T_SILA 002-2021 电力线载波通信(PLC)工业照明互联规范.docx

T/SILA 0022021目次前言 . III1 范围. 12 规范性引用文件. 13 术语和定义. 14 缩略语. 25 系统组成与架构. 25.1 规范概要. 25.2 PLC 简介 . 25.3 系统架构. 25.4 设备功能定义模型. 46 PLC 模组串口接口参考 . 186.1 范围. 186.2 说明. 186.3 应用帧结构. 186.4 PLC 应用报文 . 327 系统控制协议. 337.1 发送数据. 347.2 接收数据. 347.3 功能命令详解. 38IT/SILA 0022021电力线载波通信(PLC)工业照明互联规范1范围本文件规定了工业照明系统中使用 PLC 控制系统的技术要求。工业照明范围包括 道路照明，园区照明，公共建筑，场馆及各类厂房。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。T/SILA 0012020 电力线载波通信(PLC)全屋互联标准规范IEEE P1901.1 宽带电力线载波标准（Broadband PLC IEEE P1901.1）3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1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。3.2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。3.3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。3.4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。3.51T/SILA 0022021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。CCO：中央协调节点（Central Coordinator）CIID ：属性实例（Characteristic Instance Identification）PCO：代理协调节点（Proxy Coordinator）PLC：电力线载波通信（Power Line Communication）SIID ：服务实例 （Service Instance Identification）STA：终端节点（Station）5系统组成与架构5.1系统架构本系统由服务器、管理终端、网关和子设备和滤波器组成，服务器、管理终端、与网关之间基于TCP/IP 网络协议通信，网关与子设备之间基于 PLC 网络协议通信。为了避免各 PLC 子系统之间的信号串扰，在各 PLC 子系统供电入口加入滤波器用于 PLC 信号隔离。系统架构，如图 1 所示。图 1 系统架构2T/SILA 0022021本系统基于 PLC 应用层构建工业照明系统的通讯协议，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，PLC 分层，如图 2 所示。图 2 PLC 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。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，PLC-IoT 树形组网及网络节点，如图 3 所示。图 3 PLC-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，网络建立可立即进行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。3T/SILA 0022021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 FFFF FF FF FE）方式或广播寻址（FF FF FF FF FF FF）方式进行通信。5.2系统组成PLC系统一般由多个子系统组成，子系统通过PLC网关连接到局域网服务器或云服务器组成系统，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服务器。场景可通过按键信号、时钟信号、传感器信号等进行触发，场景控制逻辑通过管理终端（PC）进行配置并保存在 PLC 网关，场景信息同时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。5.3系统要求PLC 工业照明系统兼容 PLC 全屋互联系统，特性如下：一个子系统至少含一个 CCO 中央节点；任一个系统设备都可以主动发送事件上报信息；一个子系统最多可独立寻址 1023 个的设备；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；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 PLC 网关（CCO），由 PLC 网关（CCO）根据控制逻辑进行处理，并由 PLC 网关（CCO）把处理完的控制信息发送到受控设备进行控制处理。5.4系统设备功能定义模型4T/SILA 0022021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，设备功能定义模型，如图 4 所示。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 所示5T/SILA 0022021图 5PLC 协议设备控制报文转换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 使用两个字节编码见表 1，其中 0x00010x1964 用于定义通用范围段，0x19650x3FFF 预留给团体定义范围段。