IEC104規(guī)約詳細(xì)講解

1、采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸文件集的采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸文件集的IEC60870-5-101IEC60870-5-101的網(wǎng)絡(luò)訪問的網(wǎng)絡(luò)訪問 Telecontrol equipment and systemsTelecontrol equipment and systems Part 5-104:Transmission protocols- Part 5-104:Transmission protocols- Network access for IEC 60870-5-101 Network access for IEC 60870-5-101 using standard transport profiles

2、using standard transport profiles國電南瑞談蘇偉遠(yuǎn)動設(shè)備及系統(tǒng)遠(yuǎn)動設(shè)備及系統(tǒng) 第第5-1045-104部分：傳輸規(guī)約部分：傳輸規(guī)約概論概論 必讀文件 中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)idtIEC60870-5-104：2002 技術(shù)背景 適應(yīng)和引導(dǎo)電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的發(fā)展，規(guī)范調(diào)度自動化及遠(yuǎn)動設(shè)備的技術(shù)性能 IEC104應(yīng)用層與IEC101完全相同，是101的網(wǎng)絡(luò)化訪問重點(diǎn)內(nèi)容重點(diǎn)內(nèi)容IEC104規(guī)約結(jié)構(gòu)規(guī)約結(jié)構(gòu)通訊特點(diǎn)報(bào)文重傳機(jī)制，端口號通訊特點(diǎn)報(bào)文重傳機(jī)制，端口號工程實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)工程實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)平衡傳輸方式典型報(bào)文序列平衡傳輸方式典型報(bào)文序列規(guī)約結(jié)構(gòu)（規(guī)約結(jié)構(gòu)（1）- 模

3、型模型應(yīng)用層 （101）表示層會話層傳輸層(TCP)網(wǎng)絡(luò)層(IP)鏈路層物理層ISO參考模型 101的應(yīng)用層 + TCP/IP提供的傳輸功能socketapp規(guī)約結(jié)構(gòu)（規(guī)約結(jié)構(gòu)（2）- 適用網(wǎng)絡(luò) 局域網(wǎng)（兩層交換機(jī)連接的單網(wǎng)段、三層交換機(jī)或路由器連接的多網(wǎng)段） 廣域網(wǎng) (X.25、FR（幀中繼）、ATM（異步傳輸模式） 、ISDN（綜合服務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)） )基于TCP/IP的面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。IP網(wǎng)絡(luò)本身的數(shù)據(jù)完整和安全性機(jī)制。 可采取的其他安全措施：客戶端限制訪問；路由表限制訪問；數(shù)據(jù)軟硬件加密。規(guī)約結(jié)構(gòu)（規(guī)約結(jié)構(gòu)（3）- APCI控制信息控制信息 APCI APDU ASDU 起動字符起動字

4、符 68H APDU 長度長度(最大最大, 253) 控制域八位位組控制域八位位組 1 控制域八位位組控制域八位位組 2 控制域八位位組控制域八位位組 3 控制域八位位組控制域八位位組 4 IEC 60870-5-101 和和 IEC 60870-5-104 定義的定義的 ASDU 遠(yuǎn)動配套標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)動配套標(biāo)準(zhǔn)的APDU定義定義新概念新概念A(yù)PCI控制信息控制信息可計(jì)數(shù)的信息傳輸功能可計(jì)數(shù)的信息傳輸功能I 格式格式可計(jì)數(shù)的確認(rèn)功能可計(jì)數(shù)的確認(rèn)功能 S格式格式啟動，停止，測試功能啟動，停止，測試功能U格式格式 序列號記數(shù)，防止報(bào)文丟失，相對于序列號記數(shù)，防止報(bào)文丟失，相對于101的的FCB規(guī)約結(jié)構(gòu)

5、（規(guī)約結(jié)構(gòu)（4）- I 格式格式 信息傳輸格式類型（ I格式）的控制域控制域第一個八位位組的第一位比特 = 0 定義了I 格式， I格式的APDU常常包含一個ASDU. 八位位組1八位位組2八位位組3八位位組4規(guī)約結(jié)構(gòu)（規(guī)約結(jié)構(gòu)（5）- I 格式格式 : 680E000000 006401060001 0000000014I（總召喚）APCI : 680E000002 006401070001 0000000014I（總召喚確認(rèn)）本端接收序號等于對端發(fā)送序號： 6885020002 0001F8140001 000100000001 0101 01000101 0100010100010101

