芯耀
与非AI
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一、项目背景
某分布式光伏电站项目部署了多台组串式逆变器，逆变器采用RS485接口、Modbus RTU通信协议。用户侧光伏监控平台要求统一采用IEC 60870-5-104（IEC104）协议进行数据接入。为实现协议无缝对接，项目选用VFBOX协议转换网关，完成逆变器Modbus数据的采集与IEC104协议转发。
二、系统架构
┌─────────────────┐ RS485 ┌─────────────┐ 以太网/4G ┌─────────────────┐
│ 组串式逆变器 │ ◄───Modbus RTU──► │ VFBOX网关 │ ◄────IEC104─────► │ 光伏监控平台 │
│ (Modbus从站) │ │ (协议转换) │ │ (IEC104主站) │
└─────────────────┘ └─────────────┘ └─────────────────┘
通信链路说明：
下行：网关通过RS485总线以Modbus RTU方式轮询采集逆变器数据
上行：网关作为IEC104服务器（局域网模式）或客户端（4G云平台模式），向光伏监控平台转发数据
三、设备清单
| 序号 | 设备名称 | 型号/规格 | 数量 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 组串式逆变器 | 支持Modbus RTU | 3台 | 光伏直流逆变为交流 |
| 2 | VFBOX协议网关 | 支持Modbus采集+104转发 | 1台 | 协议转换核心设备 |
| 3 | 光伏监控平台 | 支持IEC104主站 | 1套 | 数据汇聚与可视化 |
| 4 | 电脑 | IP: 192.168.1.198 | 1台 | 工程配置与调试 |
| 5 | 网线/RS485线/12V电源 | — | 若干 | 物理连接 |
四、逆变器数据点规划
根据逆变器Modbus寄存器说明书，整理关键监控点位如下：
| 数据名称 | Modbus寄存器地址 | 数据类型 | IEC104类型 | 104地址 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| 直流电压1 | 40001 | Float | AI-MeasuredValueShort | 16385 | PV1输入电压 |
| 直流电流1 | 40003 | Float | AI-MeasuredValueShort | 16386 | PV1输入电流 |
| 直流功率1 | 40005 | Float | AI-MeasuredValueShort | 16387 | PV1输入功率 |
| 直流电压2 | 40007 | Float | AI-MeasuredValueShort | 16388 | PV2输入电压 |
| 直流电流2 | 40009 | Float | AI-MeasuredValueShort | 16389 | PV2输入电流 |
| 直流功率2 | 40011 | Float | AI-MeasuredValueShort | 16390 | PV2输入功率 |
| A相交流电压 | 40021 | Float | AI-MeasuredValueShort | 16391 | 电网侧电压 |
| A相交流电流 | 40023 | Float | AI-MeasuredValueShort | 16392 | 电网侧电流 |
| 有功功率 | 40025 | Float | AI-MeasuredValueShort | 16393 | 实时发电功率 |
| 日发电量 | 40031 | Float | AI-MeasuredValueShort | 16394 | 当日累计发电 |
| 总发电量 | 40033 | Float | AI-MeasuredValueShort | 16395 | 历史累计发电 |
| 逆变器温度 | 40041 | Float | AI-MeasuredValueShort | 16396 | 设备运行温度 |
| 运行状态 | 10001 | Bool | DI-SinglePoint | 1 | 运行/停机 |
| 故障告警 | 10002 | Bool | DI-SinglePoint | 2 | 正常/故障 |