0x40000xFFFF 预留给厂商定义私有不通用范围段。a)场景面板属性，见表 1；b)窗帘驱动器属性，见表 2；c)灯光驱动控制器属性，见表 3；d)红外移动传感器属性，见表 4；e)光照传感器属性，见表 5；f)电源开关属性，见表 6；g)智能开关模块属性，见表 7；h)空气质量传感器属性，见表 8。6Siid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:按键数量按键按下，上报按键编号0x0031button按键定义0x008Anumintmin:1max:按键数量按键编号0x0002namestringStringLength:32按键名0x0036Fault故障服务0x0085Faultstatusenum0- 设备正常1- 设备异常故障状态（状态变化即上报）0x0086Fault codeenumList0- 正常1-N 错误码，自定义故障代码0x0022Time时间0x2000Total timeintmin:0max: 300000设备累计工作时间（小时）-自定义注 1：按键定义时，先定义按键编号（Siid：0x03F1，Ciid：0x008A，编号），后定义按键名（Siid：0x03F1，Ciid：0x0002，键名），如上定义需要成组出现才有效注 2：有按键按下时，将启动上报按键事件，如果按键一直按下，则间隔 0.3 秒连续上报按键事件，直到按键松开。本协议只定义单键，忽略多键同时按下的情况注 3：本协议也适合 LCD 面板的按键定义T/SILA 0022021表 1场景面板7Siid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；0x0036Fault故障服务0x0085Faultstatusenum0- 设备正常1- 设备异常故障状态（状态变化即上报）0x0086FaultcodeenumList0- 正常1-N 错误码，自定义故障代码0x0022Time时间0x2000Totaltimeintmin:0max: 300000设备累计工作时间（小时）-自定义T/SILA 0022021表 2窗帘驱动器8Siid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0x2003Amberintmin:0max:255步长:1琥珀色变化就上报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0x0019Electric电力0x0058Input Voltageintmin:0max:600000输入电压（mV）T/SILA 0022021表 3灯光驱动控制器9Siid服务服务(中文)Ciid属性数据类型取值范围描述0x0059Input Currentintmin:0max:600000输入电流（mA）0x005AConsumptionintmin:0max:600000总用电量（KWh）0x2001Output Voltageintmin:0max:600000输出电压（mV）0x2002Output Currentintmin:0max:600000输出电流（mA）0x0018Power功率0x0056Powerintmin:0max:65535当前功率（W）0x0011Temperature温度0x000ECurrentintmin:-32767max:32767当前温度：，最高位“1”表示负温度。0x0036Fault故障服务0x0085Fault statusenum0- 设备正常1- 设备异常故障状态（状态变化即上报）0x0086Fault codeenumList0- 正常1-N 错误码，自定义故障代码0x0022Time时间0x2000Total timeintmin:0max: 300000设备累计工作时间（小时）-自定义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（状态变化即上报）0x0036Fault故障服务0x0085Faultstatusenum0- 设备正常1- 设备异常故障状态（状态变化即上报）T/SILA 0022021表 3灯光驱动控制器（续）表 4红外移动传感器10Siid服务服务(中文)Ciid属性数据类型取值范围描述0x0021luminance光照度0x0001onbool0-关1-开电源开关状态0x000Ecurrentintmin:0max:65535步长:1光照度，单位 lux0x0036Fault故障服务0x0085Faultstatusenum0- 设备正常1- 设备异常故障状态（状态变化即上报）0x0086Fault codeenumList0- 正常1-N 错误码，自定义故障代码0x0022Time时间0x2000Total timeintmin:0max: 300000设备累计工作时间（小时）-自定义注：光照度传感器参数，每 5 秒上报一次Siid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0x0036Fault故障服务0x0085Faultstatusenum0- 设备正常1- 设备异常故障状态（状态变化即上报）Siid服务服务(中文)Ciid属性数据类型取值范围描述0x0086Fault codeenumList0- 正常1-N 错误码，自定义故障代码0x0022Time时间0x2000Total timeintmin:0max: 300000设备累计工作时间（小时）-自定义T/SILA 0022021表 4红外移动传感器（续）表 5光照传感器表 6电源开关11Siid服务服务(中文)Ciid属性数据类型取值范围描述0x03E9Switch1回路开关(1)0x0001onbool0-关1-开开关状态变化就上报0x0002namestring字符串长度:16插口名称，默认为空，可选0x0059currentintmin:0max:65535回路电流（mA/A 