电能抄表IEC61107通信规约分析.docx

电能抄表iec61107 规约分析 摘要：引用瑞士兰吉尔zmd电表的通讯报文，对报文进行拆分解析，并由此拓展，阐述iec61107 (iec62056)通讯规约的规约模式、帧结构及信息定义等。iec61107通信规约的前身是iec1107, 是iec (international electrotechnical commission 国际电工委员会) 发布的用于电能计量抄表及控制的通信规约。后来国际电工委员会对其所颁布的所有标准进行了编号方案的修改,即对所有标准编号加60000,因此iec1107即变成了iec61107。2002年，iec取消了iec61107，并发布新版本规约iec62056-21，用以取代iec61107。iec62056-21规约采用ascii码进行通信。本文结合瑞士兰吉尔zmd410电度表的通信报文对iec62056-21规约进行解析。既然采用的是ascii码，文章末尾给出ascii码对照表。本文所列报文较多，目的在于真实再现通信中报文收发过程，希望理解起来简单易懂。1. 兰吉尔电表通信实现方法及报文解析011.1 总体说明：1.1.1 通信规约：电表通信规约满足iec62056-21规约标准。1.1.2 通信模式：采用iec62056-21的模式c进行通讯。1.1.3 数据格式：采用7e1，即7位数据位，偶校验，1位停止位。1.1.4 按照iec62056-21规定，电表初始波特率为300。但请注意：在实际与zmd410连接时发现，电表初始波特率为9600，用300波特率请求数据是没有响应的，也可能是此电表曾经连接过，修改成了9600。因此实际连接时可尝试不同波特率。1.1.5 在收到电表型号信息后，采集装置需在200ms1500ms内作出应答，向电表发送确认信息，确认波特率的选择。如果1500ms内没有确认，电表将以初始波特率向采集装置发送计费数据。1.2 数据读取：1.2.1 发送“/?电表地址! cr lf”，请求电表信息。1.2.2 电表返回“/lgzx电表信息 cr lf”，其中x代表电表通讯波特率：0 300, 1 600, 2 1200, 3 2400, 4 4800, 5 9600.电表信息主要是电表型号及其配置信息。1.2.3 发送“ack 0 x 0 cr lf”，这一步为“data read out”，其中x为所要选择的波特率，参考1.2.2中的x。1.2.4 电表以选择的波特率返回计费数据“stx 数据 ! cr lf etx bcc”。注意：在读出数据个数较多时，通讯时间会比较长。因此用户在订货时可根据需要确定计费数据的配置。1.3 负荷曲线的读取：1.3.1 发送“/?电表地址! cr lf”。1.3.2 电表返回“/lgzx电表信息 cr lf”。1.3.3 发送“ack 0 x 1 cr lf”，这一步为“programming mode”。1.3.4 电表返回“soh p0 stx (d1 d1) etx bcc”。1.3.5 发送“soh r2 stx 9040 (yymmddyymmdd) etx bcc”，其中yymmdd和yymmdd分别代表起始日期和结束日期。1.3.6 电表返回负荷曲线数据“stx 9040 ( 负荷曲线数据，时标) etx bcc”。1.3.7 如电表在该时间段内的负荷曲线不存在，则返回“stx 9040 (错误代码) etx bcc”。1.3.8 退出编程模式，发“soh b0 etx bcc”命令。说明：zmd电表负荷曲线最多8个通道，电表负荷曲线的配置在电表订货时由用户确定。1.4 对时命令：1.4.1 发送“/?电表地址! cr lf”。1.4.2 电表返回“/lgzx电表信息 cr lf”。1.4.3 发送“ack 0 x 1 cr lf”，这一步为“programming mode”。1.4.4 电表返回“soh p0 stx (d1 d1) etx bcc”。1.4.5 发送“soh p1 stx (d2 d2) etx bcc”命令，其中“d2”为电表的p2密码。1.4.6 密码正确时，电表返回确认信息“ack”；密码错误时，电表返回“nak”。1.4.7 密码确认后，发送“soh w2 stx c001 (yymmddhhmmsswwu) etx bcc”。其中“yymmddhhmmss”代表年、月、日、时、分、秒，“ww”代表每年中的第几周，“u”代表每周中的第几天（星期一取1，依次类推）。1.4.8 电表返回“ack”、“nak”或“soh b0 etx bcc”。1.4.9 退出编程模式，发“soh b0 etx bcc”命令。