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IEC101(104)规约入门培训


IEC101/104规约

?1

培训大纲
1. IEC规约简介
2. IEC-101规约 3. IEC-104规约

4. 集中答疑

?2

培训大纲

IEC规约简介

?3

IEC主要

规约
IEC规约 适用范围 厂站与调度主站 间通讯 电量主站与站内 抄表终端通讯 通讯方式

IEC-101 IEC-102 IEC-103
IEC-104

串行

与站内继电保护 设备间通讯
厂站与调度主站 间通讯

串行
以太网
?4

101与104的比较
1.相同点
?适用范围:厂站与主站之间 ?规约结构:应用层定义相同

2.不同点
?通讯方式:101串行、104以太网 ?服务类型:101多采用非平衡传输 104多采用平衡传输
?5

101规约的两个版本
97版 链路地址长度 传输原因长度 1个字节 1个字节

02版
1个或2个字节 1个或2个字节 1个或2个字节 2个或3个字节 3字节或7字节
?6

应用层公共地址 1个字节 长度 信息体地址长度 2个字节 信息体时间 3字节

培训大纲

IEC-101规约

?7

索引
1. 体系结构
2.

规约链路层

3.
4.

规约应用层
应用服务

5.
6.

常见帧解析
97版和02版差异
?8

体系结构
应用层

索引

表示层 会话层
传输层 网络层 应用层 应用层 传输层

网络层
链路层 物理层
104规约

链路层
物理层
OSI七层

链路层
物理层
101三层

?9

几点说明
? 启动站和从动站 ? 发起通讯的一方为启动站 ? 响应服务的一方为从动站
?

平衡传输传输和非平衡传输
? ?

平衡传输:双方都可发起通讯过程 非平衡传输:一方发起通讯,另一方响应

?

一次完整的交互过程
?

启动方发起通讯,从动方回应此次通讯过程,双 方都知道最终的通讯结果如何。

?1

0

服务类型
? 发送 / 无应答(S1)

从动站无须回答启动站的报文,启动站也不知道从动 站是否接收到报文,如校时。
?

发送 / 确认(S2) 从动站接收后需要向启动站发确认报文 通常用于发送参数、发送控制命令等。
请求 / 响应(S3) 从动站接收到启动站的请求报文后,用数 据响应启动站的请求。如召唤数据、请求 ?1 1数据、请求链路状态等。

?

1

101帧格式一(固定帧长)
固定帧长帧格式:
? 长度固定恒为5个字符 0x10--启动字符

0x10 Link Control Link Address Check Code 0x16

?

?
? ?

Link Control--链路控制域
Link Address--链路地址域 Check Code--校验和,Link Control 和Link Address累加和的 256模值 0x16--结束字符

?

?1

2

101帧格式二(可变帧长)
0x68 Len Len 0x68 Link Control Link Address Application Data Check Code 0x16

可变帧长帧格式:
? ? ? ? ? 长度不确定,随应用数据长度变化 0x68--启动字符 Len--长度域,从Link Control到Check Code 之前的数据长度 Link Control--链路控制域 Link Address--链路地址域

?
?

Check Code--校验和,链路控制、链路地 址、应用层数据所有数据累加和的256模值
Application data--应用层数据域

?

0x16--结束字符

?1

3

规约链路层
? 链路控制域

索引

顾名思义是链路控制域用于链路控制。 链路控制在两个方向分别定义。 链路控制在平衡和非平衡模式下分别定义。 链路控制域占1个字节。 ? 链路地址 链路地址是子站的标识。 主站下发的报文中,标识接收站。 子站上传时,标识发送站。 链路地址域占1个字节。
?1

4

链路层控制域(非平衡模式)
主站到子站 子站到主站

D5 FCB RES PRM ACD

D7

D6

D4 D3 D2 D1 D0 FCV 23 22 21 20 DFC 功能码

说明:
FCV--FCB有效位,S2、S3服务时为1,S1服务时为0
FCB-桢记数位 ,主站每向从站发送新一轮的“发送/确认”或“请求/响应”传输服务时, 将FCB取反。主站为每个从站保存一个FCB的拷贝,若超时未收到应答,则主站重发, 重发报文的FCB保持不变,重发次数最多不超过3次。若重发3次后仍未收到预期应答, 则结束本轮传输服务。 PRM--启动标志位。主站到子站为1,子站到主站为0 RES--保留位,恒为0 ACD--有一级数据标识

