IEC104规约介绍

IEC60875 5 104规约介绍和报文分析 概论 必读文件 中华人民共和国电力行业标准 idtIEC60870 5 104 2002技术背景适应和引导电力系统调度自动化的发展 规范调度自动化及远动设备的技术性能IEC104应用层与IEC101完全相同 是101的网络化访问 重点内容 IEC104规约结构通讯特点 报文重传机制 端口号工程实现要点平衡传输方式典型报文序列 规约结构 1 模型 101的应用层 TCP IP提供的传输功能 规约结构 2 适用网络 局域网 两层交换机连接的单网段 三层交换机或路由器连接的多网段 广域网 X 25 FR 帧中继 ATM 异步传输模式 ISDN 综合服务数据网络 基于TCP IP的面向连接的网络服务 IP网络本身的数据完整和安全性机制 可采取的其他安全措施 客户端限制访问 路由表限制访问 数据软硬件加密 规约结构 3 APCI控制信息 远动配套标准的APDU定义 APDU长度 APCIAPDUASDU 新概念 APCI控制信息可计数的信息传输功能 I格式可计数的确认功能 S格式启动 停止 测试功能 U格式序列号记数 防止报文丢失 相对于101的FCB 规约结构 4 I格式 信息传输格式类型 I格式 的控制域 控制域第一个八位位组的第一位比特 0定义了I格式 I格式的APDU常常包含一个ASDU 八位位组1八位位组2八位位组3八位位组4 数据单元标识 信息体 I格式应用服务数据单元 ASDU 表1 在监视方向的过程信息 表2在控制方向的过程信息 表3在监视方向的系统信息 表4在控制方向的系统信息 表5在控制方向的参数 表6文件传输 注在控制方向上具有CON标记的ASDU 在监视方向上可以传送同样的报文内容 只是传送原因会不相同 在监视方向上这些ASDU用作肯定或否定确认 7650P N 否定确认 1 肯定确认 0 T 试验 1 未试验 0 0 未定义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 响应总召唤 传送原因 规约结构 5 I格式 680E0000000064010600010000000014I 总召唤 APCI 680E0000020064010700010000000014I 总召唤确认 本端接收序号等于对端发送序号 68850200020001F8140001000100000001010101000101010001010001010100010101010100010101010001000100I 响应总召唤 全遥信 APCI本端发送 次 格式报文 本端发送序号 规约结构 6 S格式 编号的监视功能类型 S格式 的控制域 控制域第一个八位位组的第一位比特 1 第二位比特 0 定义了S格式 规约结构 7 S格式 R M SOE 681F100002001E01030001007900000110012413d20a02I 主动上报SOE 发送序号为10 接收序号为 M R 680401001200S 确认主动上报SOE APCI0100120001S格式确认序号为12本端发送序号不变正常情况下对端报文中的发送序号 本端本次报文中的接收序号 规约结构 格式 未编号的控制功能类型 格式 的控制域 控制域第一个八位位组的第一位比特 1并且第二位比特 1定义了U格式 规约结构 格式 680407000000USTARTDT激活 生效 68040B000000USTARTDT确认本端发送 格式 本端发送序号保持不变 通讯特点 防止报文丢失和报文重复传送 I a b a 发送序号b 接收序号 通讯特点 防止报文丢失和报文重复传送 S b b 接收序号 通讯特点 防止报文丢失和报文重复传送 通讯特点 防止报文丢失和报文重复传送 通讯特点 防止报文丢失和报文重复传送 通讯特点 防止报文丢失和报文重复传送 通讯特点 7 防止报文丢失和报文重复传送 开始数据传送过程 通讯特点 和连接有关的4个超时时间t0 t1 t2 t3 t0 TCP连接建立的超时时间 即RTU 服务器 端进入等待连接的状态后 若超过此时间 主站 客户 端还没有Connect 过来就主动退出等待连接的状态 规约推荐的缺省值为30秒 t1 RTU 服务器 端启动U格式测试过程后等待U格式测试应答的超时时间 若超过此时间还没有收到主站 客户 端的U格式测试应答 就主动关闭TCP连接 规约推荐的缺省值为15秒 t2 RTU 服务器 