IEC60870-5-101规约介绍.ppt

Page0,IEC60870-5-101规约介绍,郑强,Page1,IEC60870-5-101规约介绍提纲,101规约简介101规约结构常用类型标识介绍基本应用功能及传输机制97标准与2002标准的差异工程实施中遇到的问题,Page2,规约简介,电力行业标准：101规约IEC1995年出版IEC60870-5-101以来，得到广泛应用。我国制定了相应的配套标准，：DL/T634-1997基本远动任务配套标准（neq.IEC60870-5-101：1995）EC60870-5-101A1、A2-扩充时标基本标准是制定和理解配套标准的依据，配套标准都要引用基本标淮，配套标准是针对具体应用作了具体规定，使基本标准的原则更加明确。等同采用和非等同采用等同采用基本标准和配套标准有利于更好地贯彻标准，实现远动设备的互操作性。DL/T634-1997neqIEC60870-5-101:1995DL/T634.5101-2002/IEC60870-5-101:2002代替DL/T634-1997,Page3,规约简介,应用环境：用于变电站与控制中心或者不同系统之间的串行数据通信使用全双工或者半双工通信，常见通道方式有：通信电缆、载波模拟通道、微波数字通道、光纤数据网的数字通道。通讯速度3009600，一般1200bps。点对点，或者多点共线通道，一般选用非平衡方式通信。协议传送的信息种类：遥测、遥信、遥控、时钟同步、变压器分接头位置、远动装置单元设备状态、遥调、参数下载。,Page4,规约简介,常用名词：控制站、被控站（主站、厂站）控制方向、监视方向（下行、上行）非平衡方式、平衡方式链路规约数据单元（LPDU)：链路规约控制信息（LPCI)和链路服务数据单元（LSDU)应用规约数据单元（APDU）：应用规约控制信息（APCI）和应用服务数据单元（ASDU)归一化值:2个字节、数据范围-1+1-2-15标度化值：2个字节、数据范围-32768+32767,Page5,规约简介,常用名词：短浮点数：4个字节,不需要处理系数，占用字节空间大。一级数据二级数据,Page6,规约简介,平衡式和非平衡式传输非平衡传输(Unbalancedtranmission)主站采用顺序地查询(召唤)子站来控制数据传输,在这种情况下主站是请求站,它触发所有报文的传输,子站是从动站,只有当它们被查询(召唤)时才可能传输。平衡传输(Balancedtranmission)采用平衡传输，每一个站可能启动报文传输。因为这些站可以同时既作为启动站又可以作为从动站，它们被称为综合站。,Page7,规约简介,应用参数：通信参数：串行、异步、1位起始位、1位停止位、一位偶校验位、8位数据位。报文校验方式：和校验。信息确认机制：FCB,FCV有效、无效。FCB翻滚确认、不翻滚重发。一般字节长度：1个字节的链路地址、1个字节的数据公共地址、1个字节传送原因、2个字节的信息体地址。（也可以是2个字节的数据公共地址、2个字节传送原因、3个字节的信息体地址）,Page8,101规约简介,规约结构物理层链路层应用层应用进程,Page9,规约结构,模型1：ISOOSI参考模型InternationalStandardsOrganizationOpenSystemInterconnection模型2：增强性能模型EPA:EnhancedPerformanceArchitecture模型特点：可以得到快速的响应时间，但是服务受到限制。,Page10,规约结构,模型1：ISO七层模型数据单元之间关系,Page11,规约结构,Page12,规约结构,应用用户数据,ASDU,APCI,APCI,APDU,IEC60870-5中未使用APCI,应用(用户)过程,应用层（第7层）,链路层（第2层）,ASDU,LPCI,LPCI,LPDU,模型2：增强性能模型数据单元之间关系,Page13,规约结构,增强性能体系结构(EPA)和配套标准所选用的标准定义,Page14,物理层,物理层接口标准为异步ITU-TV.24/ITU-TV.28接口,控制站的数据终端设备（DTE）,数据电路终接设备（DCE）,数据电路终接设备（DCE）,控制站的数据终端设备（DTE）,数据电路,串行远动通信,控制站和被控站的接口和连接,Page15,物理层,物理层线路传输规则:在线路上传输遵守字节由低向高传送；字符由低向高传送的规则每个字符有1个启动位（二进制0），8位信息码，1位偶校位、1位停止位（二进制1）线路空闲状态为二进制1。