油氣技術(shù)培訓_通訊協(xié)議_標準格式_20150824

1、 通訊協(xié)議介紹通訊協(xié)議介紹定義：兩個設(shè)備之間進行信號或者數(shù)據(jù)傳輸時所規(guī)定的數(shù)據(jù)格式與通訊方式。數(shù)據(jù)格式有標準的和非標準的。 常用的標準協(xié)議有：Modbus、IEC104、CIP、Profibus、CAN總線等常用的通訊方式列舉：a)串行通訊232、485、422b)以太網(wǎng)（10M/100M）c)衛(wèi)星d)GPRS/CDMA無線網(wǎng)絡(luò)e)GSM網(wǎng)絡(luò)f)電話Modem通訊機制通訊機制 網(wǎng)絡(luò)七層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)七層協(xié)議提供應用程序間通訊提供應用程序間通訊處理數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)加密處理數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)加密建立、維護和管理會話建立、維護和管理會話建立主機端到端連接建立主機端到端連接尋址和尋址和路由選擇路由選擇提供介質(zhì)訪問

2、、鏈路管理提供介質(zhì)訪問、鏈路管理比特比特流傳輸流傳輸系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)圖圖- 方式一方式一系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)圖圖- 方式二方式二協(xié)議轉(zhuǎn)換器協(xié)議轉(zhuǎn)換器CIP協(xié)議協(xié)議MODBUS協(xié)議協(xié)議Modbus協(xié)議協(xié)議 - 特點特點工業(yè)界標準的協(xié)議，很多設(shè)備都支持此協(xié)議一問一答方式支持狀態(tài)量、16位整型數(shù)、32位整型數(shù)、float對設(shè)備中的寄存器數(shù)據(jù)進行讀和寫的功能，數(shù)據(jù)不帶時間標簽和品質(zhì)效率高，可進行ms級讀寫操作協(xié)議縝密，有校驗機制每個數(shù)據(jù)包不超過255個字節(jié)端口號，默認502Modbus協(xié)議協(xié)議 - 傳輸流程傳輸流程1000110002100031000410005 . . .400014000240003

3、4000440005 . . .狀態(tài)寄存器(1bit) 用功能碼02讀保持寄存器(2 bytes) 用功能碼03讀閥門閥門1的狀態(tài)的狀態(tài)RTU、PLC控制器控制器 溫度溫度1閥門閥門1的就地遠控的就地遠控閥門閥門1的偏差報警的偏差報警泵泵1的起停的起停0V或者5V4mA或者20mA 進站壓力進站壓力 進站瞬時流量進站瞬時流量 進站累計流量進站累計流量 0或1 0到655350V到5V4mA到20mA上位監(jiān)控系統(tǒng)上位監(jiān)控系統(tǒng)status1status23status4status5 . . .analog1analog23analog4analog5 . . .閥門1的開、關(guān)、動作、錯誤0到65

4、535 轉(zhuǎn)換成 0到100度Modbus 協(xié)議協(xié)議32位整型或者float型Modbus協(xié)議協(xié)議 - modbus_RTU和和modbus_TCP協(xié)議格式區(qū)別協(xié)議格式區(qū)別 地址（地址（1 byte）功能碼（1 byte）數(shù)據(jù)（n bytes）CRC校驗（2 bytes）目的地址（目的地址（2 bytes）協(xié)議id（2 bytes）長度（2 bytes）地址（1 byte）功能碼（1 byte）數(shù)據(jù)（n bytes）Modbus_RTUModbus_TCP6個字節(jié)的包頭Modbus協(xié)議協(xié)議 - 控制器常用的功能碼控制器常用的功能碼01：讀線圈：讀線圈狀態(tài)狀態(tài) -讀狀態(tài)量輸出的讀狀態(tài)量輸出的“開開

