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HORTIVATION 园艺照明协议
版本 1.0
2023年5月1日
变更管理
| 版本 | 日期 | 作者 | 变更内容 |
|---|---|---|---|
| 0.9 | 2023年4月5日 | Hoogendoorn, Priva, Ridder | 供灯具供应商评论的草案版本 |
| 1.0 | 2023年5月1日 | Hoogendoorn, Priva, Ridder | 基于灯具供应商反馈的最终版本 |
版权
版权所有 © 2023 Stichting Hortivation., Europa 1, 2672 ZX Naaldwijk, The Nederlands。保留所有权利。
术语表
HORTIVATION
荷兰绿色技术创新
| 术语 | 定义 |
|---|---|
| 自动化系统 | 园艺过程控制自动化系统 |
| 通道 | 信息可以通过通道在串行线上传输。 |
| 控制区域 | 由自动化系统作为一个整体控制的已定义区域。 |
| 通用设置 | 用于读取照明系统信息或设置照明系统某些设定的通用设置。 |
| 园艺过程控制自动化系统 | 自动控制温室中各种过程的系统。 |
| 园艺照明协议 (HLP) | 描述了用于连接园艺照明系统和园艺过程控制自动化系统的基于 Modbus 的接口。 |
| 园艺照明系统 | 温室中照明系统的网关和网络。 |
| 照明系统 | 园艺照明系统 |
| Modbus 寄存器 | Modbus 寄存器包含用于控制控制区域的过程值。 |
| 模块 | 协议采用模块化设置，以满足各种照明系统技术的需求。模块定义在第 3.2 条中。 |
| 协议 | 园艺照明协议 (HLP) |
| 验证寄存器 | 通过这些寄存器可以验证光照配方。 |
目录
| 章节 | 标题 | 页码 |
|---|---|---|
| 2. | 系统架构 | 4 |
| 3. | 模块 | 4 |
| 4. | 选项 | 4 |
| 5. | Modbus | 5 |
| 6. | Modbus 寄存器 | 5 |
| 7. | Modbus 时序 | 6 |
| 8. | Modbus 功能 | 6 |
| 9. | 照明系统 | 7 |
| 10. | Modbus 寄存器.. | 7 |
1. 园艺照明协议 (HLP)
1.1. 园艺照明协议 (HLP)，以下简称“协议”，描述了一个基于 Modbus 的接口，用于将园艺照明系统（以下简称“照明系统”）连接到园艺过程控制自动化系统（以下简称“自动化系统”）。
2. 系统架构
2.1. 本协议描述了照明系统和自动化系统如何通信。 协议假定照明系统作为 Modbus 从站，自动化系统作为 Modbus 主站。
2.2. 自动化系统以太网/RS-485 照明系统网关 → 照明系统网络。
3. 模块
3.1. 协议采用模块化设置，以满足各种照明系统技术的需求。 使用该协议最基本的方式是仅支持按控制区域、按通道通信设定值的基础功能。
3.2. 有四个模块可以扩展该功能：
- • i) 模块 系统状态 – 向自动化系统提供有关照明系统状态的反馈。
- • ii) 模块 功率 – 提供有关灯具实际功耗的反馈。
- • iii) 模块 精确光照控制 – 可以以 µmol 为单位控制一个控制区域每个光谱的精确输出。
- • iv) 模块 通用测量 – 每个控制区域最多可提供十个可自由使用的测量。
3.3. 当支持特定模块时，该模块内的所有参数都必须得到适当支持。
4. 选项
4.1. 协议假定控制区域（灯组）具有相同的设置。 协议设计中提供了 100 个控制区域。每个控制区域最多可以有八个通道。 并非所有通道都必须使用。
4.2. 所有单个通道都可以通过百分比或 µmol/s/m²（或 µmol/s¹）进行控制。使用百分比控制是最简单的解决方案，这可以控制灯具的每个物理通道。 百分比假定与灯具的光输出成线性关系。
