IEC104规约介绍和报文分析

1、IEC60875-5-104IEC60875-5-104规约介绍规约介绍和报文分析和报文分析概论概论 必读文件 中华人民共和国电力行业标准DL/T 634.5104-2002/IEC 60870-5-104:2000 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重点内容IEC104规约结构规约结构通讯特点报文重传机制，端口号通讯特点报文重传机制，端口号工程实现要点工程实现要点平衡传输方式典型报文序列平衡传输方式典型报文序列规约结构（规约结构（1）- 模型模型应用层 （101）表示层会话层

2、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（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（规约结构（3）- APCI控制信息控制信息 启动字符 68 HAPDU长度（最大，253） 控制域八位位组1 控制域八位位组

3、2 控制域八位位组3 控制域八位位组4IEC101和104定义的ASDU 远动配套标准的远动配套标准的APDU定义定义 APDU长度长度APCI APDUASDU新概念新概念APCI控制信息控制信息可计数的信息传输功能可计数的信息传输功能I 格式格式可计数的确认功能可计数的确认功能 S格式格式启动，停止，测试功能启动，停止，测试功能U格式格式 序列号记数，防止报文丢失，相对于序列号记数，防止报文丢失，相对于101的的FCB规约结构（规约结构（4）- I 格式格式 信息传输格式类型（ I格式）的控制域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

4、. 八位位组1八位位组2八位位组3八位位组4类型标识一个字节可变结构限定词一个字节传送原因二个字节公共地址二个字节信息体地址三个字节信息体元素元素定义信息体时标7个字节. 信息体地址n三个字节信息体元素n元素定义信息体时标n7个字节数数据据单单元元标标识识信信息息体体 I格式应用服务数据单元（格式应用服务数据单元（ASDU） 表 1 - 在监视方向的过程信息类型标识 :=UI81.8 := 未定义 := 单点信息 M_SP_NA_1 := 双点信息 M_DP_NA_1 := 步位置信息 M_ST_NA_1 := 32比特串 M_BO_NA_1 := 测量值，规一化值 M_ME_NA_1 :=

5、测量值，标度化值 M_ME_NB_1 := 测量值，短浮点数 M_ME_NC_1 := 累计量 M_IT_NA_1 := 带状态检出的成组单点信息 M_PS_NA_1 := 不带品质描述的规一化测量值 M_ME_ND_1 := 保留 * := 带时标CP56Time2a的单点信息 M_SP_TB_1 * := 带时标CP56Time2a的双点信息 M_DP_TB_1 * := 带时标CP56Time2a的步位置信息 M_ST_TB_1 * := 带时标CP56Time2a的32比特串 M_BO_TB_1 * := 带时标CP56Time2a的测量值，规一化值 M_ME_TD_1 * := 带时

6、标CP56Time2a的测量值，标度化值 M_ME_TE_1 * := 带时标CP56Time2a的测量值，短浮点数 M_ME_TF_1 * := 带时标CP56Time2a的累计量 M_IT_TB_1 * := 带时标CP56Time2a的继电保护装置事件 M_EP_TD_1 * := 带时标CP56Time2a的继电保护装置成组启动事件 M_EP_TE_1 * := 带时标CP56Time2a的继电保护装置成组出口信息 M_EP_TF_1 := 保留* 这些类型在IEC60870-5-101补充件A1中定义表 2 在控制方向的过程信息类型标识 := UI81.8CON := 单命令 C_S

7、C_NA_1CON := 双命令 C_DC_NA_1CON := 升降命令 C_RC_NA_1CON := 设点命令，规一化值 C_SE_NA_1CON := 设点命令，标度化值 C_SE_NB_1CON := 设点命令，短浮点数 C_SE_NC_1CON := 32比特串 C_BO_NA_1 := 保留在控制方向的过程信息，带时标的ASDUCON := 带时标CP56Time2a的单命令 C_SC_NA_1CON := 带时标CP56Time2a的双命令 C_DC_NA_1CON := 带时标CP56Time2a的升降命令 C_RC_NA_1CON := 带时标CP56Time2a的设点命令

