DB14∕T 1731-2018 礦用安全監(jiān)控系統(tǒng)傳感器基于RS485的有線傳輸協(xié)議

ICS17.020N56DB14山西省市場監(jiān)督管理局發(fā)布IDB14/T1731—2018前言 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語定義 14傳輸接口 35通信規(guī)范 36傳輸過程 37協(xié)議格式 4附錄A（規(guī)范性附錄）傳感器寄存器定義 9附錄B（規(guī)范性附錄）傳感器類型編碼 11附錄C（規(guī)范性附錄）傳感器狀態(tài)說明 12附錄D（規(guī)范性附錄）測量值類型說明 13附錄E（規(guī)范性附錄）參數(shù)測量值說明 14DB14/T1731—2018本標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB/T1.1-2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由山西省計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會提出并歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：山西省計(jì)量科學(xué)研究院、山西陽光三極科技股份有限公司。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：韓建書、李梅、衛(wèi)睿華、史增福、高耀杰、王強(qiáng)、姚永強(qiáng)、衛(wèi)蔚、陳少祥。1DB14/T1731—2018礦用安全監(jiān)控系統(tǒng)傳感器基于RS485的有線傳輸協(xié)議本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了礦用安全監(jiān)控系統(tǒng)傳感器基于RS485的有線傳輸協(xié)議的傳輸接口、通信規(guī)范、傳輸過程及協(xié)議格式。本標(biāo)準(zhǔn)適用于點(diǎn)對點(diǎn)及一點(diǎn)對多點(diǎn)的通信方式。本標(biāo)準(zhǔn)適用于礦用傳感器生產(chǎn)、銷售、檢測和使用的相關(guān)單位。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本標(biāo)準(zhǔn)。GB/T7665-2005傳感器通用術(shù)語GB/T16733-1997國家標(biāo)準(zhǔn)制定程序的階段劃分及代碼GB/T17710-1999數(shù)據(jù)處理校驗(yàn)碼系統(tǒng)GB/T19582.1-2008基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)規(guī)范第1部分：Modbus應(yīng)用協(xié)議GB/T19582.2-2008基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)規(guī)范第2部分：Modbus協(xié)議在串行鏈路上的實(shí)現(xiàn)指南AQ1029煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范MT/T1116煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要求3術(shù)語定義下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。3.1傳感器能感受被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。3.2多參數(shù)傳感器能感受兩種或兩種以上被測物理量的傳感器。2DB14/T1731—20183.3總線總線是傳送數(shù)據(jù)和地址信號的公共通道。3.4寄存器寄存器是中央處理器內(nèi)的組成部分。寄存器是有限存貯容量的高速存貯部件，它們可用來暫存指令、數(shù)據(jù)和地址。3.5ModBus協(xié)議ModBus協(xié)議是OSI模型第7層上的應(yīng)用層報(bào)文傳送協(xié)議，在不同類型總線或網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備之間提供客戶機(jī)/服務(wù)器通信，將串行鏈路上的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)一個(gè)主站同一個(gè)或多個(gè)從站之間交換Modbus請求。3.6485總線通信一種采用平衡發(fā)送和差分接收的平衡數(shù)字多點(diǎn)系統(tǒng)中的驅(qū)動器和接收器的電氣特性的標(biāo)準(zhǔn)，以兩線間的電壓差為+（2—6）V表示邏輯“1”；以兩線間的電壓差為-（2—6）V表示邏輯“0”。3.7主從式通信主從式通信是指主機(jī)發(fā)送的信息可以傳送到各個(gè)從機(jī)或指定的從機(jī)，而各個(gè)從機(jī)的信息只能發(fā)送給主機(jī)，總線上只有主機(jī)可以主動請求與從機(jī)通信，而從機(jī)不能主動請求與主機(jī)或其他從機(jī)通信。