5、/關(guān)關(guān)”狀態(tài)狀態(tài)02：讀：讀輸入狀態(tài)輸入狀態(tài)-讀狀態(tài)量輸入的讀狀態(tài)量輸入的“開開/關(guān)關(guān)”狀態(tài)狀態(tài)03：讀保持寄存器：讀保持寄存器04：讀輸入寄存器：讀輸入寄存器05：置單線圈：置單線圈06：置：置單寄存器單寄存器15：置多線圈：置多線圈16：置多寄存器：置多寄存器Modbus協(xié)議協(xié)議 - 功能碼功能碼01讀線圈狀態(tài)讀線圈狀態(tài)發(fā)送：發(fā)送：名稱 舉例（十六進制）設(shè)備的地址 11功能碼 01起始地址的高位 00起始地址的地位 13讀取點的數(shù)量的高位 00讀取點的數(shù)量的低位 25錯誤校驗（LRC或CRC） -接受：接受：名稱 舉例（十六進制）設(shè)備的地址 11功能碼 01字節(jié)數(shù) 05數(shù)據(jù)（線圈27-20

6、） CD數(shù)據(jù)（線圈35-28） 6B數(shù)據(jù)（線圈43-36） B2數(shù)據(jù)（線圈51-44） 0E數(shù)據(jù)（線圈56-52） 1B錯誤校驗（LRC或CRC） -線圈：27 26 25 24 23 22 21 20狀態(tài)： 1 1 0 0 1 1 0 1 接受：接受：名稱 舉例 （十六進制）設(shè)備的地址 11功能碼 03字節(jié)數(shù) 06數(shù)據(jù)高位（寄存器40108） 02數(shù)據(jù)低位（寄存器40108） 2B數(shù)據(jù)高位（寄存器40109） 00數(shù)據(jù)低位（寄存器40109） 01數(shù)據(jù)高位（寄存器40110） 00數(shù)據(jù)低位（寄存器40110） 64錯誤校驗（LRC或CRC） -Modbus協(xié)議協(xié)議 - 功能碼功能碼03讀保持

7、寄存器讀保持寄存器發(fā)送：發(fā)送：名稱 舉例（十六進制）設(shè)備的地址 11功能碼 03起始地址的高位 00起始地址的地位 6B讀取點的數(shù)量的高位 00讀取點的數(shù)量的低位 03錯誤校驗（LRC或CRC） -5551100 如果寄存器40108和40109組成32位整型數(shù)，并且寄存器40108為高位，寄存器40109為低位，解析而得的值為：555*65536 +1。 如果寄存器40108和40109組成32位整型數(shù)，并且寄存器40108為低位，寄存器40109為高位，解析而得的值為：1*65536 +555。CIP ESP協(xié)議協(xié)議 - AB PLC組網(wǎng)架構(gòu)升級組網(wǎng)架構(gòu)升級升級升級CIP ESP協(xié)議協(xié)議

8、- 特點特點適用于Rockwell公司所有系列的AB PLC（PLC5、SLC500、RSLogix 5000）一問一答方式直接讀取PLC中定義的數(shù)組數(shù)據(jù)，如16位整型、32位整型、浮點型等；批量讀取。對PLC中的數(shù)組進行讀和寫的功能讀寫數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不帶時間標簽和品質(zhì)效率高，可進行ms級讀寫操作協(xié)議縝密，有校驗機制端口號，CIP協(xié)議默認44818，ESP協(xié)議默認2222CIP ESP協(xié)議協(xié)議 - TELVENT公司的公司的SCADA系統(tǒng)連接系統(tǒng)連接AB PLC的性能表的性能表由由Rockwell公司認證公司認證Function Function DescriptionDescriptionDat

9、a Type Data Type in CIP in CIP ProtocolProtocolMethod of Method of Accessing dataAccessing dataScanScan Frequency Frequency TestedTestedType ofType of Service in CIP Service in CIPMaximum Maximum points per points per frameframeData integrity Data integrity And validation And validation MethodMethod

10、Comment Comment And NotesAnd NotesTested Tested ResultResultQuery the status Query the status valuevalueBoolTag name/Array250msSingle or Multiple points3200TCP/CRCDisplay the status of the valveCorrectForce the status Force the status valuevalueBoolTag name/Array250msSingle or Multiple points3200TCP

11、/CRCControl the valve/pump/switchesCorrectQuery analog point Query analog point value value 16 bits integerTag name/Array250msSingle or Multiple points200TCP/CRCDisplay raw valueCorrectForce analog point Force analog point valuevalue16 bits integerTag name/Array250msSingle or Multiple points200TCP/C