在无线电通道或断载频方式时，需利用RS232的信号RTS和CTS发送若干1的载频后才能发送报文，以使调制解调器稳定。,Page16,物理层,物理层5个基本服务（DTE-DCE)发送接收连接断开状态指示:忙,Page17,链路层,主要功能应用数据封装，发送到物理层或相反提供链路状态指示报文重传FCB位，DFC位的处理控制物理层防止数据碰撞响应有效报文,Page18,链路层,基本链路传输服务的三种类型,Page19,链路层,FT1.2单个字符E5H用于简单确认。,Page20,链路层,FT1.2单个字符E5H-105B64BF16680909685364640106640000149A16R:1049014A16R-M:100B010C16,Page22,链路层,FT1.2可变帧格式可变帧长帧格式用于由主站向子站传输数据，或由子站向主站传输数据。报文示例：总召唤命令报文-680909685364640106640000149A16,L,Page23,控制域,Page24,控制域,控制域,RES：备用FCB：帧计数位：帧计数位0、1：为了每个站连续的发送/确认或者请求/响应服务的变化位。帧计数位用来消除信息传输的丢失和重复。启动站向同一从动站传输新一轮的发送/确认(SEND/CONFIRM)或请求/响应(REQUEST/REPOND)传输服务时，将帧计数位(FCB)取相反值，启动站为每一个从动站保留一个帧计数位(FCB)的拷贝，若超时未由从动站收到所期望的报文，或接收出现差错，则启动站不改变帧计数位FCB的状态，重复原来的发送/确认或者请求/响应服务。复位命令的情况下帧计数位(FCB)清零，从动站接收此命令将帧计数位置零,并期望下一次的从启动站到从动站的传，其帧计数位(FCB)为1，帧计数有效位FCV为1。,Page25,控制域,控制域,FCV：帧计数有效位：FCV0表示帧计数位FCB的变化无效。FCV1表示帧计数位FCB的变化有效。发送/无回答服务、广播报文和其他不需要考虑信息输出的丢失和重复的传输服务，无需改变帧计数位FCB的状态，因此这些帧的帧计数有效位FCV常为零。,Page26,控制域,控制域,发送:107B017C16接收(遥测):680B0B680801090103010807F06E008416发送:105B015C16接收(遥测):680B0B680801090103011307C817001016发送:107B017C16接收(遥测):680B0B680801090103010707607200F716,Page27,控制域,控制域,DFC：数据流控制位：DFC0表示从动站可以接收后续报文。DFC1表示从动站接收后续报文将引起数据溢出。从动(响应)站向报文启动站指出一个立即的连续的后续报文将引起缓冲区溢出。,Page28,控制域,控制域,ACD：要求访问位：有两种级别的报文数据，名称为1级数据和2级数据；ACD0从动站无1级用户数据要求传输；ACD1从动站要求传输1级用户数据。从动站向启动站指出希望传输1级用户数据。注1级用户数据传输典型地被用于事件传输或者高优先级报文的传输，2级用户数据典型地被用于循环传输或者低优先级报文传输。,Page29,控制域,控制域,PRM：启动报文位：PRM0,表示是由从动(响应)站向启动站传输报文；PRM1,表示是由启动站向从动站传输报文.表1非平衡传输，由启动站向从动站传输的报文中控制域的功能码(PRM=1),Page30,控制域,控制域,发送:107B017C16接收(遥测):680B0B682801090103010807F06E008416发送:105A015C16,Page31,链路层,主站向子站传输的功能码（非平衡方式）,Page32,链路层,子站向主站传输的功能码（非平衡方式）,Page33,地址域,控制域,控链路地址链路地址选用一个八位位组。链路地址域的含义是当由主站触发一次传输服务，主站向子站传送的帧中表示报文所要传送到的目的站址，即子站站址；当由子站向主站传送帧时，表示该报文发送的源站址，即表示该子站站址。地址域是指链路层而言。地址域的取值为0至255，其中FFH=255为广播站地址。