自定义）0x2000Totaltimeintmin:0max: 300000回路累计工作时间（小时）-自定义0x03EASwitch2回路开关(2)0x0001onbool0-关1-开开关状态变化就上报0x0002namestring字符串长度:16插口名称，默认为空，可选0x0059currentintmin:0max:65535回路电流（mA/A 自定义）0x2000Totaltimeintmin:0max: 300000回路累计工作时间（小时）-自定义0x03EBSwitch3回路开关(3)0x0001onbool0-关1-开开关状态变化就上报0x0002namestring字符串长度:16插口名称，默认为空，可选0x0059currentintmin:0max:65535回路电流（mA/A 自定义）0x2000Totaltimeintmin:0max: 300000回路累计工作时间（小时）-自定义Siid服务服务(中文)Ciid属性数据类型取值范围描述0x0086FaultcodeenumList0- 正常1-N 错误码，自定义故障代码0x0022Time时间0x2000Totaltimeintmin:0max: 300000设备累计工作时间（小时）-自定义T/SILA 0022021表 6电源开关（续）表 7智能开关模块12Siid服务服务(中文)Ciid属性数据类型取值范围描述0x03ECSwitch4回路开关(4)0x0001onbool0-关1-开开关状态变化就上报0x0002namestring字符串长度:16插口名称，默认为空，可选0x0059currentintmin:0max:65535回路电流（mA/A 自定义）0x2000Totaltimeintmin:0max: 300000回路累计工作时间（小时）-自定义0x03EDSwitch5回路开关(5)0x0001onbool0-关1-开开关状态变化就上报0x0002namestring字符串长度:16插口名称，默认为空，可选0x0059currentintmin:0max:65535回路电流（mA/A 自定义）0x2000Totaltimeintmin:0max: 300000回路累计工作时间（小时）-自定义0x03EESwitch6回路开关(6)0x0001onbool0-关1-开开关状态变化就上报0x0002namestring字符串长度:16插口名称，默认为空，可选0x0059currentintmin:0max:65535回路电流（mA/A 自定义）0x2000Totaltimeintmin:0max: 300000回路累计工作时间（小时）-自定义0x03EFSwitch7回路开关(7)0x0001onbool0-关1-开开关状态变化就上报0x0002namestring字符串长度:16插口名称，默认为空，可选0x0059currentintmin:0max:65535回路电流（mA/A 自定义）0x2000Totaltimeintmin:0max: 300000回路累计工作时间（小时）-自定义T/SILA 0022021表 7智能开关模块（续 1）13Siid服务服务(中文)Ciid属性数据类型取值范围描述0x03F0Switch8回路开关(8)0x0001onbool0-关1-开开关状态变化就上报0x0002namestring字符串长度:16插口名称，默认为空，可选0x0059currentintmin:0max:65535回路电流（mA/A 自定义）0x2000Totaltimeintmin:0max: 300000回路累计工作时间（小时）-自定义0x2010Switch9回路开关(9)0x0001onbool0-关1-开开关状态变化就上报0x0002namestring字符串长度:16插口名称，默认为空，可选0x0059currentintmin:0max:65535回路电流（mA/A 自定义）0x2000Totaltimeintmin:0max: 300000回路累计工作时间（小时）-自定义0x2011Switch10回路开关(10)0x0001onbool0-关1-开开关状态变化就上报0x0002namestring字符串长度:16插口名称，默认为空，可选0x0059currentintmin:0max:65535回路电流（mA/A 自定义）0x2000Totaltimeintmin:0max: 300000回路累计工作时间（小时）-自定义0x2012Switch11回路开关(11)0x0001onbool0-关1-开开关状态变化就上报0x0002namestring字符串长度:16插口名称，默认为空，可选0x0059currentintmin:0max:65535回路电流（mA/A 自定义）0x2000Totaltimeintmin:0max: 300000回路累计工作时间（小时）-自定义T/SILA 0022021表 7智能开关模块（续 2）14Siid服务服务(中文)Ciid属性数据类型取值范围描述0x2013Switch12回路开关(12)0x0001onbool0-关1-开开关状态变化就上报0x0002namestring字符串长度:16插口名称，默认为空，可选0x0059currentintmin:0max:65535回路电流（mA/A 自定义）0x2000Totaltimeintmin:0max: 300000回路累计工作时间（小时）-自定义0x2014Switch13回路开关(13)0x0001onbool0-关1-开开关状态变化就上报0x0002namestring字符串长度:16插口名称，默认为空，可选0x0059currentintmin:0max:65535回路电流（mA/A 自定义）0x2000Totaltimeintmin:0max: 300000回路累计