使用 VFBOX 网关实现电力综保 IEC103 转 Modbus 接入监控平台

一、项目背景

某工业园区 10kV 配电室配置多台微机综合保护装置，综保装置对外通信协议为 IEC 60870-5-103（简称 IEC103），用于上传电流、电压、功率、电度、断路器位置、告警等数据。现有电力监控平台只支持 Modbus TCP/Modbus RTU 协议，无法直接读取 IEC103 综保数据。

为减少综保装置更换或监控平台改造，项目采用VFBOX 协议转换网关，将综保的 IEC103 数据采集后转换为 Modbus 协议，由监控平台作为 Modbus 主站读取，实现综保数据接入监控系统。

二、项目需求

  1. 采集多台电力综保装置数据，通信协议为 IEC103。
  2. 采集内容包括：
    • 遥信：断路器分合位、保护动作、告警状态；
    • 遥测：三相电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数；
    • 电度：正有功电度、无功电度等；
    • 装置状态：通信状态、故障状态。
  3. 将采集数据转发为 Modbus TCP 或 Modbus RTU，供监控平台读取。
  4. 数据实时性要求：扫描周期 1 秒左右，通信稳定可靠。
  5. 网关掉电后参数不丢失，工程可备份、可下载。

三、方案设计

3.1 系统拓扑

电力综保装置（IEC103）
   │  RS485/RS232 或 以太网
   ▼
VFBOX 协议转换网关
   │  IEC103 主站采集
   │  Modbus 从站转发
   ▼
监控平台/SCADA（Modbus 主站）

网关同时作为：

  • IEC103 主站：主动采集综保装置数据；
  • Modbus 从站：等待监控平台读取数据。

3.2 网关选型

根据现场点数和接口选择 VFBOX 网关，例如：

  • VB303-1200：1 个网口、2 个串口；
  • VB303-2400：2 个网口、4 个串口，适合多综保、多协议场合。

若综保为 RS485 接口，网关通过 COM1 采集；若综保为 IEC103 TCP 接口，则通过网口以 TCP Client 方式采集。监控平台若走 Modbus TCP，则使用网关网口；若走 Modbus RTU，则使用另一个串口，注意不要与 IEC103 采集串口冲突。

四、实施步骤

4.1 准备工作

  1. 电脑 IP 设置为 192.168.1.198，与网关默认 IP 192.168.1.199 在同一网段。
  2. 准备 12V/24V 电源、网线、RS485/RS232 线缆。
  3. 安装 VFB0XStudio 软件，建议以管理员权限运行。
  4. 新建工程，设备类型与实际网关型号一致，例如 VB303-1200。若使用电脑模拟，可选择 Windows。

4.2 配置 IEC103 采集

  1. 点击“新建设备”，驱动类型选择：
    IEC 60870-5-103 Master
  2. 选择连接类型：
    • 串口：Serial Port，配置波特率、数据位、校验位、停止位，必须与综保一致，例如 9600, 8, None, 1；
    • 网口：TCP Client，配置综保 IP 和端口，例如 192.168.0.10:2404。
  3. 输入综保公共地址/站号，例如 11 或 64，以综保说明书为准。
  4. 新建采集标签。IEC103 地址通常由 DPI、FUN、INF 定位，DPI 表示类型，FUN、INF 用于定位变量。具体值必须参考综保装置点表。
    • 双点信息：ASDU1，地址格式如 DPI,FUN,INF；
    • 测量值 I：ASDU3，地址如 Measurands I,FUN,INF；
    • 测量值 II：ASDU9，地址如 Measurands II,FUN,INF,0-8；
    • 电能量/通用分类数据：地址格式如 GD,组号,条目号,KOD,下标。例如 1A00H 对应十进制 26，实际值 KOD=1，数目为 1 时地址可写 GD,26,0,1,0。
  5. 根据数据类型选择 Boolean、Float、Word、DWord 等。浮点数需注意字节顺序，若监控平台读取异常，可在设备属性中调整“寄存器顺序”。