,Page34,应用层,应用用户数据,ASDU,APCI,APCI,APDU,IEC60870-5中未使用APCI,应用(用户)过程,应用层（第7层）,链路层（第2层）,ASDU,LPCI,LPCI,LPDU,模型2：增强性能模型数据单元之间关系,Page35,应用层,Page36,应用层,Page37,应用服务数据单元(ASDU)数据单元标识信息体,信息体,数据单元标识,应用层,注：通常情况下，IEC870-5-101规约传送原因用1个字节，公共地址用1个字节，信息体地址用2个字节,Page38,表1在监视方向的报文类型TYPEIDENTIFICATION=类型标识：=UI81.8：=未定义：=单点信息M_SP_NA_1：=双点信息M_DP_NA_1：=步位置信息M_ST_NA_1：=32比特串M_BO_NA_1：=测量值,规一化值M_ME_NA_1：=测量值,标度化值M_ME_NB_1：=测量值,短浮点数M_ME_NC_1：=累积量M_IT_NA_1：=带变位检出的成组单点信息M_PS_NA_1：=测量值,不带品质描述词的规一化值M_ME_ND_1,报文结构报文体报文类型1,Page39,：=带CP56Time2a时标的单点信息M_SP_TB_1：=带CP56Time2a时标的双点信息M_DP_TB_1：=带CP56Time2a时标的步位置信息M_ST_TB_1：=带CP56Time2a时标的32比特串M_BO_TB_1：=带CP56Time2a时标的测量值,规一化值M_ME_TD_1：=带CP56Time2a时标的测量值,标度化值M_ME_TE_1：=带CP56Time2a时标的测量值,短浮点数M_ME_TF_1：=带CP56Time2a时标的累积量M_IT_TB_1：=带CP56Time2a时标的继电保拌装置事件M_EP_TD_1：=带CP56Time2a时标的继电保拌装置成组启动事件M_EP_TE_1：=带CP56Time2a时标的继电保拌装置成组输出电路信息M_EP_TF_1,报文结构报文体报文类型2,Page40,在控制方向的过程信息TYPEIDENTIFICATION=类型标识：=UI81.8CON：=单点命令C_SC_NA_1CON：=双点命令C_DC_NA_1CON：=调节步命令C_RC_NA_1CON：=设定值命令,规一化值C_SE_NA_1CON：=设定值命令,标度化值C_SE_NB_1CON：=设定值命令,短浮点数C_SE_NC_1,报文结构报文体报文类型3,Page41,在监视方向的系统命令TYPEIDENTIFICATION=类型标识：=UI81.8：=初始化结束M_EI_NA_1在控制方向的系统命令TYPEIDENTIFICATION=类型标识：=UI81.8CON：=总召唤命令C_IC_NA_1CON：=计数量召唤命令C_CI_NA_1CON：=读命令C_RD_NA_1CON：=时钟同步命令C_CS_NA_1CON：=复位进程命令C_RP_NA_1CON：=带CP56Time2a时标的测试命今C_TS_TA_1,报文结构报文体报文类型4,Page42,报文结构数据单元标识,可变结构限定词,数据单元标识,bit87654321,SQ26数目20,SQ：0由信息对象地址寻址的单个信息元素或集合SQ：1信息对象地址是顺序信息元素的第一个信息元素的地址。后续信息元素的地址是从这个地址起顺序加1。Max=127,Page43,报文结构传送原因,传送原因(CAUSEOFTRANSMISSION)CP8Cause,P/N,T其中CauseUI61.6未定义传送原因序号P/NBS17肯定确认否定确认TtestBS18未试验试验P/N位用以对由始发应用功能所请求的激活以肯定或者否定确认，在无关的情况下P/N置零。源发地址用来标明响应来自那个主站的召唤。一般情况不使用。规定源发地址不使用时置成0。,Page44,报文结构传送原因,传送原因1:周期，循环2：背景扫描3：突发，自发4：初始化5:请求6：激活7：激活确认8：停止激活9：停止激活确认10：激活终止20：响应站召唤21：响应第1组召唤36：响应第16组召唤,数据单元标识,Page45,报文结构传送原因,传送原因44:未知的类型标识45：未知的传送原因46：未知的数据公共地址47：未知的信息体地址注意：这些传送原因，有利于排错。