µmol/s/m² 是在植物层面的灯具精确输出可用时使用，或者在只知道单个灯具的输出时使用 µmol/s，µmol/s 是每个灯具的输出。
4.3. 如果需要对光谱进行精确控制，则应使用 µmol/s/m²（或 µ mol/s）来控制灯具。 在这种情况下，需要对光照配方进行验证，协议通过验证寄存器提供此选项。
4.4. 验证过程分步进行。
- • i) 自动化系统向验证寄存器发送一个或多个值。
- • ii) 照明系统根据灯具的能力检查这些值。
- • iii) 自动化系统读回每个使用中通道的最小值和最大值。
- • iv) 自动化系统设置所需的设定值。
4.5. 支持模块 IV 的照明系统网关必须在控制区域的任何验证设定值最后一次更改后的 800 毫秒内计算该控制区域的验证寄存器。
5. Modbus
5.1. 协议使用标准 Modbus，即 Modbus TCP 或通过 RS-485 半双工接线的 Modbus RTU。 用于控制照明系统的参数通过 16 位整数保持寄存器进行交换。
5.2. 考虑到大量的参数，Modbus TCP 是首选，特别是对于具有大量控制区域的照明系统。
5.3. 协议使用大端字节序。
5.4. 当使用 Modbus TCP 时，照明系统的网关使用静态 IP 地址。
5.5. Modbus TCP 接口使用端口 502。
5.6. 照明系统的网关需要支持一种文档齐全且始终可用的方法，以将 Modbus 和 IP 设置重置为默认值。
6. Modbus 寄存器
6.1. 附有两张表，描述了可用的 Modbus 寄存器。 第一张带有通用设置的表提供了读取照明系统信息或设置照明系统某些设置的选项。
6.2. Modbus 寄存器 50 到 99 可以由照明系统制造商自由实现。
6.3. 第二张表描述了包含过程值的 Modbus 寄存器，用于控制控制区域。
6.4. Modbus 寄存器 0..99 和“开机设定值控制区域 n 通道 x”应为非易失性的，并在断电和重启期间保持不变。 对这些 Modbus 寄存器的重复写入不应导致过度磨损。
6.5. 当一个值被写入通用设置寄存器之一时，需要手动应用该设置。 这可以通过向“应用设置”写入一个值来实现。 所有写入通用设置表中 Modbus 寄存器的值将一次性应用。
6.6. 由于与网关的物理连接有两种选择，Modbus RTU 和 Modbus TCP，因此应使用相关参数，20..24 或 30..43。 如果两个接口都可用，则两个参数范围都有效。
6.7. Modbus 寄存器 0..31999 已被使用或保留用于协议的未来扩展。 Modbus 寄存器 32000..60000 可用于制造商特定的扩展。
7. Modbus 时序
7.1. 为了能够控制大量的控制区域，应实现不错的 Modbus 响应时间，小于 50 毫秒。
7.2. 不应要求特定的读或写顺序或“写块”。
7.3. 写操作不应直接导致照明系统网络上的流量。 网关负责调节照明系统（无线）网络上的时序和流量。
7.4. 当仅使用精确光照控制模块时，预计通道的设定值之间存在相互依赖关系。 为确保已传达有效的设定值组合，照明系统应假定，当控制区域的最后一个使用中通道的设定值已被写入时，该控制区域内的所有设定值更改均已传达，并应应用该控制区域的设定值。 例如，如果一个控制区域使用四个通道，当向通道四写入一个设定值时，必须应用该控制区域的所有设定值。 验证设定值选项也使用相同的机制。
8. Modbus 功能
8.1. Modbus 功能码 3 用于读取，功能码 16 用于写入。
8.2. “状态控制区域 n”寄存器可用于提供有关照明系统状态的信息。0 表示该特定控制区域一切正常。 位 0..7 保留供特定使用，位 8..15 可由照明系统用于指示制造商特定的错误。 无响应的灯具不应包含在这些 Modbus 寄存器中。
8.3. 非连续的 Modbus 寄存器必须是可读写的。与未使用的控制区域关联的 Modbus 寄存器也必须是可读写的。