6、0001010101010001010101000100 0100 I（響應(yīng)總召喚，全遙信） APCI本端發(fā)送次格式報(bào)文，本端發(fā)送序號規(guī)約結(jié)構(gòu)規(guī)約結(jié)構(gòu) ( 6 )S格式格式比特 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 1 0 接收序列號N(R) LSB 0 MSB 接收序列號N(R) 八位位組1 八位位組 3 八位位組 4 八位位組 2 編號的監(jiān)視功能類型（S格式）的控制域 控制域第一個八位位組的第一位比特 = 1,第二位比特= 0,定義了S格式規(guī)約結(jié)構(gòu)規(guī)約結(jié)構(gòu) ( 7 ) S格式格式 R-M (SOE) : 681F100002 001E01030001 007900000110 0124

7、13d20a02I（主動上報(bào)（主動上報(bào)SOE）發(fā)送序號為）發(fā)送序號為10，接收序號為，接收序號為 M-R: 6804010012 00 S（確認(rèn)主動上報(bào)（確認(rèn)主動上報(bào)SOE）APCI 01 0012 00 01S格式格式確認(rèn)序號為確認(rèn)序號為12本端發(fā)送序號不變本端發(fā)送序號不變 正常情況下對端報(bào)文中的正常情況下對端報(bào)文中的發(fā)送序號發(fā)送序號本端本次報(bào)本端本次報(bào)文中的文中的接收序號接收序號規(guī)約結(jié)構(gòu)規(guī)約結(jié)構(gòu) ( )格式格式未編號的控制功能類型（格式）的控制域未編號的控制功能類型（格式）的控制域控制域第一個八位位組的第一位比特控制域第一個八位位組的第一位比特 = 1 并且第二位比特并且第二位比特 =1

8、定義了定義了U格式格式 規(guī)約結(jié)構(gòu)規(guī)約結(jié)構(gòu) ( )格式格式 : 6804070000 00 U STARTDT激活（生效）激活（生效） : 68040B0000 00U STARTDT確認(rèn)確認(rèn) 本端發(fā)送格式，本端發(fā)送序號保持不本端發(fā)送格式，本端發(fā)送序號保持不變變通訊特點(diǎn)（）防止報(bào)文丟失和報(bào)文重復(fù)傳送 I（a, b)a=發(fā)送發(fā)送序號序號b=接收接收序號序號通訊特點(diǎn)（）防止報(bào)文丟失和報(bào)文重復(fù)傳送S ( b )b=接收序接收序號號通訊特點(diǎn)（）防止報(bào)文丟失和報(bào)文重復(fù)傳送通訊特點(diǎn)（）防止報(bào)文丟失和報(bào)文重復(fù)傳送通訊特點(diǎn)（）防止報(bào)文丟失和報(bào)文重復(fù)傳送通訊特點(diǎn)（）防止報(bào)文丟失和報(bào)文重復(fù)傳送通訊特點(diǎn)（7）防止報(bào)文

9、丟失和報(bào)文重復(fù)傳送開始數(shù)據(jù)傳送過程開始數(shù)據(jù)傳送過程通訊特點(diǎn)（）和連接有關(guān)的4個超時時間t0,t1,t2,t3 t0：TCP連接建立的超時時間，即RTU（服務(wù)器）端進(jìn)入等待連接的狀態(tài)后，若超過此時間，主站（客戶）端還沒有Connect()過來就主動退出等待連接的狀態(tài)；規(guī)約推薦的缺省值為30秒。 t1：RTU（服務(wù)器）端啟動U格式測試過程后等待U格式測試應(yīng)答的超時時間，若超過此時間還沒有收到主站（客戶）端的U格式測試應(yīng)答，就主動關(guān)閉TCP連接；規(guī)約推薦的缺省值為15秒。 t2：RTU（服務(wù)器）端以突發(fā)的傳送原因向主站（客戶）端上送了變化信息或以激活結(jié)束的傳送原因向主站（客戶）端上送了總召喚/電度召

10、喚結(jié)束后，等待主站（客戶）端回S格式的超時時間，若超過此時間還沒有收到，就主動關(guān)閉TCP連接；規(guī)約推薦的缺省值為10秒。 t3：當(dāng)RTU（服務(wù)器）端和主站（客戶）端之間沒有實(shí)際的數(shù)據(jù)交換時，任何一端啟動U格式測試過程的最大間隔時間；規(guī)約推薦的缺省值為20秒。通訊特點(diǎn)（）端口號 每一個TCP地址由一個IP地址和一個端口號組成。每個連接到TCP-LAN上的設(shè)備都有自己特定的IP地址，而為整個系統(tǒng)定義的端口號卻是一樣的。（見RFC1700）。本標(biāo)準(zhǔn)要求，端口號2404由IANA（互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字分配授權(quán)）定義和確認(rèn)。通訊特點(diǎn)（10）未被確認(rèn)的 I 格APDU 最大數(shù)目 k 和最遲確認(rèn)數(shù)目 w k表示在某一

