 1731—2018 矿用安全监控系统传感器基于 RS485 的有 线传输协议 2018 - 12 - 05 发布 山西省市场监督管理局 2019 - 02 - 05 实施 发 布 DB14/T 1731—2018 目 次 前言 ................................................................................ II 1 范围 .............................................................................. 1 2 规范性引用文件 .................................................................... 1 3 术语定义 .......................................................................... 1 4 传输接口 .......................................................................... 3 5 通信规范 .......................................................................... 3 6 传输过程 .......................................................................... 3 7 协议格式 .......................................................................... 4 附录 A（规范性附录） 传感器寄存器定义 ................................................ 9 附录 B（规范性附录） 传感器类型编码 ................................................. 11 附录 C（规范性附录） 传感器状态说明 ................................................. 12 附录 D（规范性附录） 测量值类型说明 ................................................. 13 附录 E（规范性附录） 参数测量值说明 ................................................. 14 I DB14/T 1731—2018 前 言 本标准依据GB/T 1.1-2009 《标准化工作导则 第1部分 标准的结构和编写》给出的规则起草。 本标准由山西省计量标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位：山西省计量科学研究院、山西阳光三极科技股份有限公司。 本标准主要起草人：韩建书、李梅、卫睿华、史增福、高耀杰、王强、姚永强、卫蔚、陈少祥。 II DB14/T 1731—2018 矿用安全监控系统传感器基于 RS485 的有线传输协议 1 范围 本标准规定了矿用安全监控系统传感器基于RS485的有线传输协议的传输接口、通信规范、传输过 程及协议格式。 本标准适用于点对点及一点对多点的通信方式。 本标准适用于矿用传感器生产、销售、检测和使用的相关单位。 2 规范性引用文件 下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。 GB/T 7665-2005 传感器通用术语 GB/T 16733-1997 国家标准制定程序的阶段划分及代码 GB/T 17710-1999 数据处理校验码系统 GB/T 19582.1-2008 基于Modbus协议的工业自动化网络规范 第1部分：Modbus应用协议 GB/T 19582.2-2008 基于Modbus协议的工业自动化网络规范 第2部分：Modbus协议在串行链路上 的实现指南 AQ 1029 煤矿安全监测监控系统及检测仪器使用管理规范 MT/T 1116 煤矿安全生产监控系统联网技术要求 3 术语定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 传感器 能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置， 通常由敏感元件和转换元件 组成。 注1：敏感元件，指传感器中能直接感受或响应被测量的部分。 注2：转换元件，指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。 注3：当输出为规定的标准信号时，则称为变送器。 3.2 多参数传感器 能感受两种或两种以上被测物理量的传感器。 1 DB14/T 1731—2018 3.3 总线 总线是传送数据和地址信号的公共通道。 3.4 寄存器 寄存器是中央处理器内的组成部分。