12、RCForce raw valueCorrectDisplay analog point Display analog point valuevalue32 bits integerTag name/Array250msSingle or Multiple points100TCP/CRCDisplay long integer valueCorrectForce analog point Force analog point valuevalue32 bits integerTag name/Array250msSingle or Multiple points100TCP/CRCForce

13、 long integer valueCorrectDisplay analog point Display analog point valuevalue32 bits IEEE floatTag name/Array250msSingle or Multiple points100TCP/CRCDisplay float numbersCorrectForce analog point Force analog point valuevalue32 bits IEEE floatTag name/Array250msSingle or Multiple points100TCP/CRCFo

14、rce float numbersCorrectIEC104協(xié)議協(xié)議 - 特點特點工業(yè)界標準的協(xié)議總召喚加逢報則報功能支持單點信息、標度化值、短浮點數(shù)對設(shè)備中的數(shù)據(jù)進行讀和寫的功能帶時間標簽和數(shù)據(jù)品質(zhì)有同步時鐘命令端口號，默認2404IEC6087IEC60870 - 50 - 5101101102103103104IEC104協(xié)議協(xié)議 - 規(guī)約結(jié)構(gòu)規(guī)約結(jié)構(gòu) 啟動字符啟動字符 68 H68 HAPDUAPDU長度（最大長度（最大253253） 控制域八位位組控制域八位位組1 1 控制域八位位組控制域八位位組2 2 控制域八位位組控制域八位位組3 3 控制域八位位組控制域八位位組4 4IEC10

15、1IEC101和和104104定義的定義的ASDUASDU APDU長度APCI(應用規(guī)約控制信息應用規(guī)約控制信息) APDU(應用規(guī)約數(shù)據(jù)單元應用規(guī)約數(shù)據(jù)單元)ASDU(應用服務(wù)數(shù)據(jù)單元應用服務(wù)數(shù)據(jù)單元)IEC104協(xié)議協(xié)議 - APC I控制信息控制信息的三的三種格式種格式I I格式格式可計數(shù)的信息傳輸可計數(shù)的信息傳輸功能功能S S格式格式可計數(shù)的確認功能可計數(shù)的確認功能 U U格式格式啟動，停止，測試啟動，停止，測試功能功能IEC104協(xié)議協(xié)議 - I I格式的控制域格式的控制域八位位組1八位位組2八位位組3八位位組4說明：說明：I I格式的格式的APDUAPDU數(shù)據(jù)包，用于總召喚、逢變

16、則報、數(shù)據(jù)包，用于總召喚、逢變則報、發(fā)送命令、同步時鐘等一些數(shù)據(jù)包。發(fā)送命令、同步時鐘等一些數(shù)據(jù)包。 只有只有I I格式的格式的APDUAPDU數(shù)據(jù)包中，包含數(shù)據(jù)包中，包含ASDUASDU（應用服務(wù)數(shù)據(jù)單元）。（應用服務(wù)數(shù)據(jù)單元）。IEC104協(xié)議協(xié)議 - I I格式格式的發(fā)送和接受序列號的發(fā)送和接受序列號發(fā)送方增加發(fā)送序列號，按發(fā)送方增加發(fā)送序列號，按1 1增加。增加。當發(fā)送方給接受方發(fā)送了當發(fā)送方給接受方發(fā)送了I I格式的數(shù)據(jù)包后，接受方把發(fā)送方的發(fā)送序列號加上格式的數(shù)據(jù)包后，接受方把發(fā)送方的發(fā)送序列號加上1 1做為接做為接受方的接受序列號，接受方把發(fā)送方的接受序列號作為接受方的發(fā)送序列號

17、。受方的接受序列號，接受方把發(fā)送方的接受序列號作為接受方的發(fā)送序列號。正常的傳輸模型，圖解如下：正常的傳輸模型，圖解如下： I I（a, b)a, b) a=a=發(fā)送序號發(fā)送序號 b=b=接收序號接收序號IEC104協(xié)議協(xié)議 - S S格式的控制域格式的控制域八位位組1八位位組2八位位組3八位位組4說明：說明：S S格式的數(shù)據(jù)包格式的數(shù)據(jù)包, ,用于收到一定量的數(shù)據(jù)包后，發(fā)送確認包。用于收到一定量的數(shù)據(jù)包后，發(fā)送確認包。舉例：舉例：Q :68 04 01 00 de 60Q :68 04 01 00 de 60 IEC104協(xié)議協(xié)議 - U U格式的控制域格式的控制域八位位組1八位位組2八位位

