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）-模型应用层（101）表示层会话层传输层(TCP)网络层(IP)链路层物理层ISO参考模型101的应用层+TCP/IP提供的传输功能socketapp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APCIAPDUASDU起动字符68HAPDU长度(最大,253)控制域八位位组1控制域八位位组2控制域八位位组3控制域八位位组4IEC60870-5-101和IEC60870-5-104定义的ASDU远动配套标准的APDU定义新概念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87654321发送序列号N(S)LSB0MSB发送序列号N(S)接收序列号N(R)LSB0MSB接收序列号N(R)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规约结构（5）-I格式Ｍ－＞Ｒ:680E0000000064010600010000000014I（总召唤）APCIＲ－＞Ｍ:680E0000020064010700010000000014I（总召唤确认）本端接收序号等于对端发送序号＋１Ｒ－＞Ｍ：68850200020001F8140001000100000001010101000101010001010001010100010101010100010101010001000100I（响应总召唤，全遥信）APCI本端发送１次Ｉ格式报文，本端发送序号＋１规约结构(6)S格式比特876543210010接收序列号N(R)LSB0MSB接收序列号N(R)八位位组1八位位组3八位位组4八位位组2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２．•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＋１＝本端本次报文中的接收序号规约结构(８)Ｕ格式87654321TESTFRSTOPDTSTARTDT确认生效确认生效确认生效110000八位位组1八位位组3八位位组4八位位组2未编号的控制功能类型（Ｕ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(９)Ｕ格式•Ｍ－＞Ｒ:680407000000USTARTDT激活（生效）•Ｒ－＞Ｍ:68040B000000USTARTDT确认•本端发送Ｕ格式，本端发送序号保持不变通讯特点（１）防止报文丢失和报文重复传送A站B站APDU发送或接收后的内部计数器V状态I(0,0)I(1,0)I(2,0)I(0,3)I(1,3)I(3,2)APDU发送或接收后的内部计数器V状态IEC2793/2000编号I格式APDU的未受干扰过程AckV(S)V(R)0001231224V(S)V(R)Ack0001231324I（a,b)a=发送序号b=接收序号通讯特点（２）防止报文丢失和报文重复传送A站B站APDU发送或接收后的内部计数器V状态I(0,0)I(1,0)I(2,0)S(3)APDU发送或接收后的内部计数器V状态S格式APDU认可编号I格式APDU的未受干扰过程AckV(S)V(R)000123超时t2V(S)V(R)Ack0001233S(b)b=接收序号通讯特点（３）防止报文丢失和报文重复传送A站B站APDU发送或接收后的内部计数器V状态I(0,0)I(2,0)主动关闭APDU发送或接收后的内部计数器V状态IEC2795/2000编号I格式APDU受干扰的过程AckV(S)V(R)000123V(S)V(R)Ack0001顺序错误通讯特点（４）防止报文丢失和报文重复传送A站A站APDU发送或接收后的内部计数器V状态I(0,0)S(1)主动关闭APDU发送或接收后的内部计数器V状态IEC2796/2000未确认的最后的I格式APDU情况下的超时V(S)V(R)Ack00012超时t11AckV(S)V(R)AckV(S)V(R)0001通讯特点（５）防止报文丢失和报文重复传送`A站B站APDU发送或接收后的内部计数器V状态I(0,0)I(1,0)S(2)U(TESTFR激活)U(TESTFR确认)APDU发送或接收后的内部计数器V状态IEC2797/2000未受干扰的测试过程V(S)V(R)Ack00012超时t32AckV(S)V(R)00012通讯特点（６）防止报文丢失和报文重复传送A站B站APDU发送或接收后的内部计数器V状态I(0,0)I(1,0)S(2)U(TESTFR激活)主动关闭APDU发送或接收后的内部计数器V状态未确认的测试过程V(S)V(R)Ack00012超时t32超时t1AckV(S)V(R)00012通讯特点（7）防止报文丢失和报文重复传送A站B站APDU发送或接收后的内部计数器V状态连接建立U(STARTDT激活)U(STARTDT确认)数据传输激活或U(STARTD生效)主动关闭APDU发送或接收后的内部计数器V状态AckV(S)V(R)000超时t1AckV(S)V(R)000开始数据传送过程通讯特点（８）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（９）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（Ｃ），链路地址域（Ａ），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。工程实现要点（１）•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。•IEC60870-5-104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。•IEC60870-5-104规约中公共地址占用2个字节，前低后高，而在IEC60870-5-101中公共地址只占用1个字节。•IEC60870-5-104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（２）•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，具体而言遥信为4096点（信息体地址为1H-1000H），遥测为4096点（信息体地址为4001H-5000H），电度为512点（信息体地址为6401H-6600），遥控为512点（信息体地址为6001H-6200H），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（３）•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•Ｍ－＞Ｒ:681402000800670106000100000000010510090a0302•Ｒ－＞Ｍ:681408000400670107000100000000010510090a0302•0x501=1秒281毫秒0x10=16分0x09=9时•0x0a=10日0x03=3月0x02=2002年工程实现要点（４）•总召唤过程的源码主站（客户）端下发：680e（APDU长度）控制字