端以突发的传送原因向主站 客户 端上送了变化信息或以激活结束的传送原因向主站 客户 端上送了总召唤 电度召唤结束后 等待主站 客户 端回S格式的超时时间 若超过此时间还没有收到 就主动关闭TCP连接 规约推荐的缺省值为10秒 t3 当RTU 服务器 端和主站 客户 端之间没有实际的数据交换时 任何一端启动U格式测试过程的最大间隔时间 规约推荐的缺省值为20秒 通讯特点 端口号 每一个TCP地址由一个IP地址和一个端口号组成 每个连接到TCP LAN上的设备都有自己特定的IP地址 而为整个系统定义的端口号却是一样的 见RFC1700 本标准要求 端口号2404由IANA 互联网数字分配授权 定义和确认 通讯特点 10 未被确认的I格APDU最大数目k和最迟确认数目w k表示在某一特定的时间内未被DTE确认 即不被承认 的连续编号的I格式APDU的最大数目 每一I格式帧都按顺序编好号 从0到模数n 1 这里的 模数 是指序列号对参数n的模数 以n为模的操作中k值永远不会超过n 1 见ITU TX 25推荐的2 3 2 2 1和2 4 8 6 当未确认I格式APDU达到k个时 发送方停止传送 接收方收到w个I格式APDU后确认 k值的最大范围 1到32767 2的十五次方 1 APDU 精确到一个APDU w值的最大范围 1到32767APDU 精确到一个APDU 推荐 w不应超过三分之二的k 规约推荐 k值为12 w值为8 规约特点 11 和IEC60870 5 101的比较 采用IEC60870 5 101的平衡传输模式 通过TCP IP协议传输远动信息 应用层和101完全相同 是101的网络化访问 保留1个启动字符 1个帧长L 删除第2个启动字符 第2个帧长L 链路控制域 链路地址域 校验和结束字符 增加传输层所需要的4个控制字节 可以实现启动 建立关联 停止 结束关联 测试等控制功能 U格式 可计数的监视功能 S格式 和可计数的信息传输功能 I格式 由于网络传输延时不确定和网络可能发生暂时性故障 采用从毫秒到年的7个字节时标 在应用功能方面 除了IEC101的召唤1级用户数据 召唤2级用户数据功能 链路层功能 不能使用外 其他应用功能全部保留 IEC104和IEC101可变帧长比较 IEC104 IEC101 IEC104和IEC101固定帧长比较 IEC104 IEC101 工程实现要点 主站和RTU之间使用IEC60870 5 104规约进行通信时采用网络传输层的可靠传输协议TCP 主站 控制侧 为TCP客户端 RTU 被控制端 为TCP服务器端 即主站主动进行TCP连接 而RTU被动响应TCP连接 双方都使用固定的TCP端口号2404 该端口号已被IANA InternetAssignedNumberAuthority 所确认 服务器端和客户端都需要知道对方的IP地址 作为连接判断的依据 国标104规约中传送原因占有2个字节 前低后高低字节和IEC60870 5 101中的完全相同 高字节固定为0 国标104规约中公共地址占用2个字节 前低后高 而在国标101中公共地址只占用1个字节 国标104规约中信息体地址占用3个字节 前低后高 而在国标101中信息体地址只占用2个地址 工程实现要点 国标104和国标101一样 对各类量的信息体地址范围做了划定 如 当要传送的信息量很大时 需要使用多个虚拟RTU 而IEC60870 5 104规约中由于采用了3个字节的信息体地址且没有划定各类量的信息体地址范围 所以1个RTU的容量就很大 在具体工程中再临时确定各类量的起始信息体地址和数量 主站 客户 端和RTU 服务器 端采用标准的TCP IP客户 服务器模式建立TCP连接 即主站 客户 端按照Socket Connect 的顺序进行 RTU 服务器 端按Socket Bind Listen Accept 的顺序进行 工程实现要点 对时过程的源码主站 客户 端下发 6814 APDU长度 控制字节1控制字节2控制字节3控制字节467 ASDU 1 信息体个数 0600 传送原因 公共地址低公共地址高000000 信息体地址 毫秒低毫秒高分钟小时日期月份年份RTU 服务器 端应答 和主站 客户 端下发基本相同 仅把传送原因改为07 681402000800670106000100000000010510090a0302 681408000400670107000100000000010510090a03020 x501 1秒281毫秒0 