8、，规一化值 C_SE_TA_1CON := 带时标CP56Time2a的设点命令，标度化值 C_SE_TB_1CON := 带时标CP56Time2a的设点命令，短浮点数 C_SE_TC_1CON := 带时标CP56Time2a的32比特串 C_BO_NA_1 := 保留表 3 在监视方向的系统信息类型标识 := UI81.8 := 初始化结束 M_EI_NA_1 := 保留 表 4 在控制方向的系统信息类型标识 := UI81.8CON := 总召唤命令 C_IC_NA_1CON := 电能脉冲召唤命令 C_CI_NA_1 := 读命令 C_RD_NA_1CON := 时钟同步命令 C_C

9、S_NA_1CON := 复位进程命令 C_RP_NA_1CON := 带时标CP56Time2a的测试命令 C_TS_NA_1 := 保留 表 5 在控制方向的参数类型标识 := UI81.8CON := 测量值参数，规一化值 P_ME_NA_1CON := 测量值参数，标度化值 P_ME_NB_1CON := 测量值参数，短浮点数 P_ME_NC_1CON := 参数激活 P_AC_NA_1 := 保留 表 6 文件传输类型标识 := UI81.8 := 文件已准备好 F_FR_NA_1 := 节已准备好 F_SR_NA_1 := 召唤目录，选择文件，召唤文件，召唤节 F_SC_NA_1

10、:= 最后的节，最后的段 F_LS_NA_1 := 确认文件，确认节 F_AF_NA_1 := 段 F_SG_NA_1 := 目录 F_DR_NA_1 := 保留 注 在控制方向上具有CON标记的ASDU，在监视方向上可以传送同样的报文内容，只是传送原因会不相同，在监视方向上这些ASDU用作肯定或否定确认. 7 6 5 0 7 6 5 0 P/N P/N：否定确认（：否定确认（1 1）/ /肯定确认（肯定确认（0 0） T T：试验（：试验（1 1）/ /未试验（未试验（0 0） 0: 0:未定义未定义 1: 1: 周期，循环周期，循环 2 2：背景扫描：背景扫描 3 3：突发，自发：突发，自

11、发 4 4：初始化：初始化 5: 5: 请求请求 6 6：激活：激活 7 7：激活确认：激活确认 8 8：停止激活：停止激活 9 9：停止激活确认：停止激活确认 1010：激活终止：激活终止 2020：响应总召唤：响应总召唤T P/N 原因传送原因传送原因规约结构（规约结构（5）- I 格式格式 : 680E000000 006401060001 0000000014I（总召唤）APCI : 680E000002 006401070001 0000000014I（总召唤确认）本端接收序号等于对端发送序号： 6885020002 0001F8140001 000100000001 0101 01

12、000101 01000101I（响应总召唤，全遥信） APCI本端发送次格式报文，本端发送序号规约结构规约结构 ( 6 )S格式格式比特 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 1 0 接收序列号N(R) LSB 0 MSB 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格式规约结构规约结构 ( 7 ) S格式格式 R-M (SOE) : 681F100002 001E01030001 007900000110 0124 13d20a02I（主动上报（主动上报

13、SOE）发送序号为）发送序号为8 ,接收序号为接收序号为1 M-R: 6804010012 00 S（确认主动上报（确认主动上报SOE）APCI 01 0012 00 01S格式格式确认序号为确认序号为 9本端发送序号不变本端发送序号不变 正常情况下对端报文中的正常情况下对端报文中的发送序号发送序号本端本次报本端本次报文中的文中的接收序号接收序号规约结构规约结构 ( )格式格式未编号的控制功能类型（格式）的控制域未编号的控制功能类型（格式）的控制域控制域第一个八位位组的第一位比特控制域第一个八位位组的第一位比特 = 1 并且第二位比特并且第二位比特 =1 定义了定义了U格式格式 规约结构规约结

14、构 ( )格式格式 : 6804070000 00 U STARTDT激活（生效）激活（生效） : 68040B0000 00U STARTDT确认确认 本端发送格式，本端发送序号保持不本端发送格式，本端发送序号保持不变变通讯特点（）防止报文丢失和报文重复传送 I（a, b)a=发送发送序号序号b=接收接收序号序号通讯特点（）防止报文丢失和报文重复传送S ( b )b=接收序接收序号号通讯特点（）防止报文丢失和报文重复传送通讯特点（）防止报文丢失和报文重复传送通讯特点（）防止报文丢失和报文重复传送通讯特点（）防止报文丢失和报文重复传送通讯特点（7）防止报文丢失和报文重复传送开始数据传送过程开始