18、組3八位位組4說明：說明：U U格式的數(shù)據(jù)包，用于啟動、停止、測試功能。格式的數(shù)據(jù)包，用于啟動、停止、測試功能。舉例舉例1 1：Q :68 04 07 00 00 00Q :68 04 07 00 00 00（發(fā)送激活生效）（發(fā)送激活生效） R :68 04 0b 00 00 00 R :68 04 0b 00 00 00 （回復激活確認）（回復激活確認） 舉例舉例2 2：R :68 04 43 00 00 00 (R :68 04 43 00 00 00 (收到測試生效）收到測試生效） Q :68 04 83 00 00 00 ( Q :68 04 83 00 00 00 (回復測試確認回復

19、測試確認) ) 8 7 6 5 4 3 2 1TESTFRTESTFRSTOPDTSTOPDTSTARTDTSTARTDT1 11 1確認確認生效生效確認確認生效生效確認確認 生效生效 0 0 0 00 0 0 0IEC104協(xié)議協(xié)議 - 應用應用服務(wù)數(shù)據(jù)單元（服務(wù)數(shù)據(jù)單元（ASDUASDU）類型標識類型標識一個字節(jié)一個字節(jié)可變結(jié)構(gòu)限定詞可變結(jié)構(gòu)限定詞一個字節(jié)一個字節(jié)傳送原因傳送原因二個字節(jié)二個字節(jié)公共地址公共地址二個字節(jié)二個字節(jié)信息體地址信息體地址三個字節(jié)三個字節(jié)信息體元素信息體元素元素定義元素定義信息體時標信息體時標7個字節(jié)個字節(jié).信息體地址信息體地址n三個字節(jié)三個字節(jié)信息體元素信息體元素

20、n元素定義元素定義信息體時標信息體時標n7個字節(jié)個字節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)單單元元標標識識信信息息體體IEC104協(xié)議協(xié)議 - 類型標識類型標識類型標識 :=UI81.8 := 未定義 := := 單點信息單點信息 M_SP_NA_1M_SP_NA_1 := 雙點信息 M_DP_NA_1 := 步位置信息 M_ST_NA_1 := 32比特串 M_BO_NA_1 := 測量值，規(guī)一化值 M_ME_NA_1 := := 測量值，標度化值測量值，標度化值 M_ME_NB_1M_ME_NB_1 := := 測量值，短浮點數(shù)測量值，短浮點數(shù) M_ME_NC_1M_ME_NC_1 := 累計量 M_IT_NA_1

21、:= 帶狀態(tài)檢出的成組單點信息 M_PS_NA_1 := 不帶品質(zhì)描述的規(guī)一化測量值 M_ME_ND_1 := 保留 * * := := 帶時標帶時標CP56Time2aCP56Time2a的單點信息的單點信息 M_SP_TB_1M_SP_TB_1 * := 帶時標CP56Time2a的雙點信息 M_DP_TB_1 * := 帶時標CP56Time2a的步位置信息 M_ST_TB_1 * := 帶時標CP56Time2a的32比特串 M_BO_TB_1 * := 帶時標CP56Time2a的測量值，規(guī)一化值 M_ME_TD_1 * * := := 帶時標帶時標CP56Time2aCP56Tim

22、e2a的測量值，標度化值的測量值，標度化值 M_ME_TE_1M_ME_TE_1 * * := := 帶時標帶時標CP56Time2aCP56Time2a的測量值，短浮點數(shù)的測量值，短浮點數(shù) M_ME_TF_1M_ME_TF_1 * := 帶時標CP56Time2a的累計量 M_IT_TB_1 * := 帶時標CP56Time2a的繼電保護裝置事件 M_EP_TD_1 * := 帶時標CP56Time2a的繼電保護裝置成組啟動事件 M_EP_TE_1 * := 帶時標CP56Time2a的繼電保護裝置成組出口信息 M_EP_TF_1 := 保留 表表 1 - 1 - 在監(jiān)視方向的過程信息在監(jiān)視