DFC--流量控制标识,DFC = 0表示从站可以接受数据,DFC =1表示从站缓冲区已满, 无法接受新数据

?1

5

链路层控制域功能码(非平衡模式)
启动方向 功能码和服务
<0> 复位远方链路 <1>复位用户进程 <3>发送/确认用户数据 <8>访问请求 <9>请求链路状态 <10>请求1级用户数据 <11>请求2级用户数据

从动方向 功能码和服务
<0>确认:肯定认可 <1>确认:否定认可

<4>发送/无应答用户数据 无应答 <11>响应:链路状态 <8>响应:用户数据 <9>响应:无所请求的用户数据

?1

6

链路层控制域(平衡模式)
主站到子站 子站到主站

D5 FCB DIR PRM ACD

D7

D6

D4 D3 D2 D1 D0 FCV 23 22 21 20 DFC 功能码

说明:
FCV--FCB有效位,S2、S3服务时为1,S1服务时为0 FCB--S2、S3服务时切换,S1服务时不变。 PRM--启动标志。主站到子站为1,子站到主站为0 DIR--方向标志。一方为1,反向为0。通常主到子为1,子到主为0 ACD--不在使用本标志,子站数据通过S2发送到主站 DFC--流量控制标识

?1

7

链路层控制域功能码(平衡模式)

启动方向 功能码和服务
<0> 复位远方链路 <1>复位用户进程 <3>发送/确认用户数据 <9>请求链路状态

从动方向 功能码和服务
<0>确认:肯定认可 <1>确认:否定认可

<4>发送/无应答用户数据 无应答 <11>响应:链路状态

?1

8

规约应用层
0x68 Len Len 0x68 Link Control Link Address Application Data Check Code 0x16
可变帧长

索引

长度 含义 1 什么类型帧? 类型标识 可变结构限 1 如何解析? 定词 1 什么原因传 传输原因 输? 应用层公共 1 什么地址? 地址域 信息体地址 2 那个数据点? X 信息 信息体 ?1
应用层帧结构

9

常用的类型标识
标识
1 2 9 15 21 45/46

含义
总召唤遥信、变位遥信 SOE事项 越限遥测 电度量 总召唤遥测量 遥控 0x01 0x02 0x09 0x0f 0x15 0x2D/0x2E

48 100 101 103

遥调 总召唤 召唤电度量 校时

0x30 0x64 0x65 0x67

?2

0

可变结构限定词
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
SQ
Num

说明:
SQ<0>:由信息对象地址寻址的单个信息元素或元素集合。
SQ<1>:单个信息元素或信息元素同类集合的序列。 SQ<0>:每个信息体分别带有信息体地址 SQ<1>:所有信息体共用信息体地址,后续信息体地址依 次加1。

Num:信息体的数目

?2

1

常用传输原因
传输原因
3 5 6 7 8 9 10 20 21-36 37 38-41

用法
突变信息 请求、被请求 激活 激活确认 停止激活 停止激活确认 激活终止 响应站总召唤 响应第1组召唤-响应第16组召唤 响应计数量 响应第1组计数量-响应第4组计数量

?2

2

信息标识
? 应用层公共地址

通常与链路地址相同。 但也可进行扩展功能。
?

信息体地址 标识某具体的信息。 有明确的含义。
应用层公共地址和信息体地址唯一的标识了某个信息点。

?2

3

链路初始化
主站 请求链路状态 子站

索引

响应链路状态 复位远方链路

肯定确认/否定确认
?2

4

总召唤

主站

子站
确认报文

总召唤报文

召唤1级数据 总召唤确认 召唤1级数据 遥信帧 召唤1级数据 遥测帧

召唤1级数据
总召唤结束帧

?2

5

召唤电度量
主站
召唤电度量 召唤1级数据

子站
确认报文

召唤电度量确认 召唤1级数据 电度量 召唤1级数据 召唤解释

?2

6

请求1级数据
主站
…… 有1级数据上传 召唤1级数据 1级数据上传

子站

?2

7

请求2级数据
主站
召唤2级数据 有2级数据上传

子站

召唤2级数据 无所请求的数据

?2

8

遥控过程
遥控选择报文 确认报文 召唤1级数据 遥控选择确认 遥控执行/取消 确认报文 召唤1级数据 遥控执行/取消 确认

?2

9

复位远方链路帧
10 40 01 41 16
主站:复位链路

索引

10 00 01 01 16
厂站:肯定确认

10 01 01 02 16
厂站:否定确认

?3

0

请求远方链路帧和访问请求
10 48 01 49 16
主站:访问请求

10 49 01 41 16
主站:请求链路

10 0B 01 0C 16
子站:响应

?3

1

请求用户数据
10 5A/7A 01 5B /7B 16
主站:请求1级数据

10 5B/7B 01 5C /7C 16
主站:请求2级数据

?3

2

延时采集和设定

?3

3

时钟同步

?3

4

遥测归一化值
1.数据的一种离散表示方法,可保证数据精度。

2.可用公式:

