T_SILA 001-2022 电力线载波通信(PLC)全屋互联规范.docx

T/SILA 0012022目次前言 . II引言 . IV1范围 . 12规范性引用文件 . 13术语和定义 . 14缩略语 . 15系统组成与架构 . 2系统架构 . 2系统组成 . 5系统要求 . 5系统设备功能定义模型 . 56PLC 模组串口接口参考. 9范围 . 9说明 . 9应用帧结构 . 9PLC 应用报文. 227系统控制协议 . 23数据交互流程 . 23发送数据 . 23接收数据 . 23功能命令详解 . 26附录 A （规范性）物模型表 . 44附录 B （规范性）设备类别编码表 . 72附录 C （规范性）制造商编码表 . 74附录 D （规范性）模组尺寸及引脚规范 . 75附录 E （规范性）PLC 芯片层互联规范 . 82IIIIT/SILA 0012022引言本文件的提案机制由上海浦东智能照明联合会的PLC互联规范标准委员会负责，收集各企业的提案并审查，并制定回复意见或修订方案，提案收集邮箱 plcteam，联系人：贺海斌。提案内容包括互联规范的文件修订与升级，新增或修订制造商编码，设备类别编码，SIID编码，CIID编码，物模型等，收到提案后，由PLC互联规范标准委员会组织审议并作出回复或修订意见。本文件的电子文档以及制造商编码申请表格，可以在 PLC互联规范官网下载。IVT/SILA 0012022电力线载波通信(PLC)全屋互联规范1范围本文件规定了PLC全屋互联协议的PLC控制系统技术要求。本文件适用于PLC控制系统的设计，制造与应用。2规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。控制设备 control device是指连接到PLC总线上的设备，并用于发送指令控制其他连接到相同PLC总线上的设备。控制设备如控制面板、传感器等。受控设备controlled device是指连接在电源和一支或若干支灯之间用来变换电源电压，限制灯的电流至规定值，提供启动电压和预热电流，防止冷启动，校正功率因数或降低无线电干扰的一个或若干个部件，如开关控制器、单色调光驱动器、双色调光驱动器、彩色调光驱动器、窗帘驱动器等。中央协调节点central coordinator是指在 PLC-IoT 通信中的具体体现为头端通信模块，负责末端设备的接入以及数据的接受与发送。终端节点station是指在 PLC-IoT 通信中的具体体现为尾端通信模块，接受与发送电力载波信号，为终端设备提供统一的接入 PLC-IoT 网络方式。代理协调节点proxy coordinator是指在 PLC-IoT 通信中的具体体现为中间代理通信模块，接受与发送电力载波信号，为中央协调节点和终端节点之间提供代理协调功能。4缩略语下列缩略语适用于本文件：BPCS：信标帧载荷校验序列（Beacon Payload Check Sequence）BTS：信标时间戳（Beacon Time Stamp）CCO：中央协调节点（Central Coordinator）CIFS：竞争帧间隔（Contention Inter Frame Space）CIID ：属性实例（Characteristic Instance Identification）DTEI：目的终端设备标识（Destination Terminal Equipment Identifier）ETMI：分集拷贝扩展模式（Extend Tone Map Index）FC：帧控制（Frame Control）1T/SILA 0012022FCCS：帧控制校验序列（Frame Control Check Sequence）FL：帧长（Frame Length）ICV：完整性校验值（Integrity Check Value）LID：链路标识（Link Identifier）MAC：媒介访问控制（Media Access Control）MMTYPE：网络管理封包类型（Management Packet Type）MPDU：MAC层协议数据单元（MAC Protocol Data Unit）MSDU：MAC层服务数据单元（MAC Service Data Unit）NID：网路标识（Network Identifier）NNID：邻近网路标识（Neighbor Network Identifier）ODA：原始目的地址（Original Destination Address）ODTEI：原始目的终端设备标识（Original Destination Terminal Equipment Identifier）OSA：原始源地址（Original