1、IEC104IEC104規約介紹規約介紹概論概論 必讀文件 ?中華人民共和國電力行業標準?idtIEC60870-5-104：2002 技術背景 適應和引導電力系統調度自動化的開展，標準調度自動化及遠動設備的技術性能 IEC104應用層與IEC101完全相同，是101的網絡化訪問重點內容重點內容IEC104規約結構規約結構通訊特點報文重傳機制，端口號通訊特點報文重傳機制，端口號工程實現要點工程實現要點平衡傳輸方式典型報文序列平衡傳輸方式典型報文序列規約結構規約結構1- 模型模型應用層 （101）表示層會話層傳輸層(TCP)網絡層(IP)鏈路層物理層ISO參考模型 101的應用層 + TCP/I

2、P提供的傳輸功能socketapp規約結構規約結構2- 適用網絡適用網絡局域網兩層交換機連接的單網段、三層交換機或路由器連接的多網段廣域網 (X.25、FR幀中繼、ATM異步傳輸模式 、ISDN綜合效勞數據網絡 )基于TCP/IP的面向連接的網絡效勞。IP網絡本身的數據完整和平安性機制。 可采取的其他平安措施：客戶端限制訪問；路由表限制訪問；數據軟硬件加密。規約結構規約結構3- APCI控制信息控制信息 APCI APDU ASDU 起動字符起動字符 68H APDU 長度長度(最大最大, 253) 控制域八位位組控制域八位位組 1 控制域八位位組控制域八位位組 2 控制域八位位組控制域八位位

3、組 3 控制域八位位組控制域八位位組 4 IEC 60870-5-101 和和 IEC 60870-5-104 定義的定義的 ASDU 遠動配套標準的遠動配套標準的APDU定義定義新概念新概念APCI控制信息控制信息可計數的信息傳輸功能可計數的信息傳輸功能I 格式格式可計數確實認功能可計數確實認功能 S格式格式啟動，停止，測試功能啟動，停止，測試功能U格式格式 序列號記數，防止報文喪失，相對于序列號記數，防止報文喪失，相對于101的的FCB規約結構規約結構4- I 格式格式 信息傳輸格式類型 I格式的控制域控制域第一個八位位組的第一位比特 = 0 定義了I 格式， I格式的APDU常常包含一個

4、ASDU. 八位位組1八位位組2八位位組3八位位組4規約結構規約結構5- I 格式格式 : 680E000000 006401060001 0000000014I總召喚總召喚APCI : 680E000002 006401070001 0000000014I總召喚確認本端接收序號等于對端發送序號總召喚確認本端接收序號等于對端發送序號： 6885020002 0001F8140001 000100000001 0101 01000101 01000101I響應總召喚，全遙信響應總召喚，全遙信 APCI本端發送次格式報文，本端發送序號本端發送次格式報文，本端發送序號規約結構規約結構 ( 6 )S格

5、式格式比特 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 1 0 接收序列號N(R) LSB 0 MSB 接收序列號N(R) 八位位組1 八位位組 3 八位位組 4 八位位組 2 編號的監視功能類型S格式的控制域 控制域第一個八位位組的第一位比特 = 1,第二位比特= 0,定義了S格式規約結構規約結構 ( 7 ) S格式格式 R-M (SOE) : 681F100002 001E01030001 007900000110 0124 13d20a02I主動上報主動上報SOE發送序號為發送序號為10，接收序，接收序號為號為 M-R: 6804010012 00 S確認主動上報確認主動上報SOEAPCI

6、01 0012 00 01S格式格式確認序號為確認序號為12本端發送序號不變本端發送序號不變 正常情況下對端報文中的發送序號本端本次正常情況下對端報文中的發送序號本端本次報文中的接收序號報文中的接收序號規約結構規約結構 ( )格式格式未編號的控制功能類型格式的控制域未編號的控制功能類型格式的控制域控制域第一個八位位組的第一位比特控制域第一個八位位組的第一位比特 = 1 并且第二位比特并且第二位比特 =1 定義了定義了U格式格式 規約結構規約結構 ( )格式格式 : 6804070000 00 U STARTDT激活生效激活生效 : 68040B0000 00U STARTDT確認確認 本端發送