,数据单元标识,发送(遥控):6809096853012D0106011560807E16接收(遥控):6809096808012D0107011560803416预置正确接收(遥控):6809096808012D0147011560805716预置错误,Page46,报文结构应用服务数据单元公共地址,应用服务数据单元公共地址：UI81.8其中未用站地址全局地址公共地址是和一个应用服务数据单元内的全部对象联系在一起(见IEC60870-5-3表1)。全局地址是向特定系统全部站的广播地址。在控制方向带广播地址的应用服务数据单元，必须在监视方向以包含特定定义的地址(站地址)的应用服务数据单元回答。在公共地址为FF(广播地址，请求全体)的情况下，被控站以特定公共地址返回ACTCON、ACTTERM和被召唤的信息对象(如果有的话)，这和向某个特定站发送命令后的响应一样。,Page47,报文结构信息对象地址,信息对象地址：信息对象地址在控制方向作为目的地址，在监视方向作为源地址。控制站将舍弃那些信息对象地址具有未定义值的应用服务数据单元。,Page48,信息对象地址分配遵循的一般原则：信息对象地址=UI16116信息对象地址范围,Page49,报文结构常用数据格式,信息体元素：7.2.6.1带品质描述词的单点信息(SIQ)SIQ占一个字节。Bit1表示遥信状态，Bit58品质描述。用于带品质描述，不带时标的单位遥信。,SPI=单点遥信状态（0=分、1=合）RES=保留位（0）BL=封锁标志（0=未封锁、1=封锁）SB=取代标志（0=未被取代、1=被取代）NT=刷新标志（0=当前值、1=非当前值）IV=有效标志（0=有效、1=无效）,Page50,报文结构常用数据格式,信息体元素：7.2.6.2带品质描述词的双点信息(DIQ)SIQ占一个字节。Bit1、bit2表示遥信状态，Bit58品质描述。用于带品质描述，不带时标的双位遥信。,DPI=双点遥信状态（1=分、2=合、0和3=不确定）RES=保留位（0）BL=封锁标志（0=未封锁、1=封锁）SB=取代标志（0=未被取代、1=被取代）NT=刷新标志（0=当前值、1=非当前值）IV=有效标志（0=有效、1=无效）,Page51,报文结构常用数据格式,信息体元素：7.2.6.3带变位检索信息的单点遥信变位信息(SCD)每组占5个字节。字节1、字节2是连续的16位遥信状态。字节3、字节4是对应的变位标志，1表示对应遥信变位，0表示未变位。字节5保留不用，默认为0.,Page52,报文结构常用数据格式,遥测信息：7.2.6.4品质描述词(QDS)QDS占一个字节。Bit1，Bit58品质描述。用于遥测信息的品质描述。,OV=溢出标志（0=未溢出、1=溢出）RES=保留位（0）BL=封锁标志（0=未封锁、1=封锁）SB=取代标志（0=未被取代、1=被取代）NT=刷新标志（0=当前值、1=非当前值）IV=有效标志（0=有效、1=无效）,Page53,报文结构报文体,遥测信息体元素：7.2.6.6规一化值(NVA)NVA：=F161.167.2.6.7标度化值(SVA)SVA：=F161.16为了传输工程值如电流，电压，功率等用它们的物理单位传输(即A，kV，MW)。量程和小数点是固定参数。电流：103A；传输值103电压：10.3kV；传输值103,小数点10-17.2.6.8短浮点数(R32-IEEESTD754)R32-IEEEESTD754：=R32.23(Fraction,Exponent,Sign)(Type5),Page54,报文结构常用数据格式,遥控信息：7.2.6.5单命令(SCO)SCO占一个字节。,SCS=遥控状态（0=控分、1=控合）RES=保留位（0）QU=遥控输出方式（一般为0）SE=遥控选择标志（0=执行、1=选择）,Page55,报文结构常用数据格式,遥控信息：7.2.6.6双命令(DCO)DCO占一个字节。,DCS=遥控状态（1=控分、2=控合）RES=保留位（0）QU=遥控输出方式（一般为0）SE=遥控选择标志（0=执行、1=选择）,Page56,七个八位位组二进制时间(CP56Time2a)没有使用的位置0，星期可以置为0。,报文结构报文体,Page57,报文结构报文体,E5H用于一般确认或简单认可，也可以回答无请求的数据。