Source Address）OSTEI：原始源终端设备标识（Original Source Terminal Equipment Identifier）PB：物理块（Physical Block）PBB：物理块（Physical Block Body）PBCS：物理块校验序列（Physical Block Check Sequence）PBH：物理块头（Physical Block Header）PCO：代理协调节点（Proxy Coordinator）PLC：电力线载波通信（Power Line Communication）PSS：追随符号大小（Pilot Step Size）RIFS：回应帧间隔（Response inter frame space）SACK：选择确认（Selective Acknowledgement）SIID ：服务实例 （Service Instance Identification）SOF：帧起始（Start of Frame）STA：终端节点（Station）TMI：分集拷贝基本模式（Tone Map Index）5系统组成与架构系统架构本系统由网关和子设备组成，网关和子设备之间基于PLC系统控制协议通信，系统架构如图1所示。2T/SILA 0012022图1系统架构本系统基于PLC应用层构建全屋互联协议，实现通信单元之间业务数据交互，通过数据链路层完成数据传输，如图2所示。3T/SILA 0012022图2PLC 分层PLC 网络中有三种节点，以CCO（中心节点）、PCO（代理节点）、STA（终端）为组成的树形结构，如图3所示。其通信方式采用中央调度的方式，CCO 上电后会进行全网检测，确定PCO和STA，然后侦听STA的报文或者主动询问STA，通过CSMA/CA载波检测多址的方式进行传输管理和控制。图3PLC-IoT 树形组网及网络节点所有STA站点向头端节点CCO发起关联入网请求，CCO确认后方可加入网络，网络建立可即可进行PLC通信。站点通信为CCO与STA站点的之间的相互通信，STA与STA不能直接通信，需要通过CCO来转发，PLC的自组网过程由芯片底层软件实现，无需应用层干预，芯片应用层互联规范应满足附件5要求。入网过程：上电后和CCO之间能直接通信的STA站点，会首先入网，形成1级站点，并评估相互通信成功率，不能和CCO直接通信的站点若能和1级站点通信，就通过1级站点代理入网，以此类推逐级形成多层级网络，目前最大可以支持15层级。PCO站点非指定，由各站点自动形成。PLC信道具有时变性，噪声也可能随着电器开闭时有时无，这意味着已经建立起来的路由网络可能4T/SILA 0012022存在不通，PLC链路层需有路由评估机制，在路由周期内不断评估代理路由合理性，动态变化拓扑图，以确保通信可靠。路由评估需要时间，因此CCO坏掉或者站点拔掉，网络稳定需要一定时间，这个时间与网络规模或者层级深度有关系。在PLC总线网络的每个设备，都有一个固定的物理地址（6字节MAC地址），MAC地址在PLC模块出厂时通过IANA或IEEE申请分配，使用过程不更改。使用MAC地址，在网络中可提供单播寻址（0FF FF FFFF FF FE）方式或广播寻址（FF FF FF FF FF FF）方式进行通信。系统组成PLC系统一般由多个子系统组成，子系统通过PLC网关连接到局域网或云端服务器组成系统，移动终端通过云端连接系统。一个子系统由一个PLC网关、若干个控制设备和若干个受控设备组成。PLC网关是集成控制、管理、计算和通信等功能的基础开放平台。网关包含PLC-CCO模组、MCU模块。特性如下：a)  PLC 网关在系统中通过中央节点 CCO 进行协议转换与 STA 通信；、b)  具备应用地址配置和管理；c)  具备场景配置与控制；d)  具备控制程序逻辑配置与控制；e)  具备系统设备状态监测功能；f)  具备通过网络把系统的指令同步传递到云端；g)  具备分组配置与控制。场景可通过按键信号、时钟信号、传感器信号等进行触发，场景控制逻辑通过PLC网关进行配置，场景配置信息保存在每个受控设备内，当进行场景控制时，被寻址选中的受控设备可以实现同步响应。系统要求PLC 全屋互联系统的特性如下：a)  一个子系统至少含一个 CCO 中央节点；b)  任一个系统设备都可以主动发送事件上报信息；c)  一个子系统最多可独立寻址 1023 个的设备；d)  一个子系统最多可寻址 49150（2 个字节，除去预留的设备地址）个可寻址组，单个子设备至少支持 32 个分组；e)  一个子系统最多可支持 65535（2 个字节）个照明场景，单个子设备至少支持 32 个场景。