网络参数及104规约说明-施志晖

104规约的网络结构及报文介绍 中西部 施志晖随着光纤通讯的兴起，为104规约的应用提供了越来越好的平台。现在104规约逐渐趋向主流。1：104规约的网络模式及网络参数的介绍1.1 104规约的网络模式 2动态数据交换机3动态数据路由器4通讯机房2M数据交换网5局大楼通讯机房2M数据交换6动态数据路由器7动态数据交换机8主站服务器10.40.3.28/291子站总控10.40.3.1291.2 网络参数的介绍 在104通讯时,主站会分配一些IP地址和子网掩码,网关等参数, 2：104的报文结构及一些参数的理解 2.1 104的报文结构 104的报文共分为3种格式，即U格式，I格式，和S格式。基本结构为：68 length 控制8位组1控制8位组2控制8位组3控制8位组4 ASDU其中：控制域的第一个8位位组的第1比特=0定义了I格式，它表明APDU中包含应用服务数据单元ASDU，主要用于主站的总查询，对时，召唤电量，遥控等，子站的变化遥测，soe，变位遥信等的传送。如：68 0e 00 00 00 00 64 01 06 01 c5 00 00 00 00 14控制域的第一个8位位组的第1比特为1，第2比特为0定义了S格式，此种格式的APDU不包含ASDU，当报文接收方收到发送方的I格式报文后，如果没有I格式报文需要发送给对方，可以向对方发送S格式报文以对所接收到的报文进行确认。比如：子站发送报文:68 46 0a 2f （发送序号）06 00 （接受序号）0b 0a 03 00 03 00 08 40 00 b5 0a 00 09 40 00 83 fe 00 0a 40 00 71 0a 00 14 40 00 42 f6 00 15 40 00 74 01 00 16 40 00 71 09 00 4a 40 00 13 00 00 4d 40 00 e9 ff 00 4f 40 00 0a 00 00 58 40 00 f6 ff 00子站接收主站的确认报文:68 04 01 00 0c 2f 控制域的第一个8位位组的第1比特=1，第2比特=1定义了U格式，此种格式的APDU也不含ASDU，其作用主要在于实现3种控制功能，即启动子站进行数据传输（STARTDT）、停止子站的数据传输（STOPDT）和TCP链路测试（TESTFR）。比如： 接收报文:68 04 07 00 00 00 （启动数据传输0000 0111） 发送报文:68 04 0b 00 00 00 （确认数据传输0000 1011）2.2 104的实施过程IEC 60870-5-104包括非常丰富的应用服务数据单元（ASDU），它不但选取了绝大部分IEC 60870-5-101规约的ASDU，而且还扩展了类型标识为58到64，以及类型标识为107的新的ASDU。但在实际使用中，能够用到的仅仅是其中一小部分。 其实施过程为：（1）TCP连接的建立过程。站端RTU作为服务器，在建立TCP连接前，应一直处于侦听状态并等待调度端的连接请求，当TCP连接已经建立，则应持续地监测TCP连接的状态，以便TCP连接被关闭后能重新进入侦听状态并初始化一些与TCP连接状态有关的程序变量；调度端作为客户机，在建立TCP连接前，应不断地向站端RTU发出连接请求，一旦连接请求被接收，则应监测TCP连接的状态，以便TCP连接被关闭后重新发出连接请求。需要注意的是，每次连接被建立后，调度端和站端RTU应将发送和接收序号清零，并且子站只有在收到了调度系统的STARTDT后，才能响应数据召唤以及循环上送数据，但在收到STARTDT之前，子站对于遥控、设点等命令仍然应进行响应。 （2）循环遥测数据传送。对于遥测量，可以使用类型标识为9（归一化值）、11（标度化值）和13（短浮点数）及21（不带描述）的ASDU定时循环向调度端发送。 （3）总召唤过程。调度主站向子站发送总召唤命令帧（类型标识为100，传输原因为6），子站向主站发送总召唤命令确认帧（类型标识为100，传输原因为7），然后子站向主站发送单点遥信帧（类型标识为1）和双点遥信帧（类型标识为3），最后向主站发送总召唤命令结束帧（类型标识为100，传输原因为10）。 （4）校时过程。调度主站向子站发送时间同步帧（类型标识为104，传输原因6），子站收到后立即更新系统时钟并向主站发送时间同步确认帧（类型标识为104，传输原因7）。 （5）子站事件主动上传。以太网对于调度端和子站端都是一个全双工高速网络，因此IEC6080-5-104必然使用平衡式传输。当子站发生了突发事件，子站将根据具体情况主动向主站发送下述报文：遥信变位帧（单点遥信类型标识为1, 双点遥信类型标识为3，传输原因为3）、遥信SOE帧（单点遥信类型标识为30, 双点遥信类型标识为31，传输原因为3）、调压变分接头状态变化帧（类型标识为32，传输原因为3）、继电保护装置事件（类型标识为38）、继电保护装置成组启动事件（类型标识为39）、继电保护装置成组输出电路信息（类型标识为40）。 （6）遥控/遥调过程。主站发送遥控/遥调选择命令（类型标识为46/47，传输原因为6，S/E=1），子站返回遥控/遥调返校（类型标识为46/47，传输原因为7，S/E=1），主站下发遥控/遥调执行命令（类型标识为46/47，传输原因为6，S/E=0）,子站返回遥控/遥调执行确认（类型标识为46/47，传输原因为7，S/E=0），当遥控/遥调操作执行完毕后，子站返回遥控/遥调操作结束命令（类型标识为46/47，传输原因为10，S/E=0）。 （7）召唤电度过程。主站发送电度量冻结命令（类型标识为101，传输原因为6），子站返回电度量冻结确认（类型标识为101，传输原因为7），然后子站发送电度量数据（类型标识为15，传输原因为37），最后子站发送电度量召唤结束命令（类型标识为101，传输原因为10）。