1、IEC104IEC104規(guī)約介紹規(guī)約介紹概論概論 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)度自動化的開展，標(biāo)準(zhǔn)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/I

2、P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)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綜合效勞數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) )基于TCP/IP的面向連接的網(wǎng)絡(luò)效勞。IP網(wǎng)絡(luò)本身的數(shù)據(jù)完整和平安性機(jī)制。 可采取的其他平安措施：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

3、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)確實(shí)認(rèn)功能可計(jì)數(shù)確實(shí)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)文喪失，相對于序列號記數(shù)，防止報(bào)文喪失，相對于101的的FCB規(guī)約結(jié)構(gòu)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(gè)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(gè)

4、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 01000101I響應(yīng)總召喚，全遙信響應(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

5、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(gè)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 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，接收序號為號為 M-R: 6804010012 00 S確認(rèn)主動上報(bào)確認(rèn)主動上報(bào)SOEAPCI

6、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)文中的發(fā)送序號本端本次正常情況下對端報(bào)文中的發(fā)送序號本端本次報(bào)文中的接收序號報(bào)文中的接收序號規(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(gè)八位位組的第一位比特控制域第一個(gè)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 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

7、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)文喪失和報(bào)文重復(fù)傳送 Ia, 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)文喪失和報(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)文喪失和報(bào)文重復(fù)傳送通訊特點(diǎn)防止報(bào)文喪失和報(bào)文重復(fù)傳送通訊特點(diǎn)防止報(bào)文喪失和報(bào)文重復(fù)傳送通訊特點(diǎn)防止報(bào)文喪失和報(bào)文重復(fù)傳送通訊特點(diǎn)7防止報(bào)文喪失和報(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(gè)超時(shí)時(shí)間t0,t1,t2,t3 t0：TCP連接建立的超時(shí)時(shí)間，即RTU效勞器端進(jìn)入等待連接的狀態(tài)后，假設(shè)超過此時(shí)間，主站客戶端還沒有Connect()過來

8、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效勞器端啟動U格式測試過程后等待U格式測試應(yīng)答的超時(shí)時(shí)間，假設(shè)超過此時(shí)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效勞器端以突發(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/電度召喚結(jié)束后，等待主站客戶端回S格式的超時(shí)時(shí)間，假設(shè)超過此時(shí)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效勞器端和主站客戶端之間沒有實(shí)際的數(shù)據(jù)交換時(shí)，任何一端啟動U格式測試過程的最大間隔時(shí)間；規(guī)約推薦的缺省值為20秒。通訊特點(diǎn)端口號

9、每一個(gè)TCP地址由一個(gè)IP地址和一個(gè)端口號組成。每個(gè)連接到TCP-LAN上的設(shè)備都有自己特定的IP地址，而為整個(gè)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表示在某一特定的時(shí)間內(nèi)未被DTE確認(rèn)即不被成認(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當(dāng)未確認(rèn)I格式APDU到達(dá)k個(gè)時(shí)，發(fā)送方停止傳送。接收方收到w個(gè)I格式APDU后確認(rèn)。 k值的最大

10、范圍：1到327672的十五次方-1APDU，精確到一個(gè) APDU. w值的最大范圍：1到32767 APDU，精確到一個(gè)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IEC 60870-5-101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。 保存1個(gè)啟動字符，1個(gè)幀長L；刪除第2個(gè)啟動字符，第2個(gè)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(gè)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

11、計(jì)數(shù)的信息傳輸功能I格式。 由于網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)不確定和網(wǎng)絡(luò)可能發(fā)生暫時(shí)性故障，采用從毫秒到年的7個(gè)字節(jié)時(shí)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)功能鏈路層功能不能使用外，其他應(yīng)用功能全部保存。 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(shí)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效勞器端，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IANAInternet Assigned Number Authority所確認(rèn)。效勞器端和客戶