4.3 配置 Modbus 转发

  1. 点击左侧“服务”下的 Modbus Slave。
  2. 配置 Modbus 从站参数：
    • Modbus Unit 站号：例如 1；
    • 字节顺序：一般选 LowThenHigh 或根据监控平台调整；
    • 若走 Modbus TCP：启用 Modbus TCP，端口 502；
    • 若走 Modbus RTU：启用 Modbus RTU，选择串口，例如 COM2，并配置波特率、校验位等。
  3. 把需要转发的标签添加到对应寄存器区：
    • 0X Digital Coils：可读写布尔量，地址 00001-09999；
    • 1X Digital Inputs：只读布尔量，地址 10001-19999；
    • 3X Analog Inputs：只读模拟量，地址 30001-39999；
    • 4X Holding Registers：可读写模拟量，地址 40001-49999。

推荐将遥信放入 0X 或 1X，遥测和电度放入 3X 或 4X。

4.4 典型 Modbus 映射示例

监控平台数据 IEC103 来源 数据类型 Modbus 区 寄存器地址 说明
断路器位置 ASDU1 双点信息 Boolean 0X/1X 00001/10001 分合位
A 相电流 ASDU3 测量值 I Float 4X 40001 占 2 个寄存器
有功功率 ASDU9 测量值 II Float 4X 40003 占 2 个寄存器
正有功电度 通用分类数据 GD Float/DWord 4X 40005 电能量
装置告警 双点/单点信息 Boolean 1X 10001 告警状态
通信状态 系统标签/设备状态 DWord 4X 40007 0 正常，非 0 故障

注意：网关中 Modbus 寄存器地址使用 PLC 模式，从 1 开始，对应 Modbus 报文地址 0。例如监控平台读 40001，对应 Modbus 报文地址 0x0000。若寄存器地址超过 9999，可按文档启用 6 位寄存器地址。

4.5 下载与运行

  1. 配置完成后点击“验证”，检查工程完整性。
  2. 点击“下载”，把工程下载到网关。
  3. 点击“查看数据”，确认标签状态为 Good，且更新时间是当前时间，说明采集正常。
  4. 监控平台作为 Modbus 主站，连接网关 IP 和端口 502，站号 1，读取对应寄存器地址。

五、测试验证

  1. 电脑先 ping 通网关 IP，确保网络正常。
  2. 在 VFB0XStudio 中查看 IEC103 采集数据，确认遥测、遥信、电度值与综保面板一致。
  3. 使用 Modbus Poll 或监控平台测试读取：
    • Modbus TCP：IP 为网关 IP，端口 502，站号 1；
    • 读取 40001、40003 等寄存器，检查浮点数字节顺序。
  4. 若数据不对，优先检查：
    • IEC103 点表地址 DPI/FUN/INF 是否正确；
    • Modbus 寄存器映射是否与监控平台一致；
    • 浮点数字节顺序是否为 LowThenHigh 或 HighThenLow；
    • 串口参数、IP、端口是否与综保一致。
  5. 可使用 VBTrace 命令查看网关运行信息，例如查看 IEC103 或 Modbus 通信报文，辅助排查。

六、项目注意事项

  1. IEC103 点表必须由综保厂家提供，DPI、FUN、INF 不能猜测。
  2. 网关采集串口和 Modbus 转发串口不能重复使用，例如 IEC103 用 COM1，Modbus RTU 用 COM2。
  3. 浮点数转发时，网关不对字节顺序做统一调整，需根据监控平台要求设置。
  4. 工程配置完成后及时备份工程文件夹，避免现场重复配置。
  5. 若修改了参数，必须重新下载工程到网关。
  6. 若使用 Modbus TCP，监控平台作为主站主动轮询；网关作为从站，不主动推送。

七、项目效果

通过 VFBOX 网关，现场电力综保装置无需更换，监控平台也无需增加 IEC103 驱动。网关把 IEC103 中的遥信、遥测、电度等数据转换为 Modbus 寄存器，监控平台按标准 Modbus 协议读取，实现了：

  • 协议透明转换；
  • 数据实时上传；
  • 多台综保集中接入；
  • 降低改造成本；
  • 提高配电室监控自动化水平。

该方案适用于变电站、配电室、工矿企业电力监控、能源管理等场景，是 IEC103 设备接入 Modbus 监控平台的典型应用。VFBOX协议转换网关是实现不同协议的设备之间的数据转换。支持的设备和协议有西门子，欧姆龙，三菱，AB，modbus，EthernetIP，Profinet，CCLink，EtherCAT，IEC61850，IEC104，bacnet，DLT645，HJ212，opc ua，opc da，DNP3，snmp，canopen，sl651，szy206，knx，mysql，sqlserver。

posted @ 2026-09-17 17:23  vfbox-2212  阅读(14)  评论(0)    收藏  举报