15、数据传送过程通讯特点（）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

16、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（）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

17、）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-T X.25推荐的和。 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32767 APDU，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）和和IEC 60870-5-101的比较的比较 采用IEC 60870-5-10

18、1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（），链路地址域（），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IEC 101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。 IEC104和和IE

19、C101可变帧长比较可变帧长比较 启动字符 68 HAPDU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4 用户数据 IEC104 启动字符 68 H APDU长度 APDU长度重复 启动字符 68 H 控制域（C） 链路地址域（A） 用户数据 帧校验和（CS） 结束字符（16 H） IEC101IEC104和和IEC101固定帧长比较固定帧长比较 启动字符 68 HAPDU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4 IEC104 启动字符 10H APDU长度 控制域（C） 链路地址域（A） 帧校

20、验和（CS） 结束字符（16 H） IEC101工程实现要点（）主站和RTU之间使用IEC 60870-5-104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（Internet Assigned Number Authority）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。 国标 104规约中传送原因占有2个字节，前低后高低字节和IEC 60870-5-101中的完全相同，高字节固定为0

21、。国标 104规约中公共地址占用2个字节，前低后高，而在 国标101中公共地址只占用1个字节。国标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（）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，如：当要传送的信息量很大时，需要使用多个虚拟RTU。而IEC 60870-5-104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）

22、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。 数据类型起始地址结束地址 个数 遥信 1 H1000 H 4096 遥测4001 H5000 H 4096 遥控6001 H6200 H 512工程实现要点（）对时过程的源码 主站（客户）端下发：68 14（APDU长度）控制字节1控制字节2控制字节3控制字节4 67（ASDU）1（信息体个数）06 00（传送原因）公共地址低 公共地址高 00 00 00 （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

23、主站（客户）端下发基本相同，仅把传送原因改为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 = 16分0 x09 = 9时0 x0a = 10日0 x03 = 3月0 x02 =2002年年工程实现要点（）总召唤过程的源码主站（客户）端下发：68 0e（APDU长度）控制字节1控制字节2控制字节3控制字节4 64（ASDU）1

24、（信息体个数）06 00（传送原因）公共地址低 公共地址高 00 00 00 （信息体地址）14 : 680E000000 006401060001 0000000014 I（总召唤）RTU（服务器）端应答(很明显窗口尺寸1)： : 680E000002 006401070001 0000000014 I（总召唤确认）工程实现要点（） 上送全遥信（可能多帧）：68 APDU长度 控制字节1 控制字节2 控制字节3 控制字节4 01（ASDU）信息体个数（bit7=1，表示连续信息体地址）14 00（传送原因）公共地址低 公共地址高 3字节的第1点遥信信息体地址 第1点遥信的品质描述和值 （单点

25、信息） : 6885020002 0001F8140001 000100000001 0101格式（响应总召唤，全遥信）SIQ := CP8 SPI,RES,BL,SB,NT,IV 0 x8F:120SPI:开IV ：有效工程实现要点（）上送全遥测（可能多帧）：68 APDU长度 控制字节1 控制字节2 控制字节3 控制字节4 15（ASDU，不带品质码的规一化值）信息体个数（bit7=1，表示连续信息体地址）14 00（传送原因）公共地址低 公共地址高 3字节的第1点遥测信息体地址 第1点遥测的2字节不带品质描述的规一化值 : 6885060002 0015BC140001 00014000

26、6204 6204 62046404 640400000000 99FFA405A700 00000000AB37 130A00000000 680168013D00 6801FFFF0000 DA1CDE010000 000069006900 000067006700 FFFFA11BA903 000000000A00 0A00B6050000 FFFFFFFFFFFF FFFFFFFFFFFF FFFFFFFF5904 FFFF5C045704 570457040000 000000000000 00000000I（响应总召唤，全遥测）（响应总召唤，全遥测）0 xBC: 60NVA ：=F