12、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(gè)字節(jié)，前低后高，低字節(jié)和IEC 60870-5-101中的完全相同，高字節(jié)固定為0。IEC 60870-5-104規(guī)約中公共地址占用2個(gè)字節(jié)，前低后高，而在IEC 60870-5-101中公共地址只占用1個(gè)字節(jié)。IEC 60870-5-104規(guī)約中信息體地址占用3個(gè)字節(jié)，前低后高，而在國標(biāo)101中信息體地址只占用2個(gè)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-5000

13、H，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(shí)，需要使用多個(gè)虛擬RTU。而IEC 60870-5-104規(guī)約中由于采用了3個(gè)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(gè)RTU的容量就很大，在具體工程中再臨時(shí)確定各類量的起始信息體地址和數(shù)量。主站客戶端和RTU效勞器端采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP客戶-效勞器模式建立TCP連接，即主站客戶端按照Socket()-Connect()的順序進(jìn)行，RTU效勞器端按Socket()-Bind()-Listen()-Accept()的順序進(jìn)行。 工程實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)對時(shí)過程的源碼

14、主站客戶端下發(fā)：68 14APDU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 67ASDU1信息體個(gè)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 毫秒低 毫秒高 分鐘 小時(shí) 日期 月份 年份RTU效勞器端應(yīng)答：和主站客戶端下發(fā)根本相同，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

15、 = 16分0 x09 = 9時(shí)0 x0a = 10日0 x03 = 3月0 x02 =2002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 0eAPDU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 64ASDU1信息體個(gè)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效勞器端應(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

16、節(jié)3 控制字節(jié)4 01ASDU信息體個(gè)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 0001000000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 15ASDU，不帶品質(zhì)碼的規(guī)一化值信息體個(gè)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)

17、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 : 6885060002 0015BC140001 000107006204 6204 62046404 640400000000 99FFA405A700 00000000AB37 130A00000000 680168013D00 6801FFFF0000 DA1CDE010000 000069006900 000067006700 FFFFA11BA903 000000000A00 0A00B6050000 FFFFFFFFFFFF FFFFFFFFFFFF FFFFFFFF5904 FFFF5C045704 570457

18、040000 000000000000 00000000I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，那么這些LSB位設(shè)置為零。工程實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)總召喚結(jié)束：68 0eAPDU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 64ASDU1信息體個(gè)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 0eAPDU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

19、 2dASDU1信息體個(gè)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效勞器端進(jìn)行單點(diǎn)遙控選擇應(yīng)答：和主站客戶端下發(fā)根本相同，假設(shè)是確認(rèn)，把傳送原因改為07；假設(shè)是否認(rèn)，把傳送原因改為47傳送原因低字節(jié)的bit6=1表示否認(rèn)

20、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)文根本相同，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效勞器端進(jìn)行單點(diǎn)遙控執(zhí)行應(yīng)答：和主站客戶端下發(fā)根本相同，假設(shè)是確認(rèn)，把傳送原因改為07；假設(shè)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 00 040 x04 : 執(zhí)行

21、、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效勞器端中有變化數(shù)據(jù)時(shí)，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 1FASDU信息體個(gè)數(shù)bit7=0，表示每個(gè)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(gè)變化遙信點(diǎn)信息體地址 第

22、1個(gè)變化遙信點(diǎn)的品質(zhì)描述和值 第1個(gè)變化遙信點(diǎn)的7字節(jié)時(shí)標(biāo) (帶時(shí)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 0bASDU信息體個(gè)數(shù)bit7=0，表示每個(gè)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(gè)變化遙測點(diǎn)信息體地址 第1個(gè)變化遙測點(diǎn)的2字節(jié)標(biāo)度化值 第1個(gè)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 （STOPDT 激活）激活） R-M : 6804230000 00 U （

23、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2R-M:6885020002 0001F8140001 000100000001 0101 01000101 000101010001 010101010001 010101000100 0100 01010101 000101010001 010101010101 010100000000 0000 00010100 010101010100 010101010100 010101010101 0101 01010101 000101010101 000000010101 010100010101 0101 01010100 000000010101 010101000101 00010101 I（響應(yīng)總召喚，響應(yīng)總召喚， 遙信）遙信） R-M: 6848