1.5 报文举例与解析：1.5.1 数据读取：发送：2f 3f 39 34 37 31 31 37 31 39 21 0d 0a 接收：2f 4c 47 5a 35 5c 32 5a 4d 44 34 31 30 34 34 30 37 2e 42 32 33 0d 0a 接收：02 46 2e 46 28 30 30 30 30 30 30 30 30 29 0d 0a 30 2e 39 2e 31 28 30 31 3a 31 39 3a 30 32 29 0d 0a 30 2e 39 2e 32 28 31 34 2d 30 36 2d 31 30 29 0d 0a 31 2e 32 2e 30 28 30 30 30 30 30 2e 30 30 2a 6b 57 29 0d 0a 32 2e 32 2e 30 28 30 30 30 30 30 2e 31 34 2a 6b 57 29 0d 0a 34 2e 32 2e 30 28 30 30 30 30 30 2e 30 38 2a 6b 76 61 72 29 0d 0a 31 2e 36 2e 30 28 30 30 30 2e 30 30 2a 6b 57 29 28 30 30 2d 30 30 2d 30 30 20 30 30 3a 30 30 29 0d 0a 32 2e 36 2e 30 28 30 30 30 2e 30 30 2a 6b 57 29 28 30 30 2d 30 30 2d 30 30 20 30 30 3a 30 30 29 0d 0a 34 2e 36 2e 30 28 30 30 30 2e 30 30 2a 6b 76 61 72 29 28 30 30 2d 30 30 2d 30 30 20 30 30 3a 30 30 29 0d 0a 31 2e 38 2e 31 28 30 30 30 30 30 30 2e 30 30 2a 6b 57 68 29 0d 0a 32 2e 38 2e 31 28 30 30 30 30 30 30 2e 35 33 2a 6b 57 68 29 0d 0a 33 2e 38 2e 31 28 30 30 30 30 30 30 2e 30 30 2a 6b 76 61 72 68 29 0d 0a 34 2e 38 2e 31 28 30 30 30 30 30 30 2e 32 36 2a 6b 76 61 72 68 29 0d 0a 30 2e 34 2e 32 28 30 30 30 30 30 30 38 30 29 0d 0a 33 32 2e 37 28 32 32 37 2e 38 2a 56 29 0d 0a 35 32 2e 37 28 30 30 31 2e 32 2a 56 29 0d 0a 37 32 2e 37 28 30 30 30 2e 34 2a 56 29 0d 0a 31 2d 31 3a 33 32 2e 33 36 2e 30 28 30 34 33 31 29 28 31 31 2d 30 37 2d 30 37 20 30 38 3a 35 32 29 0d 0a 31 2d 31 3a 35 32 2e 33 36 2e 30 28 30 36 37 37 29 28 31 31 2d 30 37 2d 30 37 20 30 35 3a 34 35 29 0d 0a 31 2d 31 3a 37 32 2e 33 36 2e 30 28 30 33 32 34 29 28 31 31 2d 30 37 2d 30 37 20 30 35 3a 34 35 29 0d 0a 31 2d 31 3a 33 32 2e 33 32 2e 30 28 30 30 35 36 29 28 31 33 2d 30 32 2d 30 35 20 31 35 3a 34 38 29 0d 0a 31 2d 31 3a 35 32 2e 33 32 2e 30 28 30 30 31 39 29 28 31 33 2d 30 32 2d 30 35 20 31 35 3a 34 38 29 0d 0a 31 2d 31 3a 37 32 2e 33 32 2e 30 28 30 30 35 32 29 28 31 33 2d 30 32 2d 30 35 20 31 35 3a 34 38 29 0d 0a 43 2e 37 2e 31 28 30 30 30 30 30 30 32 31 29 0d 0a 43 2e 37 2e 32 28 30 30 30 30 30 30 31 37 29 0d 0a 43 2e 37 2e 33 28 30 30 30 30 30 30 31 35 29 0d 0a 43 2e 36 2e 30 28 30 32 37 32 32 36 68 29 0d 0a 21 0d 0a 03 09以上报文为读取计费数据的报文。首先请求电表信息，在收到电表信息后未进行确认，电表等待1.5秒后主动向采集装置发送计费数据。对照ascii码对照表，“发送”帧报文可解析为“/?94711719! cr lf”，此即请求电表信息。 第一个“接收”帧可解析为“/lgz52zmd4104407.b23 cr lf”此为电表返回电表信息。 