系统控制面板或传感器的事件信息发送到CCO，由CCO根据控制逻辑进行处理，并由CCO把处理完的控制信息发送到受控设备进行控制处理。系统设备功能定义模型设备profile是设备和其他子系统之间的交互数据定义能力和格式，用于描述设备所具备的能力和状态数据。设备的通过两种方式描述设备具备的特征，服务(service)和属性(characteristic)，设备由若干个服务及其属性组成。设备service用来表示设备中用户可使用的功能函数，其中包含实现该函数输出/输入的数据以及实现该函数的行为。设备可以基于服务进行实例化，实例化后的名称称之为服务实例。设备characteristic表示数据或相关行为的特征，名称之为属性名，是Service的基本组成单元，如开关的开或关特性。如图4所示：5T/SILA 0012022图4设备功能定义模型用户通过APP 控制设备执行场景时，云端到PLC-IoT网关设备的profile 数据的格式如图5：图5PLC 协议设备控制报文转换6SIID服务服务(中文)CIID属性数据类型取值范围描述0x0013mode窗帘开合0x0022modeenum0-关1-开2-暂停窗帘电机控制窗帘的开合0x000Bopener开合度0x000Ecurrentintmin:0max:100当前的打开程度，100 为全开单位: 百分比；0x000Ftargetintmin:0max:100目标的打开程度，100 为全开单位: 百分比；SIID服务服务(中文)CIID属性数据类型取值范围描述0x0041scene按键记录0x008Anumintmin:1max:按键数量场景按键键码编号上报0x03F1button1按键(1)0x008Anumintmin:1max:按键数量按键编号0x0002namestringStringLength:32按键名T/SILA 0012022以下列举了几种典型的子设备器件物模型转换定义，用于示例PLC设备与物模型的映射，通过这种方式，可以无限扩展定义灯光控制的属性，例如新增灯光驱动控制器子设备的功率、故障信息，只要新增定义与调节亮度相似的服务属性即可传递到网关，并通过网关传递到云端。SIID和CIID使用两个字节编 码 ， 其 中 0x00010x1964 用 于 定 义 通 用 范 围 段 ， 0x19650x3FFF 预 留 给 团 体 标 准 定 义 范 围 段 ，x40000xFFFF预留给厂商定义私有不通用范围段。具体的物模型定义参见表1表6：表1场景面板表2窗帘7SIID服务服务(中文)CIID属性数据类型取值范围描述0x0001switch开关0x0001onbool0-关1-开电源开关状态；变化就上报0x0007brightness亮度0x0004brightnessintmin:1max:100步长:1亮度设置；变化就上报0x0005colourRGB 颜色0x0007redintmin:0max:255步长:1RGB 颜色红色，变化就上报0x0008greenintmin:0max:255步长:1绿色变化就上报0x0009blueintmin:0max:255步长:1蓝色变化就上报0x000Awhiteintmin:0max:255步长:1白色变化就上报0x0009cct色温0x000DcolorTemperatureintmin:2700max:6500步长:1灯的色温变化就上报0x0042progressSwitch开关渐变0x008Crangeintmin:0max:5亮度变化时长，单位：秒。默认值：2秒SIID服务服务(中文)CIID属性数据类型取值范围描述0x0014status有无人状态0x0024statusenum0-无人1-有人有无人持续的状态T/SILA 0012022表3灯光驱动控制器表4红外移动传感器8SIID服务服务(中文)CIID属性数据类型取值范围描述0x0021luminance光亮度0x0001onbool0-关1-开电源开关状态0x000Ecurrentintmin:0max:65535步长:1光照度，单位 lxSIID服务服务(中文)CIID属性数据类型取值范围描述0x0001switch电源开关0x0001onbool0-关1-开电源开关状态变化就上报0D0D1D2D3D4D5D6D7P1起始位8 个数据位偶校验位停止位长度（byte）11222L2含义HeadCtrlCmdSeqLDataCRCT/SILA 0012022表5光照传感器表6电源开关6PLC 模组串口接口参考范围本协议规定了MCU与PLC CCO（主节点）之间串口通信数据传输的帧格式、数据编码及传输规则。说明本协议中所有保留字段都需要填0。