X y ? (X)量程?1.2 0x 7FFF

例子:传送二次电压值,电压值量程为100,当前实时值为 99.98,使用16点采样方式,则当前遥测量用什么表示?

99.98 y ? 100 ?1.2 0x 7FFF
求的y=0x6AA4,则“A4 6A”就是发送的归一化值

?3

5

2级数据-越限遥测帧(一)
09 归一化遥测量 SQ:0信息对象序列;2个信息对象

68 L L 68 L.C

02

03
01 01 07 0a 64 00 05 07

传输原因:突变
应用层公共地址01 信息对象地址:0x0701 遥测值:0x640a 品质描述:00

L.A A.D CS 16

0b
73 00

信息对象地址:0x0705 遥测值:0x730b 品质描述:00

?3

6

2级数据-越限遥测帧(二)
68 L L 68 L.C L.A A.D CS 16
15 02 03 01 01 07 0a 64 不带品质描述的归一化遥测量 SQ:0信息对象序列;2个信息对象 传输原因:突变 应用层公共地址01 信息对象地址:0x0701 遥测值:0x640a

归一化值

05
07 0b 73

信息对象地址:0x0705 遥测值:0x730b

?3

7

1级数据-总召唤遥测(一)
09 归一化遥测量

68 L L 68 L.C L.A A.D CS 16

83
14 01 04 07

SQ:1 元素序列;3个信息对象
传输原因:总召唤 应用层公共地址01 信息体地址:0x0704

0a
64 00

信息体地址:0x0704 遥测值:0x640a 品质描述:00 信息对象地址:0x0705 遥测值:0x730b 品质描述:00
信息对象地址:0x0706 遥测值:0x0273 品质描述:00

0b
73 00 73 02 00

?3

8

1级数据-总召唤遥测(二)
68 L L 68 L.C L.A A.D CS 16
15
83 14

不带品质描述的归一化遥测量
SQ:1 元素序列;3个信息对象 传输原因:总召唤

01
04 07 0a 64 0b

应用层公共地址01
信息体地址:0x0704 信息体地址:0x0704 遥测值:0x640a 信息对象地址:0x0705 遥测值:0x730b 信息对象地址:0x0706 遥测值:0x0273

73
73 02

?3

9

1级数据-总召唤遥信
68 L L 68 L.C L.A A.D CS 16
01
86 14 01 04 00

不带时标的单点信息
SQ:1 元素序列;6个信息对象 传输原因:总召唤 应用层公共地址01 信息体地址:0x0004

01
01 00 01 00 01

地址:0x0004,值:合
地址:0x0005,值:合 地址:0x0006,值:分 地址:0x0007,值:合 地址:0x0008,值:分 地址:0x0009,值:合

?4

0

1级数据-变位遥信
68 L L 68 L.C L.A A.D CS 16
01 02 14 01 04 00 不带时标的单点信息 SQ:1 元素序列;2个信息对象 传输原因:总召唤 应用层公共地址01 信息体地址:0x0004 值:合 信息体地址:0x0001 值:分

01
01 00 00

?4

1

1级数据-SOE事项
02 不带时标的单点信息 SQ:1 元素序列;2个信息对象 传输原因:突变 应用层公共地址01

68 L L 68 L.C L.A A.D CS 16

02 03 01 04 00 01 01 05 20 07 00 01 05 0A 20

信息体地址:0x0004 值:合 时间:32分1秒281毫秒

信息体地址:0x0007 值:合 时间:32分2秒565毫秒

?4

2

1级数据-电度量
0f 累计量 SQ:1 元素序列;2个信息对象 传输原因:响应计数量总召唤 应用层公共地址01

68 L L 68 L.C L.A A.D CS 16

02 25 01 07 0C 01 01 05 20 00 00 01 05 0A 00

信息体地址:0x0C07

值:0x20050101

值:0x0A050100

?4

3

总召唤命令
68 L L 68 L.C L.A A.D CS 16
64 召唤命令

01

SQ:1 元素序列;1个信息对象
控制方向: <6>:激活、<8>:停止激活 监视方向: <7>:激活确认 <9>:停止激活确认 <10>:激活终止 应用层公共地址01 信息体地址:0 召唤限定词: <20>:站召唤 <21>-<36>:召唤第(n-21)组