7、格式，本端發送序號保持不本端發送格式，本端發送序號保持不變變通訊特點防止報文喪失和報文重復傳送 Ia, b)a=發送發送序號序號b=接收接收序號序號通訊特點防止報文喪失和報文重復傳送S ( b )b=接收序接收序號號通訊特點防止報文喪失和報文重復傳送通訊特點防止報文喪失和報文重復傳送通訊特點防止報文喪失和報文重復傳送通訊特點防止報文喪失和報文重復傳送通訊特點7防止報文喪失和報文重復傳送開始數據傳送過程開始數據傳送過程通訊特點和連接有關的4個超時時間t0,t1,t2,t3 t0：TCP連接建立的超時時間，即RTU效勞器端進入等待連接的狀態后，假設超過此時間，主站客戶端還沒有Connect()過來

8、就主動退出等待連接的狀態；規約推薦的缺省值為30秒。t1：RTU效勞器端啟動U格式測試過程后等待U格式測試應答的超時時間，假設超過此時間還沒有收到主站客戶端的U格式測試應答，就主動關閉TCP連接；規約推薦的缺省值為15秒。t2：RTU效勞器端以突發的傳送原因向主站客戶端上送了變化信息或以激活結束的傳送原因向主站客戶端上送了總召喚/電度召喚結束后，等待主站客戶端回S格式的超時時間，假設超過此時間還沒有收到，就主動關閉TCP連接；規約推薦的缺省值為10秒。t3：當RTU效勞器端和主站客戶端之間沒有實際的數據交換時，任何一端啟動U格式測試過程的最大間隔時間；規約推薦的缺省值為20秒。通訊特點端口號

9、每一個TCP地址由一個IP地址和一個端口號組成。每個連接到TCP-LAN上的設備都有自己特定的IP地址，而為整個系統定義的端口號卻是一樣的。見RFC1700。本標準要求，端口號2404由IANA互聯網數字分配授權定義和確認。通訊特點10未被確認的 I 格APDU 最大數目 k 和最遲確認數目 w k表示在某一特定的時間內未被DTE確認即不被成認的連續編號的I格式APDU的最大數目。每一I格式幀都按順序編好號，從0到模數n-1，這里的“模數是指序列號對參數n的模數。以n為模的操作中k值永遠不會超過n當未確認I格式APDU到達k個時，發送方停止傳送。接收方收到w個I格式APDU后確認。 k值的最大

10、范圍：1到327672的十五次方-1APDU，精確到一個 APDU. w值的最大范圍：1到32767 APDU，精確到一個APDU。(推薦：w不應超過三分之二的k)。規約推薦：k值為12，w值為8規約特點11和IEC 60870-5-101的比較 采用IEC 60870-5-101的平衡傳輸模式，通過TCP/IP協議傳輸遠動信息；應用層和101完全相同，是101的網絡化訪問。 保存1個啟動字符，1個幀長L；刪除第2個啟動字符，第2個幀長L，鏈路控制域，鏈路地址域，校驗和結束字符；增加傳輸層所需要的4個控制字節，可以實現啟動建立關聯，停止結束關聯，測試等控制功能U格式，可計數的監視功能S格式和可

11、計數的信息傳輸功能I格式。 由于網絡傳輸延時不確定和網絡可能發生暫時性故障，采用從毫秒到年的7個字節時標。 在應用功能方面，除了IEC 101的召喚1級用戶數據，召喚2級用戶數據功能鏈路層功能不能使用外，其他應用功能全部保存。 工程實現要點主站和RTU之間使用IEC 60870-5-104規約進行通信時采用網絡傳輸層的可靠傳輸協議TCP；主站控制側為TCP客戶端，RTU被控制端為TCP效勞器端，即主站主動進行TCP連接，而RTU被動響應TCP連接；雙方都使用固定的TCP端口號2404，該端口號已被IANAInternet Assigned Number Authority所確認。效勞器端和客戶