应用帧结构6.3.1字节格式应用帧的基本单元为8位字节。链路层传输顺序为低位在前，高位在后；低字节在前，高字节在后。串口传输时：字节传输按异步方式进行，通信速率默认为115200 bps，基本单元包含1个起始位“0”、8个数据位、一个偶校验位P和1个停止位“1”，定义见表7。表7字节格式6.3.2帧格式定义数据帧采用小端序，格式如表8所示。表8帧格式定义说明：Head：帧头，固定为 48H。9D7D6D5D4D3D2D1D0DirPrmRsvCCITT(0x1021)，x  +x  +x +1。T/SILA 0012022Ctrl：控制域。Cmd：命令码。Seq：帧序列号，用以匹配上下行报文的请求应答关系，取值 065535，循环使用。L：数据域 Data 的长度，最长 496 字节。Data：数据域。CRC：报文的 CRC16 校验和，从帧头开始到 Data 段结束。CRC 校验生成多项式采用 CRC16-161256.3.2.1控制域（Ctrl）控制域（Ctrl）表示帧的传输方向、启动标志，由1字节组成，定义如表9所示。表9控制域说明：Dir：Dir=0 表示此帧报文是由主控设备发出的下行报文；Dir=1 表示此帧报文是由通信模组发出的上行报文。Prm：Prm=1 表示此帧报文来自启动站；Prm=0 表示此帧报文来自从动站。Rsv：保留6.3.2.2命令码（Cmd）命令码（Cmd）见表10。Cmd说明命令类别0001H读取模组版本信息本地通信命令0002H读取模组 MAC 地址0003H读取模组通信地址0004H设置模组通信地址0005H模组重启0006H传输文件0007H读取模块上电时间0010H读取白名单中节点数量0011H读取白名单中节点信息0012H添加节点到白名单0013H删除白名单中节点0014H清空白名单0015H自组网功能开启0016H设置白名单状态0017H获取白名单状态0020H读取拓扑中节点数量0021H读取拓扑中节点信息0100H发送数据信道转发命令0101H接收数据0110H远程发送命令远程调测命令0111H远程接收命令0120H总线数据通信命令总线数据通信命令T/SILA 0012022表10 命令码6.3.3本地通信命令详细说明本地命令数据交互流程见图6。图6本地命令数据交互流程6.3.3.1读取模组版本信息（0001H）读取模组版本信息见表11。11方向主控设备下发到模组模组应答Cmd0004H0004HData通信地址（6bytes）设置结果 (1byte)0：成功，1：失败保留（2bytes）0000H失败原因 (1byte)，见 5.3.6Rsv (2bytes)注：模组通信地址保存在模组非易失性存储器中。方向主控设备下发到模组模组应答Cmd0001H0001HData空厂商代码（2bytes）芯片类型（2bytes） 3921H软件版本号（2bytes） BCD 格式保留（2bytes）0000H方向主控设备下发到模组模组应答Cmd0003H0003HData空通信地址（6bytes）保留（2bytes）0000H方向主控设备下发到模组模组应答Cmd0002H0002HData空MAC 地址（6bytes）保留（2bytes）0000HT/SILA 0012022表11读取模组版本信息6.3.3.2读取模组 MAC 地址（0002H）读取模组MAC地址见表12。表12读取模组 MAC 地址6.3.3.3读取模组通信地址（0003H）读取模组通信地址见表13。表13读取模组通信地址6.3.3.4设置模组通信地址（0004H）设置模组通信地址见表14。表14设置模组通信地址6.3.3.5模组重启（0005H）模组重启见表15。方向主控设备下发到模组模组应答Fn01H01HDataFile Attr (1bytes)State (1byte)Segment Total (2bytes)Reason (1byte)File Length (4bytes)Rsv (1byte)File Crc (4bytes)Trans Timeout (4bytes)方向主控设备下发到模组模组应答Cmd0005H0005HDataDelay Time（1byte）State (1Bte)Rsv (3bytes)Rsv (3bytes)方向主控设备下发到模组模组应答Cmd0006H0006HDataFn (1byte)Fn (1byte)User DataUser DataT/SILA 0012022表15模组重启说明：Delay Time：延时等待重启时间，单位：秒。0 代表立即重启。State：0-重启成功；1-重启失败。注：模组收到报文后，先应答再重启。6.3.3.6传输文件（0006H）传输文件见表16。