第二个“接收”帧即为计费数据，可按下列格式拆分并解析：02 46 2e 46 28 30 30 30 30 30 30 30 30 29 0d 0a30 2e 39 2e 31 28 30 31 3a 31 39 3a 30 32 29 0d 0a30 2e 39 2e 32 28 31 34 2d 30 36 2d 31 30 29 0d 0a31 2e 32 2e 30 28 30 30 30 30 30 2e 30 30 2a 6b 57 29 0d 0a 32 2e 32 2e 30 28 30 30 30 30 30 2e 31 34 2a 6b 57 29 0d 0a 34 2e 32 2e 30 28 30 30 30 30 30 2e 30 38 2a 6b 76 61 72 29 0d 0a 31 2e 36 2e 30 28 30 30 30 2e 30 30 2a 6b 57 29 28 30 30 2d 30 30 2d 30 30 20 30 30 3a 30 30 29 0d 0a 32 2e 36 2e 30 28 30 30 30 2e 30 30 2a 6b 57 29 28 30 30 2d 30 30 2d 30 30 20 30 30 3a 30 30 29 0d 0a 34 2e 36 2e 30 28 30 30 30 2e 30 30 2a 6b 76 61 72 29 28 30 30 2d 30 30 2d 30 30 20 30 30 3a 30 30 29 0d 0a 31 2e 38 2e 31 28 30 30 30 30 30 30 2e 30 30 2a 6b 57 68 29 0d 0a32 2e 38 2e 31 28 30 30 30 30 30 30 2e 35 33 2a 6b 57 68 29 0d 0a33 2e 38 2e 31 28 30 30 30 30 30 30 2e 30 30 2a 6b 76 61 72 68 29 0d 0a34 2e 38 2e 31 28 30 30 30 30 30 30 2e 32 36 2a 6b 76 61 72 68 29 0d 0a30 2e 34 2e 32 28 30 30 30 30 30 30 38 30 29 0d 0a 33 32 2e 37 28 32 32 37 2e 38 2a 56 29 0d 0a35 32 2e 37 28 30 30 31 2e 32 2a 56 29 0d 0a37 32 2e 37 28 30 30 30 2e 34 2a 56 29 0d 0a31 2d 31 3a 33 32 2e 33 36 2e 30 28 30 34 33 31 29 28 31 31 2d 30 37 2d 30 37 20 30 38 3a 35 32 29 0d 0a 31 2d 31 3a 35 32 2e 33 36 2e 30 28 30 36 37 37 29 28 31 31 2d 30 37 2d 30 37 20 30 35 3a 34 35 29 0d 0a 31 2d 31 3a 37 32 2e 33 36 2e 30 28 30 33 32 34 29 28 31 31 2d 30 37 2d 30 37 20 30 35 3a 34 35 29 0d 0a 31 2d 31 3a 33 32 2e 33 32 2e 30 28 30 30 35 36 29 28 31 33 2d 30 32 2d 30 35 20 31 35 3a 34 38 29 0d 0a 31 2d 31 3a 35 32 2e 33 32 2e 30 28 30 30 31 39 29 28 31 33 2d 30 32 2d 30 35 20 31 35 3a 34 38 29 0d 0a 31 2d 31 3a 37 32 2e 33 32 2e 30 28 30 30 35 32 29 28 31 33 2d 30 32 2d 30 35 20 31 35 3a 34 38 29 0d 0a 43 2e 37 2e 31 28 30 30 30 30 30 30 32 31 29 0d 0a 43 2e 37 2e 32 28 30 30 30 30 30 30 31 37 29 0d 0a 43 2e 37 2e 33 28 30 30 30 30 30 30 31 35 29 0d 0a 43 2e 36 2e 30 28 30 32 37 32 32 36 68 29 0d 0a 21 0d 0a 03 09每一数据均以0d 0a结束，并以各自对应的代码开头。比如解析蓝色部分的报文可得：“0.9.1（01：19：02）cr lf”，表示时间为1点19分02秒，括号前的0.9.1为时间的代码，每一个数据都有对应的代码，可从电表的面板上或说明书查到，括号内即为数据的值。“0.9.2(14-06-10) cr lf”，表示日期为14年6月10日。比如解析黄色部分的报文可得：“32.7(227.8*v) cr lf”，表示a相表压为227.8v，32.7为a相电压的代码，括号中为数据的值和单位。