3.8主機(jī)在總線上能主動發(fā)起通信，對總線信號發(fā)出控制、接收、查詢的設(shè)備。本標(biāo)準(zhǔn)中主機(jī)指主動發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令并接收從機(jī)（傳感器）數(shù)據(jù)的設(shè)備。3.9從機(jī)不能在總線上主動發(fā)起通信，只能掛接在總線上，對總線信號進(jìn)行接收、回復(fù)的設(shè)備。本標(biāo)準(zhǔn)中從機(jī)即傳感器。3DB14/T1731—20183.10終端地址系統(tǒng)中終端設(shè)備的地址編碼，簡稱終端地址（以下簡稱地址）。4傳輸接口4.1信號線采用二線制串行總線結(jié)構(gòu)，主從式傳輸方式，傳輸模型見圖1：……AB圖1傳輸模型4.2典型的傳輸方式為總線上有一臺檢測主機(jī)，N臺從機(jī)（即傳感器），每臺傳感器地址唯一。主機(jī)采用輪巡地址方式呼叫從機(jī)，并接收在線從機(jī)的回復(fù)信息。5通信規(guī)范字節(jié)傳輸按異步方式進(jìn)行；波特率：1200bps，2400bps，4800bps，9600bps可選；起始位：1位；數(shù)據(jù)位：8位；奇偶校驗(yàn)位：無；停止位：1位；6傳輸過程一次完整的通信過程分為2個(gè)階段：主機(jī)詢問、從機(jī)應(yīng)答。在通信開始之前，主從機(jī)應(yīng)事先設(shè)置好通信波特率（主從機(jī)的波特率必須一致）、地址編號等參數(shù)。主機(jī)詢問階段：主機(jī)向指定地址的從機(jī)發(fā)送命令，主機(jī)發(fā)送完畢后等待一定時(shí)間獲取從機(jī)應(yīng)答，在4DB14/T1731—2018等待時(shí)間結(jié)束時(shí)，如果主機(jī)收到從機(jī)的正確應(yīng)答信息，則說明主機(jī)與該從機(jī)通信正常，如果主機(jī)未收到任何信息或者收到錯誤信息或者應(yīng)答信息尚未傳遞完畢，均視為主機(jī)與從機(jī)通訊異常。從機(jī)應(yīng)答階段：從機(jī)解析接收到的命令，并組織相應(yīng)信息回復(fù)到主機(jī)，從機(jī)清除接收緩沖區(qū)及相關(guān)變量，等待主機(jī)的下次命令。任何一次完整的通信過程都是由主機(jī)方發(fā)起的，從機(jī)在被主機(jī)尋址前只能處于偵聽狀態(tài)，從機(jī)在接收命令結(jié)束后，判斷指令是否尋址自己，如果是，從機(jī)對主機(jī)給予相應(yīng)的應(yīng)答；否則，從機(jī)不予應(yīng)答。7協(xié)議格式7.1MODBUS協(xié)議的指令格式為：主機(jī)（請求表1主機(jī)（請求）指令格式從機(jī)（響應(yīng)表2從機(jī)（響應(yīng)）指令格式地址域：被主機(jī)請求的從機(jī)地址。功能碼：主機(jī)對從機(jī)請求的操作。數(shù)據(jù)域：a)主機(jī)（請求）：主機(jī)對從機(jī)執(zhí)行請求的內(nèi)容；b)從機(jī)（響應(yīng)）：從機(jī)對主機(jī)響應(yīng)后的返回值；校驗(yàn)：從地址域開始，到數(shù)據(jù)域結(jié)束之間的數(shù)據(jù)采用CRC16校驗(yàn)方式。注：當(dāng)從機(jī)對主機(jī)響應(yīng)時(shí)，它使用功能碼來指示正常（無差錯）響應(yīng)或者出現(xiàn)某種差錯（稱為異常響應(yīng)）。對于一個(gè)正常響應(yīng)來說，從機(jī)僅對原始功能碼響應(yīng)。對于異常響應(yīng)，從機(jī)返回一個(gè)與原始功能碼等同的碼，設(shè)置該原始功能碼的最高有效位為邏輯1。5DB14/T1731—2018表3主機(jī)（請求）指令格式CRC校驗(yàn)碼Hi表4從機(jī)（正常響應(yīng)）指令格式寄存器值Hi寄存器值Lo………寄存器值Hi寄存器值Lo6DB14/T1731—2018表5（異常響應(yīng)）指令格式表6異常碼列表對于傳感器來說，詢問中接收到的功能碼是中的故障，例如：隱含長度是不正確的。并不意味著，MODBUS協(xié)議不知道任何特殊7.2CRC校驗(yàn)碼計(jì)算校驗(yàn)碼采用CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。校驗(yàn)碼是一個(gè)16位二進(jìn)制數(shù)，占2個(gè)字節(jié)。CRC校驗(yàn)碼計(jì)算從通訊信息幀的地址開始、到數(shù)據(jù)區(qū)結(jié)束（包含數(shù)據(jù)區(qū)）。循環(huán)冗余校驗(yàn)碼計(jì)算方法如下：c)將一個(gè)16位寄存器裝入十六進(jìn)制FFFF(全1)。將之稱作CRC寄存器。d)將報(bào)文的第一個(gè)8位字節(jié)與16位CRC寄存器的低字節(jié)異或，結(jié)果置于CRC寄存器。e)將CRC寄存器右移1位(向LSB方向)，MSB充零，提取并檢測LSB。