x10 16分0 x09 9时0 x0a 10日0 x03 3月0 x02 2002年 工程实现要点 总召唤过程的源码主站 客户 端下发 680e APDU长度 控制字节1控制字节2控制字节3控制字节464 ASDU 1 信息体个数 0600 传送原因 公共地址低公共地址高000000 信息体地址 14 680E0000000064010600010000000014I 总召唤 RTU 服务器 端应答 很明显窗口尺寸 1 680E0000020064010700010000000014I 总召唤确认 工程实现要点 上送全遥信 可能多帧 68APDU长度控制字节1控制字节2控制字节3控制字节401 ASDU 信息体个数 bit7 1 表示连续信息体地址 1400 传送原因 公共地址低公共地址高3字节的第1点遥信信息体地址第1点遥信的品质描述和值 单点信息 68850200020001F814000100010000000101010100010100010101000101010101000101010100010001000101010100010101000101010101010101010000000000000001010001010101010001010101010001010101010101010101010100010101010100000001010101010001010101010101010000000001010101010100010100010101 格式 响应总召唤 全遥信 SIQ CP8 SPI RES BL SB NT IV 0 x8F 120SPI 开IV 有效 工程实现要点 上送全遥测 可能多帧 68APDU长度控制字节1控制字节2控制字节3控制字节415 ASDU 不带品质码的规一化值 信息体个数 bit7 1 表示连续信息体地址 1400 传送原因 公共地址低公共地址高3字节的第1点遥测信息体地址第1点遥测的2字节不带品质描述的规一化值 68850600020015BC14000100014000620462046204640464040000000099FFA405A70000000000AB37130A00000000680168013D006801FFFF0000DA1CDE010000000069006900000067006700FFFFA11BA903000000000A000A00B6050000FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF5904FFFF5C04570457045704000000000000000000000000I 响应总召唤 全遥测 0 xBC 60NVA F16 1 16 没有定义测量值的分辩率 如果测量值的分辩率比LSB的最小单位粗 则这些LSB位设置为零 工程实现要点 总召唤结束 680e APDU长度 控制字节1控制字节2控制字节3控制字节464 ASDU 1 信息体个数 0a00 传送原因 公共地址低公共地址高000000 信息体地址 14 680E0E00020064010A00010000000014I 响应总召唤结束 工程实现要点 单点遥控选择过程主站 客户 端下发 680e APDU长度 控制字节1控制字节2控制字节3控制字节42d ASDU 1 信息体个数 0600 传送原因 公共地址低公共地址高被控点的3字节信息体地址1字节的遥控性质其中遥控性质字节的各位含义 bit7 1 选择 0 执行bit1bit0 01 合闸 00 分闸 单遥 02 合闸 01 分闸 双遥 bit65432 1 短脉冲 2 长脉冲 3 持续 680e04000a002d0106000100016000840 x84 选择 分闸 短脉冲RTU 服务器 端进行单点遥控选择应答 和主站 客户 端下发基本相同 若是确认 把传送原因改为07 若是否认 把传送原因改为47 传送原因低字节的bit6 1表示否定确认 680e0a0006002d0107000100016000840 x84 选择 分闸 短脉冲 工程实现要点 主站 客户 端下发单点遥控执行 和选择报文基本相同 仅遥控性质字节的bit7 0 680e06000c002d0106000100016000040 x04 执行 分闸 短脉冲RTU 服务器 端进行单点遥控执行应答 和主站 客户 端下发基本相同 若是确认 把传送原因改