-105B015C16召唤2级数据1040014116复位链路1049014A16请求链路状态-100B010C16链路完好105B015C16,Page60,报文结构报文体,可变帧长报文报文格式,Page61,常用类型标识介绍,类型标识1：M_SP_NA_1带品质不带时标的单点信息SQ=0SQ=1,Page62,常用类型标识介绍,类型标识1：报文实例：680C0C680801010203010600010700001F16,控制域,链路地址,单点信息,信息数目,突发,公共地址,信息地址,合闸,信息地址,分闸,680A0A68080101820301060001002616,Page63,常用类型标识介绍,类型标识3：M_DP_NA_1带品质不带时标的双位信息报文解释,Page64,常用类型标识介绍,类型标识9：M_ME_NA_1归一化遥测值类型标识11：M_ME_NB_1标度化遥测值报文解释,Page65,常用类型标识介绍,类型标识13：M_ME_NC_1短浮点数报文解释,Page66,常用类型标识介绍,类型标识20：M_PS_NA_1带变位检出成组遥信报文解释,Page67,常用类型标识介绍,类型标识21：M_ME_ND_1不带品质归一化遥测值报文解释,Page68,常用类型标识介绍,类型标识45：C_SC_NA_1单点遥控命令传送原因（下行）：6激活8停止激活（上行）:7激活确认9停止激活确认10激活终止44未知类型标识45未知传送原因46未知公共地址47未知信息地址报文解释,遥控选择,选择返校,Page69,常用类型标识介绍,类型标识46：C_DC_NA_1双位遥控命令传送原因（下行）：6激活8停止激活（上行）:7激活确认9停止激活确认10激活终止44未知类型标识45未知传送原因46未知公共地址47未知信息地址报文解释,遥控执行,执行确认,Page70,常用类型标识介绍,类型标识100：C_IC_NA_1总召唤命令传送原因（下行）：6激活8停止激活（上行）:7激活确认9停止激活确认10激活终止44未知类型标识45未知传送原因46未知公共地址47未知信息地址报文解释,总召,总召确认,Page71,常用类型标识介绍,类型标识103：C_CS_NA_1对时命令传送原因（下行）：6激活8停止激活（上行）:7激活确认9停止激活确认10激活终止44未知类型标识45未知传送原因46未知公共地址47未知信息地址报文解释,对时,Page72,基本应用功能，它包含站初始化数据召唤用查询方式收集变化数据时钟同步命令传输,基本应用功能及传输机制,Page73,初始化过程,过程召唤链路状态复位RTUACD=1时，召唤一级数据。ACD=0时，直接发总召命令。,Page74,初始化过程,Page75,初始化过程,1）当通信中断后，主站发“请求链路状态”，等待与子站建立通信联系M-R:1049014A16M-R:1049014A16报文解析：请求链路状态，固定帧。启动字符（1个字节）：10；控制域（1个字节）：49（4：主子站。FCB位无效，9：请求链路状态）链路地址（1个字节）：1校验码（1个字节）：4A结束字符（1个字节）：16,Page76,初始化过程,2）通信建立，开始初始化过程，共四个报文。初始化过程-1请求链路状态M-R:1049014A16R-M:100B010C16报文解析：控制域（1个字节）：49（4：主子站。FCB位无效，9：请求链路状态）0B（0：子主站。FCB位无效，B：响应链路状态）初始化过程-2复位远方链路M-R:1040014116R-M:1020012116报文解析：控制域（1个字节）：40（4：主子站FCB位无效，0：复位远方链路）20（2：子主站FCB位无效，ACD=1,0：确认）,Page77,初始化过程3,初始化过程-3请求1级数据M-R:107A017B16R-M:68090968080146010401000002CRC16R-M：E5R-M:100901CRC16报文解析：控制域（1个字节）：7A（7：主子站FCB位有效，A：召唤一级数据）回答报文：有单字节报文，有子站初始化结束的可变帧报文，有无所回答的固定帧报文。,Page78,总召唤命令,总召唤命令初始化报文报文结束后进行全数据召唤命令。全数据召唤后，子站需回答确认命令，然后等待主站召唤一级数据，将全数据上传。,Page79,总召唤命令,Page80,总召唤命令,总召唤命令报文分析-680909685364640106640000149A16报文解析：召唤全数据，可变帧。