f)如果LSB為0：重復(fù)步驟3(另一次移位)。(如果LSB為1：對CRC寄存器異或多項(xiàng)式值0xA001(1010000000000001)。g)重復(fù)步驟3和4，直到完成8次移位。當(dāng)做完此操作后，將完成對8位字節(jié)的完整操作。h)對報(bào)文中的下一個(gè)字節(jié)重復(fù)步驟2到5，繼續(xù)此操作直至所有報(bào)文被處理完畢。i)CRC寄存器中的最終內(nèi)容為CRC值。7DB14/T1731—2018j)當(dāng)放置CRC值于報(bào)文時(shí)，先發(fā)送低字節(jié)，再發(fā)送高字節(jié)。函數(shù)名稱：unsignedshortintMBCRC16(unsignedchar*pucFrame,unsignedshortintusLen)函數(shù)功能：計(jì)算CRC校驗(yàn)值輸入?yún)?shù)：unsignedchar*pucFrame/*報(bào)文數(shù)組的首地址*/unsignedshortintusLen/*報(bào)文數(shù)組的字節(jié)數(shù)*/返回值：unsignedshort類型的CRC校驗(yàn)值unsignedshortintMBCRC16(unsignedchar*pucFrame,unsignedshortintusLen){unsignedcharucCRCHi=0xFF;/*CRC的高字節(jié)初始化*/unsignedcharucCRCLo=0xFF;/*CRC的低字節(jié)初始化*/unsignediIndex;/*CRC查詢表索引*/while(usLen--)/*計(jì)算CRC*/{iIndex=ucCRCLo^*(pucFrame++);ucCRCLo=(unsignedchar)(ucCRCHi^aucCRCHi[iIndex]);ucCRCHi=aucCRCLo[iIndex];}return(unsignedsho}高字節(jié)表/*高位字節(jié)的CRC值*/staticconstunsignedcharaucCRCHi[]={0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,8DB14/T1731—20180x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40低字節(jié)表/*低位字節(jié)的CRC值*/staticconstunsignedcharaucCRCLo[]={0x00,0xC0,0xC1,0x01,0xC3,0x03,0x02,0xC2,0xC6,0x06,0x07,0xC7,0x05,0xC5,0xC4,0x04,0xCC,0x0C,0x0D,0xCD,0x0F,0xCF,0xCE,0x0E,0x0A,0xCA,0xCB,0x0B,0xC9,0x09,0x08,0xC8,0xD8,0x18,0x19,0xD9,0x1B,0xDB,0xDA,0x1A,0x1E,0xDE,0xDF,0x1F,0xDD,0x1D,0x1C,0xDC,0x14,0xD4,0xD5,0x15,0xD7,0x17,0x16,0xD6,0xD2,0x12,0x13,0xD3,0x11,0xD1,0xD0,0x10,0xF0,0x30,0x31,0xF1,0x33,0xF3,0xF2,0x32,0x36,0xF6,0xF7,0x37,0xF5,0x35,0x34,0xF4,0x3C,0xFC,0xFD,0x3D,0xFF,0x3F,0x3E,0xFE,0xFA,0x3A,0x3B,0xFB,0x39,0xF9,0xF8,0x38,0x28,0xE8,0xE9,0x29,0xEB,0x2B,0x2A,0xEA,0xEE,0x2E,0x2F,0xEF,0x2D,0xED,0xEC,0x2C,0xE4,0x24,0x25,0xE5,0x27,0xE7,0xE6,0x26,0x22,0xE2,0xE3,0x23,0xE1,0x21,0x20,0xE0,0xA0,0x60,0x61,0xA1,0x63,0xA3,0xA2,0x62,0x66,0xA6,0xA7,0x67,0xA5,0x65,0x64,0xA4,0x6C,0xAC,0xAD,0x6D,0xAF,0x6F,0x6E,0xAE,0xAA,0x6A,0x6B,0xAB,0x69,0xA9,0xA8,0x68,0x78,0xB8,0xB9,0x79,0xBB,0x7B,0x7A,0xBA,0xBE,0x7E,0x7F,0xBF,0x7D,0xBD,0xBC,0x7C,0xB4,0x74,0x75,0xB5,0x77,0xB7,0xB6,0x76,0x72,0xB2,0xB3,0x73,0xB1,0x71,0x70,0xB0,0x50,0x90,0x91,0x51,0x93,0x53,0x52,0x92,0x96,0x56,0x57,0x97,0x55,0x95,0x94,0x54,0x9C,0x5C,0x5D,0x9D,0x5F,0x9F,0x9E,0x5E,0x5A,0x9A,0x9B,0x5B,0x99,0x59,0x58,0x98,0x88,0x48,0x49,0x89,0x4B,0x8B,0x8A,0x4A,0x4E,0x8E,0x8F,