表16传输文件Fn 为功能码，不同功能码对应的 User Data 格式如下。6.3.3.6.1启动文件传输启动文件传输见表17。表17启动文件传输说明：File Attr：0 表示清除下装；1 表示本地升级文件；2 表示全网升级文件；3 表示列表升级文件(升级部分 STA)。Segment Total：文件传输内容的总段数。File Length：文件的总长度，单位字节。File Crc：文件所有内容的 CRC32 校验和。Trans Timeout：文件传输超时时间，单位：分钟。State：0 表示成功；1 表示失败，失败原因见 Reason。Reason：取值含义请参见“异常状态代码”。方向主控设备下发到模组模组应答Fn02H02HDataRsv (1byte)State (1byte)Segment Num (2bytes)Reason (1byte)Segment Size (2bytes)Rsv (1byte)Segment Crc (2bytes)Segment Data方向主控设备下发到模组模组应答Fn04H04HDataMac Cnt (1bytes)State (1byte)Mac List (6 * N Bytes)Reason (1byte)Rsv (1byte)方向主控设备下发到模组模组应答Fn03H03HDataRsv (3byte)State (1byte)Fail STAs (2byte)T/SILA 00120226.3.3.6.2传输文件内容传输文件内容见表18。表18传输文件内容x  +x  +x +1。说明：Segment Num：文件内容的传输帧序号，取值范围 0 至 n-1（n 为总段数）。Segment Size：该帧文件内容的大小，除最后一帧外，其他帧必须为固定大小。Segment Crc：Segment Data 的 CRC16 校验和。CRC 校验生成多项式采用 CRC16-CCITT(0x1021)，16125Segment Data：该帧传输的文件内容，长度为 L 字节。实际传输时，不足 4 字节的倍数时通过末尾补 0x00 的方式补充为 4 字节的整数倍。State：0 表示成功；1 表示失败，失败原因见 Reason。Reason：取值含义请参见“异常状态代码”。6.3.3.6.3查询处理进度查询处理进度见表19。表19查询处理进度说明：State：文件处理进度：0 全部成功；1 正在处理，不能接收新文件；2 未全部成功，存在失败节点。Fail STAs：失败节点数。6.3.3.6.4配置升级列表配置升级列表见表20。表20配置升级列表14方向主控设备下发到模组模组应答Cmd0011H0011HDataStart Seq (2Bytes)Total (2Bytes)Start Seq (2Bytes)Req Cnt (2Bytes)Ind Cnt (2Bytes)保留（2bytes）0000HInd Data (6 * N Bytes)方向主控设备下发到模组模组应答Cmd0007H0007HData本次查询报文序号（2byte）MAC(6 byte)frame_index(2 byte)on_power_ms_time (4 byte)方向主控设备下发到模组模组应答Cmd0010H0010HData空节点数量（2bytes）保留（2bytes）0000HT/SILA 0012022说明：Mac Cnt：升级列表个数；Mac List：升级列表State：0 表示成功；1 表示失败，失败原因见 Reason。Reason：取值含义请参见“异常状态代码”。注：此指令为在列表升级时用于配置 STA 升级列表，本地升级和全网升级时无效。6.3.3.7读取模块上电时间（0007H）读取模块上电时间见表21。表21读取模块上电时间说明：MAC：本站点 MAC 地址。frame_index 本次查询报文序号。on_power_ms_time 站点 上电时间，单位 ms。6.3.3.8读取白名单中节点数量（0010H）读取白名单中节点数量见表22。表22读取白名单中节点数量6.3.3.9读取白名单中节点信息（0011H）读取白名单中节点信息见表23。表23读取白名单中节点信息说明：Start Seq：起始序号，从 0 开始。Req Cnt：本次查询的节点数量。Total：白名单中节点总数量。15方向主控设备下发到模组模组应答Cmd0012H0012HDataReq Cnt (2bytes)State (1byte)Req Data (6 * N Bytes)Reason (1byte)，见 5.3.6Rsv (2bytes)方向主控设备下发到模组模组应