12、端都需要知道對方的IP地址，作為連接判斷的依據。IEC 60870-5-104規約中傳送原因占有2個字節，前低后高，低字節和IEC 60870-5-101中的完全相同，高字節固定為0。IEC 60870-5-104規約中公共地址占用2個字節，前低后高，而在IEC 60870-5-101中公共地址只占用1個字節。IEC 60870-5-104規約中信息體地址占用3個字節，前低后高，而在國標101中信息體地址只占用2個地址。工程實現要點國標104和國標101一樣，對各類量的信息體地址范圍做了劃定，具體而言遙信為4096點信息體地址為1H-1000H，遙測為4096點信息體地址為4001H-5000

13、H，電度為512點信息體地址為6401H-6600，遙控為512點信息體地址為6001H-6200H，當要傳送的信息量很大時，需要使用多個虛擬RTU。而IEC 60870-5-104規約中由于采用了3個字節的信息體地址且沒有劃定各類量的信息體地址范圍，所以1個RTU的容量就很大，在具體工程中再臨時確定各類量的起始信息體地址和數量。主站客戶端和RTU效勞器端采用標準的TCP/IP客戶-效勞器模式建立TCP連接，即主站客戶端按照Socket()-Connect()的順序進行，RTU效勞器端按Socket()-Bind()-Listen()-Accept()的順序進行。 工程實現要點對時過程的源碼

14、主站客戶端下發：68 14APDU長度控制字節1控制字節2控制字節3控制字節4 67ASDU1信息體個數06 00傳送原因公共地址低 公共地址高 00 00 00 信息體地址 毫秒低 毫秒高 分鐘 小時 日期 月份 年份RTU效勞器端應答：和主站客戶端下發根本相同，僅把傳送原因改為07 : 68 14 02 00 08 00 67 01 06 00 01 00 00 00 00 01 05 10 09 0a 03 02 : 68 14 08 00 04 00 67 01 07 00 01 00 00 00 00 01 05 10 09 0a 03 020 x501 = 1秒281毫秒0 x10

15、 = 16分0 x09 = 9時0 x0a = 10日0 x03 = 3月0 x02 =2002年工程實現要點總召喚過程的源碼主站客戶端下發：68 0eAPDU長度控制字節1控制字節2控制字節3控制字節4 64ASDU1信息體個數06 00傳送原因公共地址低 公共地址高 00 00 00 信息體地址14 : 680E000000 006401060001 0000000014 I總召喚RTU效勞器端應答(很明顯窗口尺寸1)： : 680E000002 006401070001 0000000014 I總召喚確認工程實現要點 上送全遙信可能多幀：68 APDU長度 控制字節1 控制字節2 控制字

16、節3 控制字節4 01ASDU信息體個數bit7=1，表示連續信息體地址14 00傳送原因公共地址低 公共地址高 3字節的第1點遙信信息體地址 第1點遙信的品質描述和值 單點信息 : 6885020002 0001F8140001 0001000000格式響應總召喚，全遙信SIQ := CP8 SPI,RES,BL,SB,NT,IV 0 x8F:120SPI:開IV ：有效工程實現要點上送全遙測可能多幀：68 APDU長度 控制字節1 控制字節2 控制字節3 控制字節4 15ASDU，不帶品質碼的規一化值信息體個數bit7=1，表示連續信息體地址14 00傳送原因公共地址低 公共地址高 3字節

17、的第1點遙測信息體地址 第1點遙測的2字節不帶品質描述的規一化值 : 6885060002 0015BC140001 000107006204 6204 62046404 640400000000 99FFA405A700 00000000AB37 130A00000000 680168013D00 6801FFFF0000 DA1CDE010000 000069006900 000067006700 FFFFA11BA903 000000000A00 0A00B6050000 FFFFFFFFFFFF FFFFFFFFFFFF FFFFFFFF5904 FFFF5C045704 570457