27、161.16 没有定义测量值的分辩率，如果测量值的分辩率比LSB的最小单位粗，则这些LSB位设置为零。工程实现要点（）总召唤结束：68 0e（APDU长度）控制字节1 控制字节2 控制字节3 控制字节4 64（ASDU）1（信息体个数）0a 00（传送原因）公共地址低 公共地址高 00 00 00 （信息体地址）14 : 680E0E0002 0064010A0001 0000000014I（响应总召唤结束）工程实现要点（）单点遥控选择过程主站（客户）端下发：68 0e（APDU长度）控制字节1控制字节2控制字节3控制字节4 2d（ASDU）1（信息体个数）06 00（传送原因）公共地址低 公

28、共地址高 被控点的3字节信息体地址 1字节的遥控性质其中遥控性质字节的各位含义：bit7=1，选择；=0,执行bit1 bit0 =01,合闸；=00,分闸（单遥） =02,合闸；=01,分闸（双遥）bit 65432=1，短脉冲；=2，长脉冲；=3，持续；: 68 0e 04 00 0a 00 2d 01 06 00 01 00 01 60 00 840 x84 : 选择、分闸、短脉冲RTU（服务器）端进行单点遥控选择应答：和主站（客户）端下发基本相同，若是确认，把传送原因改为07；若是否认，把传送原因改为47（传送原因低字节的bit6=1表示否定确认）: 68 0e 0a 00 06 00

29、 2d 01 07 00 01 00 01 60 00 840 x84 : 选择、分闸、短脉冲工程实现要点（）主站（客户）端下发单点遥控执行：和选择报文基本相同，仅遥控性质字节的bit7=0 : 68 0e 06 00 0c 00 2d 01 06 00 01 00 01 60 00 040 x04 : 执行、分闸、短脉冲RTU（服务器）端进行单点遥控执行应答：和主站（客户）端下发基本相同，若是确认，把传送原因改为07；若是否认，把传送原因改为47: 68 0e 0c 00 08 00 2d 01 07 00 01 00 01 60 00 040 x04 : 执行、分闸、短脉冲: 68 0e

30、0c 00 08 00 2d 01 2f 00 01 00 01 60 00 040 x2f : 未知的信息对象地址0 x04 : 执行、分闸、短脉冲工程实现要点（10）。关于主动上送由于IEC 60870-5-104采用平衡传输方式，当主站（客户）端没有进行数据召唤，而RTU（服务器）端中有变化数据时，RTU要主动上送变化数据。主动上送变化遥信的报文源码（可能多帧）68 APDU长度 控制字节1 控制字节2 控制字节3 控制字节4 1E（ASDU）信息体个数（bit7=0，表示每个变化点前自带信息体地址）03 00（传送原因） 公共地址低 公共地址高 3字节的第1个变化遥信点信息体地址 第1

31、个变化遥信点的品质描述和值 第1个变化遥信点的7字节时标 (带时标单点信息）遥信都按单遥处理主动上送变化遥测的报文源码（可能多帧）68 APDU长度 控制字节1 控制字节2 控制字节3 控制字节4 0b（ASDU）信息体个数（bit7=0，表示每个变化点前自带信息体地址）03 00（传送原因）公共地址低 公共地址高 3字节的第1个变化遥测点信息体地址 第1个变化遥测点的2字节标度化值 第1个变化遥测点的品质描述。重新启动后，序号重新开始排序平衡传输方式典型报文序列（平衡传输方式典型报文序列（1） M-R : 6804130000 00 U （STOPDT 激活）激活） R-M : 680423

32、0000 00 U （STOPDT 确认）确认） M-R : 6804070000 00 U （STARTDT 激活）激活） R-M : 68040B0000 00 U （STARTDT 确认）确认） M-R : 680E000000 006401060001 0000000014 I（总召唤）（总召唤） R-M : 680E000002 006401070001 0000000014 I（总召唤确认）（总召唤确认） 平衡传输方式典型报文序列（平衡传输方式典型报文序列（2）R-M:6885020002 0001F8140001 000100000001 0101 01000101 000101010001 010101010001 010101000100 0100 01010101 000101010001 010101010101 010100000000 0000 00010100 010101010100 01