11、特定的時間內(nèi)未被DTE確認(rèn)（即不被承認(rèn)）的連續(xù)編號的I格式APDU的最大數(shù)目。每一I格式幀都按順序編好號，從0到模數(shù)n-1，這里的“模數(shù)”是指序列號對參數(shù)n的模數(shù)。以n為模的操作中k值永遠(yuǎn)不會超過n-1。(見 ITU-T X.25推薦的2.3.2.2.1和2.4.8.6)。 當(dāng)未確認(rèn)I格式APDU達(dá)到k個時，發(fā)送方停止傳送。 接收方收到w個I格式APDU后確認(rèn)。 k值的最大范圍：1到32767（2的十五次方-1）APDU，精確到一個 APDU. w值的最大范圍：1到32767 APDU，精確到一個APDU。(推薦：w不應(yīng)超過三分之二的k)。規(guī)約推薦：k值為12，w值為8規(guī)約特點(diǎn)（11）和和IE

12、C 60870-5-101的比較的比較 采用IEC 60870-5-101的平衡傳輸模式，通過TCP/IP協(xié)議傳輸遠(yuǎn)動信息；應(yīng)用層和101完全相同，是101的網(wǎng)絡(luò)化訪問。 保留1個啟動字符，1個幀長L；刪除第2個啟動字符，第2個幀長L，鏈路控制域（），鏈路地址域（），校驗(yàn)和結(jié)束字符；增加傳輸層所需要的4個控制字節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)啟動（建立關(guān)聯(lián)），停止（結(jié)束關(guān)聯(lián)），測試等控制功能（U格式），可計(jì)數(shù)的監(jiān)視功能（S格式）和可計(jì)數(shù)的信息傳輸功能（I格式）。 由于網(wǎng)絡(luò)傳輸延時不確定和網(wǎng)絡(luò)可能發(fā)生暫時性故障，采用從毫秒到年的7個字節(jié)時標(biāo)。 在應(yīng)用功能方面，除了IEC 101的召喚1級用戶數(shù)據(jù)，召喚2級用戶數(shù)據(jù)功

13、能（鏈路層功能）不能使用外，其他應(yīng)用功能全部保留。 工程實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)（）主站和RTU之間使用IEC 60870-5-104規(guī)約進(jìn)行通信時采用網(wǎng)絡(luò)傳輸層的可靠傳輸協(xié)議TCP；主站（控制側(cè)）為TCP客戶端，RTU（被控制端）為TCP服務(wù)器端，即主站主動進(jìn)行TCP連接，而RTU被動響應(yīng)TCP連接；雙方都使用固定的TCP端口號2404，該端口號已被IANA（Internet Assigned Number Authority）所確認(rèn)。服務(wù)器端和客戶端都需要知道對方的IP地址，作為連接判斷的依據(jù)。IEC 60870-5-104規(guī)約中傳送原因占有2個字節(jié)，前低后高，低字節(jié)和IEC 60870-5-101中的完

14、全相同，高字節(jié)固定為0。IEC 60870-5-104規(guī)約中公共地址占用2個字節(jié)，前低后高，而在IEC 60870-5-101中公共地址只占用1個字節(jié)。IEC 60870-5-104規(guī)約中信息體地址占用3個字節(jié)，前低后高，而在國標(biāo)101中信息體地址只占用2個地址。工程實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)（）國標(biāo)104和國標(biāo)101一樣，對各類量的信息體地址范圍做了劃定，具體而言遙信為4096點(diǎn)（信息體地址為1H-1000H），遙測為4096點(diǎn)（信息體地址為4001H-5000H），電度為512點(diǎn)（信息體地址為6401H-6600），遙控為512點(diǎn)（信息體地址為6001H-6200H），當(dāng)要傳送的信息量很大時，需要使用多個虛

15、擬RTU。而IEC 60870-5-104規(guī)約中由于采用了3個字節(jié)的信息體地址且沒有劃定各類量的信息體地址范圍，所以1個RTU的容量就很大，在具體工程中再臨時確定各類量的起始信息體地址和數(shù)量。主站（客戶）端和RTU（服務(wù)器）端采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP客戶-服務(wù)器模式建立TCP連接，即主站（客戶）端按照Socket()-Connect()的順序進(jìn)行，RTU（服務(wù)器）端按Socket()-Bind()-Listen()-Accept()的順序進(jìn)行。 工程實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)（）對時過程的源碼 主站（客戶）端下發(fā)：68 14（APDU長度）控制字節(jié)1控制字節(jié)2控制字節(jié)3控制字節(jié)4 67（ASDU）1（信息體個數(shù)）