地址映射说明： IEC104遥测（AI）起始地址设为16385，对应短浮点类型；遥信（DI）起始地址设为1，对应单点信息。
五、实施步骤
5.1 硬件连接
RS485接线：将3台逆变器的RS485-A、B端子分别并联，接入VFBOX网关的RS485接口（A接A，B接B）。
网络接线：将网关LAN口与电脑通过网线连接，电脑IP设置为192.168.1.198，确保与网关同网段。
供电：网关接入12V直流电源。
5.2 配置Modbus采集
在电脑上打开VFBOX Studio配置软件，新建工程，选择对应网关设备型号。
添加Modbus RTU驱动，配置串口参数：
波特率：9600
数据位：8
停止位：1
校验：无
从站地址：1~3（对应3台逆变器）
根据上述数据点表，逐条添加采集点位，填写Modbus寄存器地址及数据类型（Float/Bool）。
点击菜单"查看数据"，确认网关已正确读取到逆变器的电压、电流、功率及状态数据。
5.3 配置IEC104协议转发
在工程中启用IEC104服务，参数配置如下：
| 参数 | 设置值 | 说明 |
|---|---|---|
| 启用 | Yes | 启动104转发功能 |
| 端口 | 2404 | IEC104标准侦听端口 |
| 公共地址 | 11 | 与光伏平台约定 |
| 最大帧长度 | 249 | 默认 |
| 周期上报间隔 | 30秒 | 定时全量上报 |
| 归一化数据类型 | Float | 默认短浮点 |
| 上报变化精度 | 0.1 | 数据变化超0.1立即触发上报 |
在104转发数据表中，添加所有需要上送的点位：
遥测点选择类型 AI-MeasuredValueShort，地址范围16385~16396
遥信点选择类型 DI-SinglePoint，地址范围1~2
地址优化技巧：先添加第一个点位并手动修改为起始地址（如16385），后续添加的点位将自动依次累加，减少重复配置。
点击菜单"下载"，将工程下载至网关。
5.4 4G云平台模式（可选）
若光伏监控平台部署于互联网云端，需启用网关的To Cloud客户端模式：
| 选项 | 设置值 |
|---|---|
| 启用 | Yes |
| 端口 | 2404（固定） |
| 远程服务器IP | 光伏平台公网IP/域名 |
| 远程服务器端口 | 平台指定端口（如2404） |
| 注册帧 | 填写网关身份识别码（如十六进制 31 32 33 34） |
配置完成后下载工程，网关通过4G拨号主动连接平台，建立TCP链路后发送注册帧完成身份认证。
六、测试验证
6.1 本地模拟测试
在电脑上打开PMA协议测试软件，选择菜单 文件 → 协议配置 → IEC870-5-104规约。
配置连接参数：
从站IP：VFBOX网关IP（如192.168.1.10）
主站IP：电脑IP（192.168.1.198）
公共地址：11
切换至"模拟主站"模式，点击"端口配置 → 连接"建立TCP链路。
发送总召唤报文（TI=100），观察消息框：
应收到网关返回的遥测数据（直流电压、交流功率、发电量等）
应收到遥信数据（运行状态、故障告警）
手动触发逆变器状态变化（如启停操作），验证变化数据是否主动上送。
6.2 光伏平台联调
在光伏监控平台侧配置IEC104主站通道，添加网关设备，公共地址设为11。
平台下发总召唤后，确认所有13个数据点均正常刷新。
核对关键数据准确性：
实时功率与逆变器液晶屏显示一致
日发电量累计逻辑正确
故障信号变位响应时间小于5秒
七、项目效果
| 指标 | 实现效果 |
|---|---|
| 采集周期 | Modbus轮询周期1秒，满足实时监控需求 |
| 转发延迟 | 数据变化至IEC104上送延迟小于2秒 |
| 并发接入 | 单台网关成功接入3台逆变器，可扩展至更多从站 |
| 通信稳定性 | 7×24小时运行无断链，支持自动重连 |
| 协议兼容性 | 光伏平台零改造，直接识别标准IEC104数据 |
八、总结
本案例通过VFBOX网关实现了逆变器Modbus RTU协议到IEC104协议的高效转换，解决了光伏监控平台与现场设备之间的协议壁垒。项目具备以下特点：
配置便捷：通过VFBOX Studio图形化界面，无需编程即可完成点表映射与协议参数配置。
灵活组网：既支持局域网内平台主动连接网关（服务器模式），也支持4G环境下网关主动上云（客户端模式）。
数据完整：支持遥测、遥信全量上送，变化数据主动推送，满足电力系统对实时性与可靠性的要求。
该方案可推广至储能系统、箱变测控、环保监测等需Modbus转IEC104协议对接的场景。