COT

01 00 00 QOI

?4

4

召唤计量
65 计量量召唤命令 SQ:1 元素序列;1个信息对象 控制方向: <6>:激活、<8>:停止激活 监视方向: <7>:激活确认 <9>:停止激活确认 <10>:激活终止 应用层公共地址01

68 L L 68 L.C L.A A.D CS 16

01

COT

01 00 00

信息体地址:0
RQT[1…6]<0…63> <1>-<4>:召唤第n组、<5>总召唤 FRZ[7, 8]<0…3> <1>:读、<2>:冻结不复位 <3>:冻结带复位、<4>:复位

QCC

?4

5

控制命令
2D/2E 2D:单点遥控、2E:双点遥控 SQ:1 元素序列;1个信息对象 控制方向: <6>:激活、<8>:停止激活 监视方向: <7>:激活确认 <9>:停止激活确认 <10>:激活终止 应用层公共地址01 信息体地址:0

68 L L 68 L.C L.A A.D CS 16

01

COT

01 00 00

SCO / DCS

SCO DCS

SE SE

RES

SCO

DCO

说明:SE -- <0>选择<1>执行 SCO-- <0>开、<1>合 DCO--<1>开、<2>合、<0><3>不允许

?4

6

时钟同步
67 时钟同步 SQ:1 元素序列;1个信息对象

68 L L 68 L.C L.A A.D CS 16

01 COT 01 00 00 01 0A 08 09 07 01 06

控制方向:<6>:激活 监视方向:<7>:激活确认<10>:激活终止
应用层公共地址01 信息体地址:0

7字节时间:年占低7位、月占低4位、日占低5位、 时占低5位、分占低6位、毫秒占2字节 时间位:06年01月07日09时08分2561毫秒

?4

7

02版101规约结构
97版 链路地址长度 1个字节

索引

02版 1个或2个字节

传输原因长度

1个字节

1个或2个字节
1个或2个字节 2个或3个字节 3字节或7字节
?4

应用层公共地址 1个字节 长度 信息体地址长度 2个字节 信息体时间 3字节

8

02版101规约信息体地址
遥信 遥测 遥控 遥调 电度 97版 0x0001-0x0400 0x0701-0x0900 0x0b01-0x0b80 0x0b81-0x0c00 0x0c01-0x0c80 02版 0x0001-0x1000 0x4001-0x5000 0x6001-0x6200 0x6201-0x6400 0x6401-0x6600
?4

9

02版101规约类型标识
遥信 遥测 遥控 遥调 电度
97版 02版 1、2、3、4、 20、 1、2、3、4、30、31 9、10、11、12、13、 9、10、11、12、13、 21、 21、34、35、36 45、46 45、46 48、49、50 48、49、50 15、16 15、16、37
?5

0

培训大纲

IEC-104规约
?5

1

体系结构
根据 101 从 IEC60870-5-5 中 选取的应用功能 初 始 化 用户进程 应用层 (第7层) 传输层(第4层) TCP/IP协议子集(RFC2200) 从 IEC60870-5-101 和 IEC60870-5-104 中选取的ASDU APCI(应用规约控制信息) 传输接口(用户到TCP的接口)

网络层(第3层)
链路层(第2层)

物理层(第1层)

注: 第5,第6层未用

?5

2

滑动窗口协议(1)
A方
报文1
确认报文1

B方

问答式协议:
1.

A发送报文后等待B 的确认,B不确认则 A等待。 B方接收到1个报文 后马上就发1个确认 报文。 超时重传

报文2
确认报文2 报文3 确认报文3

2.

3.

4.

特点:
? ?

安全可靠 效率低下 ?5

3

滑动窗口协议(2)
A方
报文1 报文2 报文3
确认3报文 报文4 报文5 报文6 确认6报文

B方

简单窗口协议:
1.

A发送N个报文后等 待B的确认此N个报 文,B不确认则A等 待。

2.

B方接收到N个报文 后马上就发确认接 收到N个报文。
超时重传N个报文 特点:
?

3. 4.