16、06 00（傳送原因）公共地址低 公共地址高 00 00 00 （信息體地址） 毫秒低 毫秒高 分鐘 小時 日期 月份 年份RTU（服務(wù)器）端應(yīng)答：和主站（客戶）端下發(fā)基本相同，僅把傳送原因改為07 : 68 14 02 00 08 00 67 01 06 00 01 00 00 00 00 01 05 10 09 0a 03 02 : 68 14 08 00 04 00 67 01 07 00 01 00 00 00 00 01 05 10 09 0a 03 020 x501 = 1秒281毫秒0 x10 = 16分0 x09 = 9時0 x0a = 10日0 x03 = 3月0 x02 =

17、2002年年工程實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)（）總召喚過程的源碼主站（客戶）端下發(fā)：68 0e（APDU長度）控制字節(jié)1控制字節(jié)2控制字節(jié)3控制字節(jié)4 64（ASDU）1（信息體個數(shù)）06 00（傳送原因）公共地址低 公共地址高 00 00 00 （信息體地址）14 : 680E000000 006401060001 0000000014 I（總召喚）RTU（服務(wù)器）端應(yīng)答(很明顯窗口尺寸1)： : 680E000002 006401070001 0000000014 I（總召喚確認(rèn)）工程實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)（） 上送全遙信（可能多幀）：68 APDU長度 控制字節(jié)1 控制字節(jié)2 控制字節(jié)3 控制字節(jié)4 01（ASDU）信息

18、體個數(shù)（bit7=1，表示連續(xù)信息體地址）14 00（傳送原因）公共地址低 公共地址高 3字節(jié)的第1點(diǎn)遙信信息體地址 第1點(diǎn)遙信的品質(zhì)描述和值 （單點(diǎn)信息） : 6885020002 0001F8140001 000100000001 010101000101 000101010001 010101010001 010101000100 010001010101 000101010001 010101010101 010100000000 000000010100 010101010100 010101010100 010101010101 010101010101 000101010101

19、000000010101 010100010101 010101010100 000000010101 010101000101 00010101格式（響應(yīng)總召喚，全遙信）SIQ := CP8 SPI,RES,BL,SB,NT,IV 0 x8F:120SPI:開IV ：有效工程實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)（）上送全遙測（可能多幀）：68 APDU長度 控制字節(jié)1 控制字節(jié)2 控制字節(jié)3 控制字節(jié)4 15（ASDU，不帶品質(zhì)碼的規(guī)一化值）信息體個數(shù)（bit7=1，表示連續(xù)信息體地址）14 00（傳送原因）公共地址低 公共地址高 3字節(jié)的第1點(diǎn)遙測信息體地址 第1點(diǎn)遙測的2字節(jié)不帶品質(zhì)描述的規(guī)一化值 : 688506

20、0002 0015BC140001 000107006204 6204 62046404 640400000000 99FFA405A700 00000000AB37 130A00000000 680168013D00 6801FFFF0000 DA1CDE010000 000069006900 000067006700 FFFFA11BA903 000000000A00 0A00B6050000 FFFFFFFFFFFF FFFFFFFFFFFF FFFFFFFF5904 FFFF5C045704 570457040000 000000000000 00000000I（響應(yīng)總召喚，全遙測）（

21、響應(yīng)總召喚，全遙測）0 xBC: 60NVA ：=F161.16 沒有定義測量值的分辯率，如果測量值的分辯率比LSB的最小單位粗，則這些LSB位設(shè)置為零。工程實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)（）總召喚結(jié)束：68 0e（APDU長度）控制字節(jié)1 控制字節(jié)2 控制字節(jié)3 控制字節(jié)4 64（ASDU）1（信息體個數(shù)）0a 00（傳送原因）公共地址低 公共地址高 00 00 00 （信息體地址）14 : 680E0E0002 0064010A0001 0000000014I（響應(yīng)總召喚結(jié)束）工程實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)（）單點(diǎn)遙控選擇過程主站（客戶）端下發(fā)：68 0e（APDU長度）控制字節(jié)1控制字節(jié)2控制字節(jié)3控制字節(jié)4 2d（ASDU）