8.4. Modbus 可以选择使用异常响应来响应请求，应实现异常 1 到 4。 如 modbus.org 所述。
9. 照明系统
9.1. 当使用百分比来控制一个控制区域时，如果设定值大于 0 且低于灯具的最小设定值，则灯具采用最小设定值。
9.2. 当网关收到设定值时，必须在 20 秒内实现该设定值。
9.3. 开机后，网关必须在 120 秒内响应。
9.4. 灯具开机后，必须在 180 秒内响应。
9.5. 灯具开机后，如果未从网关获得设定值，则灯具应回退到预定义的开机设置设定值。
9.6. 协议描述了最多使用 100 个控制区域和每个控制区域最多 8 个通道，这些是协议的限制，照明系统可以有更低的限制。
9.7. 自动化系统应支持同时独立控制多个照明系统网关。
10. Modbus 寄存器
10.1. 每个控制区域有多个 Modbus 寄存器。所有 Modbus 寄存器必须按如下所述实现和解释。
10.2. 状态控制区域 n：通过这些 Modbus 寄存器，可以传达控制区域的问题。 0 表示一切正常，任何其他值都表示故障，可能导致整个控制区域的灯具关闭。 灯具无响应不应反映在此 Modbus 寄存器中。
| 位 | 描述 |
|---|---|
| 位 0 | 一般问题 |
| 位 1 | 网关配置问题 |
| 位 2 | 照明系统（无线）网络问题 |
| 位 3 | 保留 |
| 位 4 | 保留 |
| 位 5 | 保留 |
| 位 6 | 保留 |
| 位 7 | 保留 |
位 8..15 可用于指示其他问题。
10.3. 灯具数量控制区域 n：为给定控制区域配置的灯具数量，如果照明系统工作正常，则应可用。
10.4. 灯具无响应控制区域 n：未响应新设定值或以其他方式未按预期工作的灯具数量，无论是测量的还是计算的。
10.5. 当前功率控制区域 n：控制区域的实际功耗，无论是测量的还是计算的。
10.6. 最大功率控制区域 n：如果所有通道都处于最大值且所有灯具都正常工作，则控制区域可能消耗的最大功率。
10.7. 最小设置控制区域 n 通道 x：该控制区域该通道的技术最小设定值，以百分比表示。 精确光照控制模块不需要此功能。
10.8. 开机设置控制区域 n 通道 x：当灯具通电且未向照明系统传达设定值或在 180 秒后未到达灯具时，该控制区域该通道的设定值，以百分比表示。 要设置开机设置以遵循上一个设定值，请将此值设置为 6553.5。
10.9. 设定值控制区域 n 通道 x：控制区域通道的设定值，以百分比表示。
10.10. 已实现控制区域 n 通道 x：照明系统当前已实现的控制区域通道设定值，以百分比表示。
10.11. 以微摩尔为单位的设定值控制区域 n 通道 x：控制区域通道的设定值，以微摩尔为单位。
10.12. 以微摩尔为单位的已实现控制区域 n 通道 x：照明系统当前已实现的控制区域通道设定值，以微摩尔为单位。
10.13. 验证控制区域 n 通道 x：控制区域通道的假设设定值，以微摩尔为单位。 写入这些 Modbus 寄存器会导致照明系统计算相关的“验证最小值控制区域 n 通道 x”和“验证最大值控制区域 n 通道 x”。 当控制区域内的通道之间存在依赖关系，从而导致其他通道的最大值和最小值发生变化时，可以使用此 Modbus 寄存器让照明系统计算其他通道的最大和最小设定值。 请记住，最大和最小设定值仅在更改一个参数时有效。 如果必须更改更多参数，则必须执行新的验证。
10.14. 验证最小值控制区域 n 通道 x：对于给定的“验证控制区域 n 通道 x”中的设定值，灯具在该控制区域该通道可以输出的最小值。
10.15. 验证最大值控制区域 n 通道 x：对于给定的“验证控制区域 n 通道 x”中的设定值，灯具在该控制区域该通道可以输出的最大值。
10.16. 通用测量 x 控制区域 n：通过这些 Modbus 寄存器，可以提供额外的测量。 这些 Modbus 寄存器的实现不是强制性的。
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