启动字符（1个字节）：68；长度（1个字节）重复：09；启动字符（1个字节）：68；控制域（1个字节）：53（FCB位有效，请求数据）链路地址（1个字节）：64报文类型（1个字节）：64召唤全数据可变结构限定词（1个字节）：1传送原因（1个字节）：06（激活）07（激活确认）0A（激活结束）信息单元公共地址：64信息元素（2个字节）：0000召唤限定词(QOI)（1个字节）：14响应站召唤校验码（1个字节）：9A结束字符：16,Page81,总召唤命令3,总召唤命令报文分析-680909685364640106640000149A16105A64BE16107A64DE16107A64DE16105B64BF16-E5,Page83,信息对象序列,连续遥信报文R-M:682424680801019C1401010000000000000000000000000000000000000000000000000000000000crc16报文解析：单点遥信，启动字符（1个字节）：68；长度（1个字节）重复：24；控制域（1个字节）：08(8:响应用户数据)链路地址1个字节）：01报文类型（1个字节）：01可变结构限定词（1个字节）：9C表示序列号连续，28个遥信。传送原因（1个字节）：14（响应总召唤）公用站址（1个字节）：01（低位在前）信息体起始地址（2个字节）：0100（低位在前）。YX:index=0001Hvalue=0YX:index=0002Hvalue=0YX:index=001BHvalue=0YX:index=001CHvalue=0,Page84,信息对象序列,连续遥测报文M-R:105B015C16R-M:68C8C868980109C014010107070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000070000crc16报文解析：带质量标志的遥测YC:index=0701Hvalue=7YC:index=0702Hvalue=7YC:index=073FHvalue=7YC:index=0740Hvalue=7,Page85,变化数据收集过程,召唤二级数据命令,Page86,单个信息对象中顺序的信息元素,M-R:107B017C16R-M:E5M-R:105B015C16R-M:68242468080109060301010714000002071400000307140000040714000005071400000607140000crc16报文解析：变化遥测数据YC:index=0701Hvalue=20YC:index=0702Hvalue=20YC:index=0703Hvalue=20YC:index=0704Hvalue=20YC:index=0705Hvalue=20YC:index=0706Hvalue=20,Page87,单个信息对象中顺序的信息元素,召唤一级数据M-R:105A015B16R-M:68151568080101050301010000020001030000040001050000crc16报文解析：不带时标的单点变化信息YX:index=0001Hvalue=0YX:index=0002Hvalue=1YX:index=0003Hvalue=0YX:index=0004Hvalue=1YX:index=0005Hvalue=0,Page88,单个信息对象中顺序的信息元素,事件收集（召唤一级级数据）命令SOE信息M-R:107A017B16R-M:68242468280102050301010000401F2C020001401F2C030000401F2C040001401F2C050000401F2Ccrc16报文解析：带时标的单点变化信息控制域28：2:ACD置位，有一级数据，8：响应数据召唤。YX:index=0001Hvalue=0timer:44分08秒00毫秒YX:index=0002Hvalue=1timer:44分08秒00毫秒YX:index=0003Hvalue=0timer:44分08秒00毫秒YX:index=0004Hvalue=1timer:44分08秒00毫秒YX:index=0005Hvalue=0timer:44分08秒0