2.3 104的一些参数理解2.3.1关于超时时间的理解为了能对TCP连接进行检查和维护，IEC 60870-5-104规定了几个超时时间，即t0、t1、t2、t3，它们的取值范围为1255s，准确度为1s 。 t0规定了主站端和子站RTU端建立一次TCP连接的最大允许时间，主站端和子站RTU端之间的TCP连接在实际运行中可能经常进行关闭和重建，这发生在4种情况下： 主站端和子站RTU端之间的I格式报文传送出现丢失、错序或者发送U格式报文得不到应答时，双方均可主动关闭TCP连接，然后进行重建； 主站系统重新启动后将与各个子站重新建立TCP连接； 子站RTU合上电源或由于自恢复而重新启动后，将重建连接； 子站RTU收到主站端的RESET_PROCESS（复位远方终端）信号后，将关闭连接并重新初始化，然后重建连接。如果在t0时间内未能成功建立连接，可能网络发生了故障，主站端应该向运行人员给出警告信息。t1规定发送方发送一个I格式报文或U格式报文后，必须在t1的时间内得到接收方的认可，否则发送方认为TCP连接出现问题并应重新建立连接。t2规定接收方在接收到I格式报文后，若经过t2时间未再收到新的I格式报文，则必须向发送方发送S格式帧对已经接收到的I格式报文进行认可，显然t2必须小于t1。t3规定调度端或子站RTU端每接收一帧I帧、S帧或者U帧将重新触发计时器t3，若在t3内未接收到任何报文，将向对方发送测试链路帧TESTFR。3：104的报文解释可设置104规约的ASDU结构和101相似，其信息体地址和101的02版一致（遥信14000H，遥测40015000H，遥控60016100H），传送原因2个字节，公共地址2个字节，信息体字体3个字节。3.1 U格式的初始化过程REMOTE IP=a2a0211（远程连接方ip为 10.42.2.17）接收报文:68 04 07 00 00 00 07U格式的启动数据传输Connection 05 connected 发送报文:68 04 0b 00 00 00 0bU格式的启动数据传输确认相当于101的链路测试和复位通信单元。3.2 I格式的总召唤过程接收报文:68 0e 00 00 00 00 64 01 06 01 c5 00 00 00 00 14 （总召唤）发送报文:68 0e 00 00 02 00 64 01 07 00 c5 00 00 00 00 14 （子站对总召唤的确认）发送报文:68 a0 02 00 02 00 0b （遥测报文）b1（上送数量，红色部分转换成10进制的即是具体数量49个） 14 00 c5 00 （子站地址197）01 40 00 （信息体地址16385）00 00 00 （第一个遥测）92 11 00（第二个遥测） 00 00 00 （第三个遥测）92 11 00 00 00 00 00 00 00 02 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 08 00 00 08 00 00 10 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 发送报文:68 40 04 00 02 00 01（遥信报文） b3（数量51个） 14 00 c5 00 01 00 00 （信息体地址1）00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 （全遥信，单点遥信00为分 01为合，双点遥信01为分 02为合）3.3 I格式的变化量的传送及S桢的确认3.3.1 变化遥测的上送 发送报文:68 7c（长度） 2c 04 （发送序号）04 00（接受序号） 0b （ASDU的type）13 03 00（传送原因） c1 00（站地址） 4f 40 00 （第79个遥测变化）00 00 00 （值为0）57 40 00 05 00 00 5a 40 00（第90个遥测变化） 07 08 00（值为2055，一次值） 01 40 00 e3 00 00 02 40 00 e3 00 00 08 40 00 f3 00 00 0a 40 00 6c 02 00 0e 40 00 25 ff 00 10 40 00 2e 02 00 14 40 00 24 ff 00 15 40 00 20 00 00 16 40 00 30 02 00 23 40 00 e9 ff 00 25 40 00 3c 00 00 3d 40 00 77 00 00 4b 40 00 28 00 00 4c 40 00 0e 00 00 4d 40 00 fa ff 00 4e 40 00 01 00 00resend 接收报文:68 04 01 00 2e 04 变化遥测的I桢的主站确认3.3.2 变化遥信的上送YXBW!send yxbw发送报文: 68 0e c8 00 62 00 01（ASDU的type，单点遥信） 01 03 00 （传送原因）c5 00 （子站地址）0a 00 00 （第10个遥信）00（变位：分） 3.3.3 SOE的上送send soe发送报文:68 15 ca 00 62 00 1e（单点遥信的SOE类型） 01 03 00 c5 00 0a 00 00 （第10个遥信）00（变位：分）af 45 16 0b 0e 07 07 （时间：07年7月15日11点22分17秒839ms）3.4 I格式遥控过程接收报文: 68 0e 36 00 7c 2a 2e(遥控帧类别) 01 06(传送原因6，激活) 00 08 00 1b 0b(报文遥控地址，低字节在前，高字节在后) 00 82(遥控选择 (控合) 发送报文:68 0e 7c 2a 38 00 2e 01 07(传送原因7，激活确认) 00 08 00 1b 0b 00 82接收报文:68 0e 38 00 80 2a 2e 01 06 00 08 00 1b 0b 00 02(遥控执行 控合)发送报文：68 0e 94 2a 3a