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们可用来暂存指令、 数据和地址。 3.5 ModBus 协议 ModBus 协议是 OSI 模型第 7 层上的应用层报文传送协议，在不同类型总线或网络的设备之间提供 客户机/服务器通信，将串行链路上的协议标准化，实现一个主站同一个或多个从站之间交换 Modbus 请求。 3.6 485 总线通信 一种采用平衡发送和差分接收的平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准，以两 线间的电压差为+（2—6）V 表示逻辑“1”；以两线间的电压差为-（2—6）V 表示逻辑“0”。 3.7 主从式通信 主从式通信是指主机发送的信息可以传送到各个从机或指定的从机，而各个从机的信息只能发送给 主机，总线上只有主机可以主动请求与从机通信，而从机不能主动请求与主机或其他从机通信。 3.8 主机 在总线上能主动发起通信，对总线信号发出控制、接收、查询的设备。本标准中主机指主动发出读 数据命令并接收从机（传感器）数据的设备。 3.9 从机 不能在总线上主动发起通信，只能挂接在总线上，对总线信号进行接收、回复的设备。本标准中从 机即传感器。 2 DB14/T 1731—2018 3.10 终端地址 系统中终端设备的地址编码，简称终端地址（以下简称地址）。 4 传输接口 4.1 信号线采用二线制串行总线结构，主从式传输方式，传输模型见图 1： 主机 从机 1 从机 2 …… 从机 N A B 注：上图A、B表示信号的正负，A表示信号正，B表示信号负。 图1 传输模型 4.2 典型的传输方式为总线上有一台检测主机，N 台从机（即传感器），每台传感器地址唯一。主机 采用轮巡地址方式呼叫从机，并接收在线从机的回复信息。 5 通信规范 字节传输按异步方式进行； 波特率：1200bps，2400bps，4800bps，9600bps 可选； 起始位：1 位； 数据位：8 位； 奇偶校验位：无； 停止位：1 位； 6 传输过程 一次完整的通信过程分为 2 个阶段：主机询问、从机应答。 在通信开始之前，主从机应事先设置好通信波特率（主从机的波特率必须一致）、地址编号等参数。 主机询问阶段：主机向指定地址的从机发送命令，主机发送完毕后等待一定时间获取从机应答，在 3 DB14/T 1731—2018 等待时间结束时，如果主机收到从机的正确应答信息，则说明主机与该从机通信正常，如果主机未收到 任何信息或者收到错误信息或者应答信息尚未传递完毕，均视为主机与从机通讯异常。 从机应答阶段：从机解析接收到的命令，并组织相应信息回复到主机，从机清除接收缓冲区及相关 变量，等待主机的下次命令。 任何一次完整的通信过程都是由主机方发起的，从机在被主机寻址前只能处于侦听状态，从机在接 收命令结束后，判断指令是否寻址自己，如果是，从机对主机给予相应的应答；否则，从机不予应答。 7 协议格式 7.1 MODBUS 协议的指令格式为： 主机（请求） ： 表1 地址域 主机（请求）指令格式 功能码 数据域 校验 从机（响应） ： 表2 地址域 从机（响应）指令格式 功能码 数据域 校验 地址域：被主机请求的从机地址。 功能码：主机对从机请求的操作。 数据域： a) 主机（请求）：主机对从机执行请求的内容； b) 从机（响应）：从机对主机响应后的返回值； 校验：从地址域开始，到数据域结束之间的数据采用 CRC16 校验方式。 注：当从机对主机响应时，它使用功能码来指示正常（无差错）响应或者出现某种差错（称为异常 响应）。对于一个正常响应来说，从机仅对原始功能码响应。对于异常响应，从机返回一个与原始功能 码等同的码，设置该原始功能码的最高有效位为逻辑 1。 4 DB14/T 1731—2018 表3 主机（请求）指令格式 地址域 传感器地址 1 个字节 0X01 至 0X7F 功能码 功能码 1 个字节 0X03（读取从机寄存器的数值） 0X0000-0XFFFF 起始寄存器地址 2 个字节 （起始寄存器地址高字节在前，低字节在 后） 数据域 0X01-0X7D 寄存器数量 2 个字节 CRC 校验码 Lo 1 个字节 CRC 校验码低字节 CRC 校验码 Hi 1 个字节 CRC 校验码高字节 （寄存器数量：高字节在前，低字节在后） 校验 注1：寄存器地址含义详见附录A 传感器寄存器定义。 注2：CRC校验码的计算方法见7.2 CRC校验码计算。 表4 从机（正常响应）指令格式 地址域 传感器地址 1 个字节 0X01 至 0X7F 功能码 功能码 1 个字节 0X03 字节数 1 个字节 2×N 寄存器值 Hi 1 个字节 起始寄存器值高字节 寄存器值 Lo 1 个字节 起始寄存器值低字节 … … … 寄存器值 Hi 1 个字节 寄存器值 Lo 1 个字节 CRC 校验码 Lo 1 个字节 CRC 校验码低字节 CRC 校验码 Hi 1 个字节 CRC 校验码高字节 数据域 起始寄存器后第（N-1）个 寄存器值高字节 起始寄存器后第（N-1）个 寄存器值低字节 校验 注：N＝主机请求寄存器的数量。 5 DB14/T 1731—2018 表5 （异常响应）指令格式 地址域 传感器地址 1 个字节 0X01 至 0X7F