1、采用標準傳輸文件集的采用標準傳輸文件集的IEC60870-5-101IEC60870-5-101的網絡訪問的網絡訪問 Telecontrol equipment and systemsTelecontrol equipment and systems Part 5-104:Transmission protocols- Part 5-104:Transmission protocols- Network access for IEC 60870-5-101 Network access for IEC 60870-5-101 using standard transport profiles

2、using standard transport profiles國電南瑞談蘇偉遠動設備及系統遠動設備及系統 第第5-1045-104部分：傳輸規約部分：傳輸規約1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發展，規范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2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3規約結構（規約結構（1）

3、- 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/IP提供的傳輸功能socketapp4規約結構（規約結構（2）- 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（綜合服務數據網絡） )基于TCP/IP的面向連接的網絡服務。IP網絡本身的數據完整和安全性機制。 可采取的其他安全措施：客戶端限制訪問；路由表限制訪問；數據軟硬件加密。5規約結構（規約結構（3）- APCI控制信息控制信息 APCI APDU ASDU 起動

4、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6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 格式格式可計數的確認功能可計數的確認功能 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，防止報文丟失，相對于序列號記數，防止報文丟失，相對于101的的F

5、CB7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ASDU. 八位位組1八位位組2八位位組3八位位組48規約結構（規約結構（5）- I 格式格式 : 680E000000 006401060001 0000000014I（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： 6885020002 0001F8140001 000100000001 0101 01000101 01000101

6、000101010001010101010001010101000100 0100 I（響應總召喚，全遙信） APCI本端發送次格式報文，本端發送序號9規約結構規約結構 ( 6 )S格式格式比特 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10規約結構規約結構 ( 7 ) S格式格式 R-M (SOE) : 681F100002 001E01030001 0079000

7、00110 0124 13d20a02I（主動上報（主動上報SOE）發送序號為）發送序號為10，接收序號為，接收序號為 M-R: 6804010012 00 S（確認主動上報（確認主動上報SOE）APCI 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正常情況下對端報文中的發送序號發送序號本端本次報本端本次報文中的文中的接收序號接收序號11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

8、比特并且第二位比特 =1 定義了定義了U格式格式 12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13通訊特點（）防止報文丟失和報文重復傳送 I（a, b)a=發送發送序號序號b=接收接收序號序號14通訊特點（）防止報文丟失和報文重復傳送S ( b )b=接收序接收序號號15通訊特點（）防止報文丟失和報文重復傳送16通訊特點（）防止報文丟失和報文重復傳送17通訊特點（）防止報文丟失和報文重復傳送18通訊特

9、點（）防止報文丟失和報文重復傳送19通訊特點（7）防止報文丟失和報文重復傳送開始數據傳送過程開始數據傳送過程20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（服務器）端進入等待連接的狀態后，若超過此時間，主站（客戶）端還沒有Connect()過來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（服務器）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，若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（服務器）端以突發的傳送原因向主站（客戶）端上送了變化

10、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，若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（服務器）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。21通訊特點（）端口號 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。22通訊特點（10）未被

11、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（即不被承認）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-1。(見 ITU-T X.25推薦的2.3.2.2.1和2.4.8.6)。 當未確認I格式APDU達到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值的最大范圍：1到32767（2的十五次方-1）APDU，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

12、三分之二的k)。規約推薦：k值為12，w值為823規約特點（11）和和IEC 60870-5-101的比較的比較 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。 保留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。

13、 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留。 24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服務器端，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IANA（Internet Assigned Number Authority）所確認。服務器端和客戶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

14、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。25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-5000H），電度為512點（信息體地址為6401H-6600），遙控為51

15、2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（服務器）端采用標準的TCP/IP客戶-服務器模式建立TCP連接，即主站（客戶）端按照Socket()-Connect()的順序進行，RTU（服務器）端按Socket()-Bind()-Listen()-Accept()的順序進行。 26工程實現要點（）對時過程的源碼 主站（客戶）端下發：68 14（A

16、PDU長度）控制字節1控制字節2控制字節3控制字節4 67（ASDU）1（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（服務器）端應答：和主站（客戶）端下發基本相同，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

17、= 16分0 x09 = 9時0 x0a = 10日0 x03 = 3月0 x02 =2002年年27工程實現要點（）總召喚過程的源碼主站（客戶）端下發：68 0e（APDU長度）控制字節1控制字節2控制字節3控制字節4 64（ASDU）1（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（服務器）端應答(很明顯窗口尺寸1)： : 680E000002 006401070001 0000000014 I（總召喚確認）28工程實現要點（） 上送全遙信（可能多

18、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 01（ASDU）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 000100000001 010101000101 000101010001 010101010001 010101000100 010001010101 000101010001 010101010101 010100000000 000000010100 010101010100 01010

19、1010100 010101010101 010101010101 000101010101 000000010101 010100010101 010101010100 000000010101 010101000101 00010101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29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 15（ASDU，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

20、共地址高 3字節的第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 FFFF5C04570

21、4 570457040000 000000000000 00000000I（響應總召喚，全遙測）（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，則這些LSB位設置為零。30工程實現要點（）總召喚結束：68 0e（APDU長度）控制字節1 控制字節2 控制字節3 控制字節4 64（ASDU）1（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）31工程實現要點（）單點遙控選擇過

22、程主站（客戶）端下發：68 0e（APDU長度）控制字節1控制字節2控制字節3控制字節4 2d（ASDU）1（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（服務器）端進行單點遙控選擇應答：和主站（客戶

23、）端下發基本相同，若是確認，把傳送原因改為07；若是否認，把傳送原因改為47（傳送原因低字節的bit6=1表示否定確認）: 68 0e 0a 00 06 00 2d 01 07 00 01 00 01 60 00 840 x84 : 選擇、分閘、短脈沖32工程實現要點（）主站（客戶）端下發單點遙控執行：和選擇報文基本相同，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（服務器）端進行單點遙控執行應答：和主站（客戶）端下發基本相同，若是確認，把傳送原因改為07；若是否認，把傳

24、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、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33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（服務器）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

25、4 1F（ASDU）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 0b（ASDU）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

26、新開始排序34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 （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） 35平衡傳輸方式典型報文序列（平衡傳輸方式典型報文序列（2）R-M:6885020002 0001F8140001 000100000001 0101 01000101 000101010001 010101010001 010101000100 0100 01010101 000101010001 010101010101 010100000000 0000 00010100 010101010100 010101010100 010101010101 0101 01010101 000101010101 000000010101 0101000101