22、1（信息體個數(shù)）06 00（傳送原因）公共地址低 公共地址高 被控點(diǎn)的3字節(jié)信息體地址 1字節(jié)的遙控性質(zhì)其中遙控性質(zhì)字節(jié)的各位含義：bit7=1，選擇；=0,執(zhí)行bit1 bit0 =01,合閘；=00,分閘（單遙） =02,合閘；=01,分閘（雙遙）bit 65432=1，短脈沖；=2，長脈沖；=3，持續(xù)；: 68 0e 04 00 0a 00 2d 01 06 00 01 00 01 60 00 840 x84 : 選擇、分閘、短脈沖RTU（服務(wù)器）端進(jìn)行單點(diǎn)遙控選擇應(yīng)答：和主站（客戶）端下發(fā)基本相同，若是確認(rèn)，把傳送原因改為07；若是否認(rèn)，把傳送原因改為47（傳送原因低字節(jié)的bit6=1

23、表示否定確認(rèn)）: 68 0e 0a 00 06 00 2d 01 07 00 01 00 01 60 00 840 x84 : 選擇、分閘、短脈沖工程實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)（）主站（客戶）端下發(fā)單點(diǎn)遙控執(zhí)行：和選擇報(bào)文基本相同，僅遙控性質(zhì)字節(jié)的bit7=0 : 68 0e 06 00 0c 00 2d 01 06 00 01 00 01 60 00 040 x04 : 執(zhí)行、分閘、短脈沖RTU（服務(wù)器）端進(jìn)行單點(diǎn)遙控執(zhí)行應(yīng)答：和主站（客戶）端下發(fā)基本相同，若是確認(rèn)，把傳送原因改為07；若是否認(rèn)，把傳送原因改為47: 68 0e 0c 00 08 00 2d 01 07 00 01 00 01 60 00 0

24、40 x04 : 執(zhí)行、分閘、短脈沖: 68 0e 0c 00 08 00 2d 01 2f 00 01 00 01 60 00 040 x2f : 未知的信息對象地址0 x04 : 執(zhí)行、分閘、短脈沖工程實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)（10）。關(guān)于主站上送由于IEC 60870-5-104采用平衡傳輸方式，當(dāng)主站（客戶）端沒有進(jìn)行數(shù)據(jù)召喚，而RTU（服務(wù)器）端中有變化數(shù)據(jù)時，RTU要主動上送變化數(shù)據(jù)。主動上送變化遙信的報(bào)文源碼（可能多幀）68 APDU長度 控制字節(jié)1 控制字節(jié)2 控制字節(jié)3 控制字節(jié)4 1F（ASDU）信息體個數(shù)（bit7=0，表示每個變化點(diǎn)前自帶信息體地址）03 00（傳送原因） 公共地址低

25、公共地址高 3字節(jié)的第1個變化遙信點(diǎn)信息體地址 第1個變化遙信點(diǎn)的品質(zhì)描述和值 第1個變化遙信點(diǎn)的7字節(jié)時標(biāo) (帶時標(biāo)雙點(diǎn)信息）遙信都按單遙處理主動上送變化遙測的報(bào)文源碼（可能多幀）68 APDU長度 控制字節(jié)1 控制字節(jié)2 控制字節(jié)3 控制字節(jié)4 0b（ASDU）信息體個數(shù)（bit7=0，表示每個變化點(diǎn)前自帶信息體地址）03 00（傳送原因）公共地址低 公共地址高 3字節(jié)的第1個變化遙測點(diǎn)信息體地址 第1個變化遙測點(diǎn)的2字節(jié)標(biāo)度化值 第1個變化遙測點(diǎn)的品質(zhì)描述。重新啟動后，序號重新開始排序平衡傳輸方式典型報(bào)文序列（平衡傳輸方式典型報(bào)文序列（1） M-R : 6804130000 00 U （

26、STOPDT 激活）激活） R-M : 6804230000 00 U （STOPDT 確認(rèn)）確認(rèn)） M-R : 6804070000 00 U （STARTDT 激活）激活） R-M : 68040B0000 00 U （STARTDT 確認(rèn)）確認(rèn)） M-R : 680E000000 006401060001 0000000014 I（總召喚）（總召喚） R-M : 680E000002 006401070001 0000000014 I（總召喚確認(rèn)）（總召喚確認(rèn)） 平衡傳輸方式典型報(bào)文序列（平衡傳輸方式典型報(bào)文序列（2）R-M:6885020002 0001F8140001 000100000001 0101 01000101 000101010001 010101010001 010101000100 0100 01010101 000101010001 010101010101 010100000000 0000 00010100 010101010100 010101010100 010101010101 0101 01010101 000101010101 000000010101 0101000