“52.7(001.2*v) cr lf”，表示b相电压为1.2v。“72.7(000.4*v) cr lf”，表示c相电压为0.4v。1.5.2 对时命令：发送：2f 3f 39 34 37 31 31 37 31 39 21 0d 0a（请求电表信息）接收：2f 4c 47 5a 35 5c 32 5a 4d 44 34 31 30 34 34 30 37 2e 42 32 33 0d 0a（返回电表信息）发送：06 30 35 31 0d 0a（进入编程模式）接收：01 50 30 02 28 46 31 34 35 46 38 34 35 29 03 69发送：01 50 31 02 28 30 30 30 30 30 30 30 30 29 03 01（p1密码：00000000）接收：06（确认）发送：01 57 32 02 43 30 30 31 28 31 34 30 36 31 30 31 34 33 30 33 30 32 33 32 29 03 01（同步时间：14年6月10日14点30分30秒，一年中第23个星期的第2天）接收：06（确认，对时成功）发送：01 42 30 03 01（退出编程模式）2. iec62056-21规约描述2.1 信息定义2.1.1 请求信息/?device address!crlf1) 9) 22)2)3) 3)2.1.2 标识信息/xxxzwidentificationcrlf 1)12)12)12)13)23) 24) 14) 3) 3)2.1.3 确认/选项选择信息ackvzycrlf 4) 10) 13) 11) 3) 3)2.1.4 数据信息stxdata block!crlfetxbcc 5) 15) 2) 3) 3) 6) 8)2.1.5 确认信息ack 4)2.1.6 重复请求信息nak16)2.1.7 编程命令信息sohcdstxdata setetxbcc 17) 18) 19) 5) 20) 6) 8)2.1.8 使用可选局部块的编程命令信息sohcdstxdata seteotbcc17) 18) 19) 5) 20) 7) 8)2.1.9 数据信息（编程模式）stxdata setetxbcc 5) 20) 6) 8)2.1.10 使用可选局部块的数据信息（编程模式）stxdata seteotbcc5) 20) 7) 8)2.1.11 错误信息（编程模式）stxerror messageetxbcc5) 21) 6) 8)2.1.12 中断信息（编程模式）sohb0etxbcc 17) 18) 19) 6) 8)2.1.13 信息内容解释1） 启动字符“/”2） 结束字符“!”3） 完成字符（cr，回车；lf，换行）4） 确认字符“ack”5） 帧开始字符“stx”，指示bcc校验计算开始的位置。6） 块结束字符“etx”7） 局部块结束字符“eot”8） 块检查字符“bcc”9） 传输请求字符“？”10） 规约控制字符11） 模式控制字符12） 供应商识别由三个大写字母组成（第三个字母有时候也可能是小写）。13） 波特率识别（波特率切换）请求信息、电表信息以及确认/选项选择信息在初始波特率300下传输（除模式d外）。a) 规约模式a（无波特率切换）除“/”，“！”以及模式b和模式c中已用于波特率定义的字符外，其它任意可打印的字符b) 规约模式b（有波特率切换，无确认/选项选择信息）a 600 bdb 1200 bdc 2400 bdd 4800 bde 9600 bdf 19200 bdg, h, i 未来扩展保留c) 规约模式c和规约模式e（有波特率切换和确认/选项选择信息）0 300 bd1 600 bd2 1200 bd3 2400 bd4 4800 bd5 9600 bd6 19200 bd7, 8, 9 未来扩展保留d) 规约模式d（数据在波特率2400下传输）波特率选择字符只能是“3”。14） 标识，供应商指标，最多由16个可打印字符组成（“/”和“!”除外）15） 带测量值的数据块，所有可打印字符均可用于此数据块（“/”和“!”除外）16） 重复请求字符“nak”17） 标题开始字符“soh”18） 命令信息识别p password command （密码命令）w write command （写命令）r read command （读命令）e execute command （执行命令）b exit command (break) （中断命令）19） 命令类型识别a) 对于p密码命令0 数据是安全运算法则的操作数1 数据是内部密码比较的操作数2 安全运算法则的结果b) 对于w写命令0 保留1 写ascii码数据2 格式化的通信编码方法写入3 写入带局部块的ascii码4 带局部块的格式化通信编码方法写入c) 对于r读命令0 保留1 读ascii码数据2 格式化的通信编码方法读取3 读取带局部块的ascii码4 带局部块的格式化通信编码方法读取d) 对于e执行命令0, 1 保留2 格式化的通信编码方法执行e) 对于b中断命令0 完全停止20） data set这里由数据的id地址及数据本身组成，data set 的结构如下：id(value*unit) a) b) d) e) f) c)a) id地址：最大由16个可打印字符组成（除( , ), /, !