团 体 标 准
T/CSNAME 142—2026
基于Modbus TCP/IP 的电池动力船舶充电系统通信协议一致性测试要求
Consistency testing requirements for Modbus TCP/IP protocol communication
protocols of battery powered ship charging systems
2026-02-12 发布 2026-05-11 实施
中国造船工程学会 发 布
前 言
本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国造船工程学会船舶标准化专业委员会提出。
本文件由中国造船工程学会归口。
本文件起草单位：绿水新航科技有限公司、中远海运发展股份有限公司、中国船级社武汉规范所、澄瑞电力科技(上海)股份有限公司、中远海运重工有限公司、武汉理工船舶设计股份有限公司、上海船舶运输科学研究所有限公司、华电湖北发电有限公司。
本文件主要起草人：张小玉、姚丹丹、宫玉卓、黄朝霞、苗亚、刘玉涛、吴志东、张兴龙、曾文兵、严丹森、严婕。
基于 Modbus TCP/IP 的电池动力船舶充电系统通信协议一致性测试
要求
1 范围
本文件规定了基于Modbus TCP/IP协议的电池动力船舶充电系统通信协议一致性测试要求(以下简称一致性测试)的测试要求及流程、测试系统的搭建、测试内容和测试结论等内容。
本文件适用于基于Modbus TCP/IP协议的电池动力船舶使用岸上电网进行电池充电，或使用带控制导引功能的船用集装箱式移动电源与充电机之间基于Modbus TCP/IP协议的通信。
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，仅该日期对应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。
GB/T 17178.1—1997信息技术 开放系统互连 一致性测试方法和框架 第1部分:基本概念
GB/T 34658—2017 电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议一致性测试IEEE 802.3 以太网标准规范(Ethernet LAN protocols as defined in IEEE 802.3 suite)
ISO 9646 信息开放系统一致性测试方法论和框架( Information Technology - Open Systems Interconnection - Conformance Testing Methodology And Framework)
3 术语和定义
GB/T 17178.1—1997和GB/T 34658—2017界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
电池管理系统 battery management system，BMS
监视蓄电池的状态(温度、电压、荷电状态等) ，可以为蓄电池提供通信、安全、蓄电池单体均衡及管理控制，并提供与应用设备通信接口的系统。
3.2
肯定检测 positive testing
检测充电机返回的报文和整个通信流程，将电池管理系统与充电机通信，然后根据通信协议的要求将电池总状态、充电需求等相关数据信息实时发送到充电机， 充电机根据通信协议要求保持和电池管理系统模拟端的正常通信，则意味着该检测是合格。
3.3
否定检测 negative testing
对各个通信阶段选取的报文进行修改，使得通信过程不根据通信协议内容要求进行。如果充电机的通信模块能够正确识别所接收到的非标准报文信息，并能够采取相应的处理措施，使充电机仍能安全稳定的运行，则说明该通信模块的一致性良好。
3.4
被测实现 implementation under test，IUT
通信协议一致性测试系统的Modbus TCP/IP物理层、数据链路层、应用层的产品。本文件中的IUT包括充电机、BMS等。
3.5
静态测试 static testing
测试集在整个测试期间不会被改变,而且测试集中的每一条测试序列在执行过程中按照一定的顺序
相互独立的逐条执行的测试。
注：测试仪读取PICS/PIXIT文件并根据协议标准进行静态测试，检查IUT参数说明是否符合标准。
3.6
静态文档
静态文档是内容预先编写且访问时不可更改的计算机文档。
注：静态文档包括PICS和PIXIT，如附录A所示。PICS应由IUT提供者陈述IUT已实现的能力及可选项的实现情况;PIXIT应包括与IUT及其测试环境有关的全部信息(PICS给出的信息除外)，参见表A.2和表A.3。
4 缩略语
下列缩略语适用于本文件。
PICS：协议实现一致性声明(protocol implementation conformance statement)
PIXIT：被测协议实现附加信息(protocol implementation extra information of testing)
5 测试要求
5.1 通信协议
根测试系统与充电机及箱式电源应采用工业以太网进行通信，测试系统应与充电机或电池管理系统通信，通信协议应采用满足IEEE 802.3规定的以太网Modbus TCP/IP协议。
5.2 通信参数
测试过程中，通信参数要求如表1所示。
表1 通信参数要求
5.3 报文要求
5.3.1 报文格式
一致性测试报文包括发送请求报文和响应报文，报文格式要求如下：
a) 请求报文格式
MBAP header + 功能码 + 起始地址H +起始地址L+ 寄存器数量H +寄存器数量L。
b) 响应报文格式
MBAP header + 功能码 + 数据长度 + 寄存器数据。
5.3.2 报文时间误差
报文时间的误差要求如表2所示。
表2 报文时间误差要求
表2 报文时间误差要求(续)