效率相对提 ?5 高

?

4 浪费A的发送

滑动窗口协议(3)
A方
报文1 报文2 报文3 报文4 报文5
报文6 报文7 报文8

B方

滑动窗口协议:
?

A发送报文的同时,B发 送确认帧进行确认。 A记录自己已经被确认 的报文,向前滑动最大 可发送窗口。 B记录有多少报文尚未 确认,达到最大窗口或 超时则发确认帧。 A未确认窗口通常为B未 确认窗口的1.5倍。 特点:效率高

?

确认3报文
?

确认5报文
?

?

?5

5

帧格式
起始字 68H APDU长度(最大253) 控制域1 控制域2 APCI

LEN

控制域3 控制域4 IEC 60870-5-101和 IEC 60870-5-104定义的ASDU ASDU

APDU

?5

6

I格式帧
起始字 68H APDU长度(最大253) 控制域1 控制域2 控制域3 控制域4 IEC 60870-5-101和 IEC 60870-5-104定义的ASDU 7 6 5 4 3 2 1 发送序列号 N(S) 发送序列号 N(S) 接收序列号 N(R) 接收序列号 N(R) 0 0 0

1.发送方发送信息时增加发送序


2.接收方确认对方的发送序号时

增加接收序号
3.带信息发送并确认对方帧

?5

7

S格式帧
S格式帧为短帧,长度仅6个字节 用于确认接收到对方的帧,但本身没有信息发送的情况。

起始字 68H 长度 04H 控制域1 控制域2 控制域3 控制域4

7 6

5

4

3

2

1 0 0 1 0
?5

0 接收序列号 N(R) 接收序列号 N(R)

8

U格式帧
U格式帧为6字节短帧 用于启动控制信息:V表示生效、C表示确认

START:启动命令、STOP:停止命令、TEST:测试命令

起始字 68H 长度 04H 控制域1 控制域2 控制域3 控制域4

7 6
TEST

5

4

3

2

1 0 1 1 0
?5

STOP

START

C V C V C V 0 0 0

9

各种帧的使用
I帧 传输应用数据,捎带确认对方的发送。 ? S帧 无应用数据可传输时,确认对方的发送。 ? U帧 控制用报文。 启动U帧,用于启动应用层传输; 停止U帧,用于停止应用层传输; 测试U帧,双方均无发送时,维持链路活 动状态。 ?6
?

0

启动过程
主站
连接远方链路 接收远方连接 启动传输过程 (U帧)

子站

启动确认(U帧)
主动上传(I帧) 主动上传(I帧) 确认帧(S帧) 主动上传(I帧)

?6

1

停止过程
停止数据传输

(U帧)

未发送的I帧 未发送的I帧 未发送的I帧

S格式确认帧 停止数据传输确认 进入停止数据传输状 态,T3超时讲发送链 路测试(U帧)

(U帧)
进入停止数据传输状 态,T3超时讲发送链 路测试(U帧)

?6

2

I帧(正常)

?6

3

S帧(正常)

?6

4

I帧(受到干扰)

?6

5

I帧(超时未被确认)

?6

6

U测试帧

?6

7

U测试帧(超时未收到确认)

?6

8

101与104应用服务比较
104 101 --应用层帧结构 同101结构 传输原因:2 传输原因:1 / 2 容量 公共地址:2 公共地址:1 / 2 信息体地址:3 信息体地址:2 / 3 扩展7字节时间的 --类型标识 帧类型 遥测 全遥测、浮点数 越限遥测、归一 化 遥信 SOE 用7字节时间 SOE用3字节时间 ?6 --遥控、电度 同101结构

9

104帧解析

与101帧解析基本相同

?7

0

104与101应用层不同之处
?

? ?

控制方向,104规约扩展的类型标识。 ? 58:带时标CP56Time2a的单点遥控 ? 59:带时标CP56Time2a的双点遥控 ? 60:带时标CP56Time2a的步调节命令 ? 61:带时标CP56Time2a的设点命令,规一化值 ? 62:带时标CP56Time2a的设点命令,标度化值 ? 63:带时标CP56Time2a的设点命令,浮点数值 ? 64:带时标CP56Time2a的32比特串 监视方向,104规约带时标的信息全部采用CP56Time2a

校时:当子站需要接受主站的校时,收到校时报文后直接修正 本地时间即可,而不象101规约进行延时采集和传递。

?7

1

参考书籍
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培训大纲

集中答疑

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