外），每一个数据都对应有不同的id地址，比如时间的id是0.9.1，日期的id是0.9.2。b) 前括号c) 后括号d) value: 最大由32个可打印字符组成（除( , ), *, /, !外）。e) 分隔符“*”，在值与单位之间，如果数据不带单位，那么“*”没有必要。f) 数据的单位。21） 错误信息最大包含32个可打印字符（除( , ) , * , / !外）。22） 设备地址可先字段，最多32个字符，可以是数字、大写字母、小写字母或空格。开头的0可以忽略不计（比如，10203010203000010203）23） 序列分隔符“”，可选字段，这一字符后面总跟着一个一字符字段24)。24） 加强的波特率和模式标识字符，可选字段。这是一个只有一个字符的字段，一般为2，详细信息请参考iec62056-21规约文档。2.2 规约模式本规约有五种供选择的规约模式a, b, c, d和e，其中模式a, b, c和e都支持数据双向交换，且总是由采集装置发送请求信息进行初始化。对于模式a, b, c，采集装置为主站，电表为子站；对于模式e，采集装置为客户端，电表为服务器。模式a, b, c和e均支持数据读取与编程。模式d的数据交换是单向的，信息由电表流向采集装置；且模式d只支持数据读取，不允许编程。模式d的数据传输是由电表上的某个按钮或其它传感器进行初始化的。电表使用何种规约模式，在电表向采集装置传送的电表标识信息里有体现。模式a, b, c和d由波特率标识字符确定（参考2.1.13的条目13）。模式e则由一个转义序列确定（参考参考2.1.13的条目23和条目24）。2.2.1 模式a模式a支持300波特率下数据的双向交换，无波特率切换，允许数据读取及在可选密码保护下进行编程。流程图如下：2.2.2 模式b模式b支持带波特率切换的数据双向交换，允许数据读取及在可选密码保护下进行编程。流程图如下：2.2.3 模式c模式c支持带波特率切换的数据双向交换，允许数据读取及在增强的安全性和供应商特定编码下进行编程。流程图如下：2.2.4 模式d模式d支持固定波特率2400下的数据单向交换，只支持数据读取，不可以进行编程操作。数据传输由电表上的按钮或其它传感器初始化，信息从电表流向采集装置。流程图如下： 2.2.5 模式e模式e支持双向数据交换，支持数据读取和编程。在电表向采集装置发送的电表标识信息里，包含一个转义序列，由转义字符“”以及后边跟随的标识字符组成，这一转义序列定义了规约模式e。转义字符“”后面跟着的标识字符一般为“2”，表示二进制码（hdlc）。模式e是可以透明传输的二进制码，它可以使用各种不同的规约，其中一种即为metering hdlc规约。有关模式e及hdlc的详细说明，请参考iec62056-21规约文本。附录：ascii码对照表ascii控制字符二进制十进制十六进制缩写可以显示的表示法名称/意义00000000000nulnul空字符（null）00000001101sohsoh标题开始00000010202stxstx本文开始00000011303etxetx本文结束00000100404eoteot传输结束00000101505enqenq请求00000110606ackack确认回应00000111707belbel响铃00001000808bsbs退格00001001909htht水平定位符号00001010100alflf换行键00001011110bvtvt垂直定位符号00001100120cffff换页键00001101130dcrcr归位键00001110140esoso取消变换（shift out）00001111150fsisi启用变换（shift in）000100001610dledle跳出数据通讯000100011711dc1dc1设备控制一（xon 启用软件速度控制）000100101812dc2dc2设备控制二000100111913dc3dc3设备控制三（xoff 停用软件速度控制）000101002014dc4dc4设备控制四000101012115naknak确认失败回应000101102216synsyn同步用暂停000101112317etbetb区块传输结束000110002418cancan取消000110012519emem连接介质中断00011010261asubsub替换00011011271bescesc跳出00011100281cfsfs文件分割符00011101291dgsgs组群分隔符00011110301ersrs记录分隔符00011111311fusus单元分隔符011111111277fdeldel删除ascii可显示字符二进制十进制十六进制字符二进制十进制十六进制字符001000003220