18、040000 000000000000 00000000I響應總召喚，全遙測0 xBC: 60NVA ：=F161.16 沒有定義測量值的分辯率，如果測量值的分辯率比LSB的最小單位粗，那么這些LSB位設置為零。工程實現要點總召喚結束：68 0eAPDU長度控制字節1 控制字節2 控制字節3 控制字節4 64ASDU1信息體個數0a 00傳送原因公共地址低 公共地址高 00 00 00 信息體地址14 : 680E0E0002 0064010A0001 0000000014I響應總召喚結束工程實現要點單點遙控選擇過程主站客戶端下發：68 0eAPDU長度控制字節1控制字節2控制字節3控制字節4

19、 2dASDU1信息體個數06 00傳送原因公共地址低 公共地址高 被控點的3字節信息體地址 1字節的遙控性質其中遙控性質字節的各位含義：bit7=1，選擇；=0,執行bit1 bit0 =01,合閘；=00,分閘單遙 =02,合閘；=01,分閘雙遙bit 65432=1，短脈沖；=2，長脈沖；=3，持續；: 68 0e 04 00 0a 00 2d 01 06 00 01 00 01 60 00 840 x84 : 選擇、分閘、短脈沖RTU效勞器端進行單點遙控選擇應答：和主站客戶端下發根本相同，假設是確認，把傳送原因改為07；假設是否認，把傳送原因改為47傳送原因低字節的bit6=1表示否認

20、確認: 68 0e 0a 00 06 00 2d 01 07 00 01 00 01 60 00 840 x84 : 選擇、分閘、短脈沖工程實現要點主站客戶端下發單點遙控執行：和選擇報文根本相同，僅遙控性質字節的bit7=0 : 68 0e 06 00 0c 00 2d 01 06 00 01 00 01 60 00 040 x04 : 執行、分閘、短脈沖RTU效勞器端進行單點遙控執行應答：和主站客戶端下發根本相同，假設是確認，把傳送原因改為07；假設是否認，把傳送原因改為47: 68 0e 0c 00 08 00 2d 01 07 00 01 00 01 60 00 040 x04 : 執行

21、、分閘、短脈沖: 68 0e 0c 00 08 00 2d 01 2f 00 01 00 01 60 00 040 x2f : 未知的信息對象地址0 x04 : 執行、分閘、短脈沖工程實現要點10。關于主站上送由于IEC 60870-5-104采用平衡傳輸方式，當主站客戶端沒有進行數據召喚，而RTU效勞器端中有變化數據時，RTU要主動上送變化數據。主動上送變化遙信的報文源碼可能多幀68 APDU長度 控制字節1 控制字節2 控制字節3 控制字節4 1FASDU信息體個數bit7=0，表示每個變化點前自帶信息體地址03 00傳送原因 公共地址低 公共地址高 3字節的第1個變化遙信點信息體地址 第

22、1個變化遙信點的品質描述和值 第1個變化遙信點的7字節時標 (帶時標雙點信息遙信都按單遙處理主動上送變化遙測的報文源碼可能多幀68 APDU長度 控制字節1 控制字節2 控制字節3 控制字節4 0bASDU信息體個數bit7=0，表示每個變化點前自帶信息體地址03 00傳送原因公共地址低 公共地址高 3字節的第1個變化遙測點信息體地址 第1個變化遙測點的2字節標度化值 第1個變化遙測點的品質描述。重新啟動后，序號重新開始排序平衡傳輸方式典型報文序列平衡傳輸方式典型報文序列1 M-R : 6804130000 00 U （STOPDT 激活）激活） R-M : 6804230000 00 U （

23、STOPDT 確認）確認） M-R : 6804070000 00 U （STARTDT 激活）激活） R-M : 68040B0000 00 U （STARTDT 確認）確認） M-R : 680E000000 006401060001 0000000014 I（總召喚）（總召喚） R-M : 680E000002 006401070001 0000000014 I（總召喚確認）（總召喚確認） 平衡傳輸方式典型報文序列平衡傳輸方式典型報文序列2R-M:6885020002 0001F8140001 000100000001 0101 01000101 000101010001 010101010001 010101000100 0100 01010101 000101010001 010101010101 010100000000 0000 00010100 010101010100 010101010100 010101010101 0101 01010101 000101010101 000000010101 010100010101 0101 01010100 000000010101 010101000101 00010101 I（響應總召喚，響應總召喚， 遙信）遙信） R-M: 6848