23、方向的過程信息IEC104協(xié)議協(xié)議 - 類型標識類型標識 表 2 在控制方向的過程信息類型標識 := UI81.8CON := CON := 單命令單命令 C_SC_NA_1C_SC_NA_1CON := 雙命令 C_DC_NA_1CON := 升降命令 C_RC_NA_1CON := 設(shè)點命令，規(guī)一化值 C_SE_NA_1CON := CON := 設(shè)點命令，標度化值設(shè)點命令，標度化值 C_SE_NB_1C_SE_NB_1CON := CON := 設(shè)點命令，短浮點數(shù)設(shè)點命令，短浮點數(shù) C_SE_NC_1C_SE_NC_1CON := 32比特串 C_BO_NA_1 := 保留在控制方向的過

24、程信息，帶時標的ASDUCON := 帶時標CP56Time2a的單命令 C_SC_NA_1CON := 帶時標CP56Time2a的雙命令 C_DC_NA_1CON := 帶時標CP56Time2a的升降命令 C_RC_NA_1CON := 帶時標CP56Time2a的設(shè)點命令，規(guī)一化值 C_SE_TA_1CON := 帶時標CP56Time2a的設(shè)點命令，標度化值 C_SE_TB_1CON := 帶時標CP56Time2a的設(shè)點命令，短浮點數(shù) C_SE_TC_1CON := 帶時標CP56Time2a的32比特串 C_BO_NA_1 := 保留IEC104協(xié)議協(xié)議 - 類型標識類型標識表

25、3 在監(jiān)視方向的系統(tǒng)信息類型標識 := UI81.8 := 初始化結(jié)束 M_EI_NA_1 := 保留表 4 在控制方向的系統(tǒng)信息類型標識 := UI81.8CON := CON := 總召喚命令總召喚命令 C_IC_NA_1C_IC_NA_1CON := 電能脈沖召喚命令 C_CI_NA_1 := 讀命令 C_RD_NA_1CON := CON := 時鐘同步命令時鐘同步命令 C_CS_NA_1C_CS_NA_1CON := 復位進程命令 C_RP_NA_1CON := 帶時標CP56Time2a的測試命令 C_TS_NA_1 := 保留IEC104協(xié)議協(xié)議 - 可變可變結(jié)構(gòu)限定詞結(jié)構(gòu)限定詞

26、數(shù)目數(shù)目 ： UI71.7UI71.7 應用服務(wù)數(shù)據(jù)單元信息元素應用服務(wù)數(shù)據(jù)單元信息元素( (單個信息元素或同類信息元素組合單個信息元素或同類信息元素組合) )的數(shù)目的數(shù)目 SQ=SQ=單個或者順序單個或者順序 ： BS18BS18：尋址同一種類型的許多信息對象中單個的信息元素或者信息元素的集合：尋址同一種類型的許多信息對象中單個的信息元素或者信息元素的集合 ( (地址地址1+1+數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)1+1+地址地址2+2+數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)2+2+地址地址3+3+數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)3+)3+)：尋址：尋址ASDUASDU單個信息對象中順序的單個信息元素信息元素的同類集合單個信息對象中順序的單個信息元素信息元素的同類集合 (

27、 (起始地址起始地址+ +數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)1+1+數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)2+2+數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)+)+)IEC104協(xié)議協(xié)議 - 傳送原因傳送原因 7 6 5 07 6 5 0 P/N P/N：否定確認（：否定確認（1 1）/ /肯定確認（肯定確認（0 0） T T：試驗（：試驗（1 1）/ /未試驗（未試驗（0 0） 0: 0:未定義未定義 1: 1: 周期，循環(huán)周期，循環(huán) 2 2：背景掃描：背景掃描 3 3：突發(fā)，自發(fā)：突發(fā)，自發(fā) 4 4：初始化：初始化 5: 5: 請求請求 6 6：激活：激活 7 7：激活確認：激活確認 8 8：停止激活：停止激活 9 9：停止激活確認：停止激活確認 1010：激活終止：激活終止 2020：響應總召喚：響應總召喚T P/N 原因IEC104協(xié)議協(xié)議 - 舉例舉例類型標識類型標識1 1：M_SP_NA_1M_SP_NA_1 （不帶時標的單點信息（不帶時標的單點信息 ）可變結(jié)構(gòu)限定詞中，信息對象序列(SQ=0)三個字節(jié)，低位在前，高位在后信息對象地址 信息對象1IV