5.3.3 数据单元格式
数据单元格式要求如表3所示。
表3 数据单元格式设置
5.3.4 报文地址、数据长度和报文周期
5.3.4.1 报文地址、数据长度和报文周期要求如表 4 所示。
表4 报文地址、数据长度和报文周期
5.3.4.2 对从站在测试过程中的、地址不在上述表列范围的响应报文， 自定义地址的范围应为 1030~ 2100。
5.3.5 异常报文格式
异常报文的功能码格式应为正常功能码加0x80，后跟一个占1字节的异常码，以通知主站异常原因。异常报文格式要求如表5所示。异常码定义和功能见表A.1。
示例：如异常报文功能码为 0x83，异常码为 0x02，表明在正常功能码 0x03(读取保持寄存器)过程中，数据地址错误。
表5 异常报文格式
5.4 主站测试
5.4.1 主站应能读写从站寄存器，读从站保持寄存器功能码为 03(十进制)，写从站保持寄存器功能码为 16(十进制)。
5.4.2 主站应能测量从站响应主站请求的时间，确保在可接受范围内。
5.4.3 主站应能够有效识别和响应通信过程中遇到的各种异常情况，包括但不限于响应超时、无效功能码、设备故障等。
5.4.4 主站应能通过检测异常码识别错误，并根据错误类型采取相应的恢复措施。
5.4.5 对于响应超时，主站应能尝试重新发送请求。
5.4.6 对于无效功能码，主站应能更正并重新发送请求。
5.4.7 对于设备故障，主站应能明确设备故障报文并给出指示。
5.5 从站测试
5.5.1 从站应具备高效可靠的响应处理能力。
5.5.2 从站应能正确存储和返回数据。
5.5.3 从站在同时处理多个请求时，应能够逐个按顺序执行。
5.5.4 从站在遇到异常情况时，应能向主站报告。
5.6 被测实现
5.6.1 IUT 的处理方式应满足安全性要求。
5.6.2 当前报文达到终止发送条件后，IUT 应在 500 ms 内停止发送报文。
5.7 测试流程
一致性测试流程如下：
a) 测试前，设备完成功能测试和相应的电磁兼容(EMC)测试。采用静态测试方法进行测试，准备工作包括填写静态文档，搭建测试系统等;
b) 确认所有设备正常启动后，开启上位机测试软件进行测试;
c) 测试完成后，生成测试报告，得出测试结论。
一致性测试流程图如图1所示。
图1 一致性测试流程图
6 测试系统
6.1 测试准备
6.1.1 在执行一致性测试工作前，设备应完成功能测试和相应的 EMC 测试。
6.1.2 根据 ISO 16845，采用静态测试方法，准备工作包括填写静态文档、搭建测试系统等。
6.1.3 IUT 主要包括采用传导式充电方式的非船载充电机(或控制器)、BMS(或具有充电控制功能的其他箱式电源控制单元)等。
6.2 系统组成
根据IEEE 802.3 和ISO 9646 OSI，测试系统包括PC作为主站(PC模拟充电机或EMS)、PC作为从站(PC模拟船用电池的BMS)、连接部件和以太网络。系统组成如图2所示。
图2 协议一致性测试系统图
6.3 测试工具
测试工具包括但不限于执行测试必备的软件、示波器、信号发生器及相应的辅助测试模板,来完成对被测设备的协议的一致性测试。
7 测试内容
7.1 测试内容分类
7.1.1 一致性测试内容主要包含协议规范性检测、充电机测试和 BMS 测试。
7.1.2 充电机和 BMS 的一致性测试分为握手阶段、充电参数配置阶段、充电阶段和充电结束阶段四个阶段的测试。
7.1.3 测试包括肯定检测和否定检测。
7.2 协议规范性测试
测试要求见表6。
表6 协议规范性检验
表6 协议规范性检验(续)
7.3 充电机测试
7.3.1 总体要求
充电机测试时，充电机为主站，测试系统为从站。测试系统和充电机的Modbus TCP/IP通信速率根据当前以太网状态进行设置，测试系统和充电机物理连接完成并保证锁止，充电机低压辅助供电回路接触器闭合。
7.3.2 充电机低压辅助上电及握手阶段测试
充电机低压辅助上电及充电握手阶段测试要求表7所示。
表7 充电机充电握手阶段测试
7.3.3 充电机充电参数配置阶段测试
充电机充电参数配置阶段测试要求如表8所示。
表8 充电机充电参数配置阶段测试
7.3.4 充电机充电阶段测试
充电机充电阶段测试要求如表9所示。
表9 充电机充电阶段测试
7.3.5 充电机充电结束阶段测试
充电机充电阶段测试要求如表10所示。
表10 充电结束阶段测试
7.4 BMS 测试
7.4.1 总体要求
BMS测试时，测试系统为主站，BMS为从站。
7.4.2 BMS 低压辅助上电及握手阶段测试
BMS低压辅助上电及充电握手阶段测试要求如表11所示。
表11 BMS 低压辅助上电及充电握手阶段测试
7.4.3 BMS 充电参数配置阶段测试
BMS充电参数配置阶段测试要求如表12所示。
表12 BMS 充电参数配置阶段测试
7.4.4 BMS 充电阶段测试
BMS充电阶段测试要求如表13所示。
表13 BMS 充电阶段测试
表13 BMS充电阶段测试(续)
7.4.5 BMS 充电结束阶段测试
BMS充电阶段测试要求如表14所示。
表14 BMS 充电结束阶段测试
表14 BMS充电结束阶段测试(续)
8 测试结论
8.1 Modbus TCP/IP 协议的通信协议一致性测试根据第 7 章一致性测试内容做出测试报告。应对测试执行产生的测试记录文件进行分析，按照测试报告描述规格形成一致性测试报告。
8.2 协议一致性测试报告应记录所有测试内容的测试结果：成功(PASS)、失败(FAIL)、不确定(INCONCLUSIVE)。测试报告应符合 GB/T 17178.1—1997 中 6.5.1.3 的有关要求。
A
A
附 录 A
(资料性)
异常码表、PICS 模板和 PIX IT 模板
表A.1 异常码的定义和功能
表A.2 PICS 模板文件
表A.2 PICS模板文件(续)
表A.2 PICS模板文件(续)
表A.2 PICS模板文件(续)
表A.3 PIX IT 模板文件一览表
评论