IEC101规约介绍

IEC60870-5-101规约介绍与报文分析内部讲义远动规约与评价尺度过程监视和控制功能的最终目的是为了达到系统数据一致性。即过程变量的状态和它在远动系统数据库中的镜像没有区别。由于有关过程状态信息的延时以及环境噪音或者元件失效使信息错误，这个最终目的不能完全达到，但是期望通信能够维持一个高度的系统一致性。为此数据传输方法将支持高等级可靠的和高效率的信息吞吐量，特别是对于短报文和紧急的报文。在给定的带宽下数据完整性和传输效率这两个量是评价远动规约的尺度高的数据完整性和数据传输效率是相互矛盾的，提高对数据完整性的要求可以用降低信息流的速度方法实现。因此要在这两个特性之间寻找一个可以接收的折衷。国内常用远动规约•远动通道（RS232）：CDT规约：部颁DL451-91、老部颁、地方CDT规约DNP3.0规约、SC-1801规约、N4F规约、S5规约ELIN规约、Siemens8890规约、ABBRP570规约部颁101规约1997，IEC60870-5-101规约2002•网络通道DNP3.0规约、IEC104规约IEC60870-5-101必读文件：《中华人民共和国电力行业标准》DL/T634．5101-2002/IEC60870-5-101：2002代替DL/T634-1997IEC1995年出版IEC60870-5-101以来，得到广泛应用。我国制定了相应的配套标准，：DL/T634-1997基本远动任务配套标准（neq.IEC60870-5-101：1995）IEC总结经验，又出版A1、A2扩充时标两个附件，于2001将IEC60870-5-101:1995和两个附件合并，出版了IEC60870-5-101:2002V.2．我国又跟进制定了相应的配套标准，等同采用IEC60870-5-101远动设备与系统第5部分传输规约第101篇基本远动任务配套标准：2002•二者区别1.2002版增加了链路确认过程。2.2002版信息对象地址范围扩大。IEC60870-5系列标准•基本标准（共分5篇）第一篇60870-5-1传输帧格式第二篇60870-5-2链路传输规约第三篇60870-5-3应用数据的一般结构第四篇60870-5-4应用信息元素定义和编码第五篇60870-5-5基本应用功能•配套标准–IEC60870-5-101：基本远动任务–IEC60870-5-102：电能累计量–IEC60870-5-103：继电保护信号–IEC60870-5-104：IEC60870-5-101的网络访问IEC60870-5系列适用范围•IEC60870-5系列涵盖了各种网络配置（点对点、多个点对点、多点共线、多点环型、多点星型），各种传输模式（平衡式、非平衡式），网络的主从和平衡传输模式，电力系统所需要的应用功能和应用信息，是一个完整的集，可以适应电力系统自动化系统中各种调制方式，各种网络配置和各种传输模式的需要．IEC101选用模型应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层应用层链路层物理层远动系统在有限的传输带宽下要求反映时间特别短，牺牲部分服务换取传输效率ISO参考模型增强性能模型（EPA)传输应用数据传输帧格式物理通讯方式规约结构从IEC60870-5-5选用的应用功能用户进程从IEC60870-5-3选用的应用服务数据单元应用层(第7层)从IEC60870-5-4选用的应用信息元素从IEC60870-5-2选用的链路传输规则链路层(第2层)从IEC60870-5-1选用的传输帧格式从ITU-T建议中选用物理层(第1层)增强性能体系结构(EPA)和配套标准所选用的标准定义通信规约：IEC101重点•物理层•链路层功能码、特征位（FCB、ACD）、链路地址•应用层类型标识、可变结构限定词、传送原因、公共地址、信息对象地址、信息元素物理层(硬件）将比特串行数据从链路层要求的形式变换为线路传输要求形式。DTE和DCE之间接口为异步ITU-TV.24/ITU-TV.28接口。传输通道的运行模式不同，所要求的接口信号也不同控制站的数据终端设备（DTE）数据电路终接设备（DCE）数据电路终接设备（DCE）控制站的数据终端设备（DTE）数据电路串行远动通信控制站和被控站的接口和连接物理层（DCE）线路耦合器将比特串行数据从链路层要求的形式变换为线路传输要求的形式，线路耦合器的典型任务如下：－变换信号；－提供站和传输线路间的电气隔离；－监视信号质量；－提供位同步；－如果未被数据链路完成，加上和移去帧同步；－捡出传输线路忙、空闲和不完备状态。ITU-T建议了系列标准－V.24/V.28(载波、Modem)系列－X.24/X.28(数字、数字信号复用器）系列链路层链路层接收、执行和控制高层要求的传输服务功能提供三种服务类别：链路服务级别功能用途S1发送/无回答广播命令S2发送/确认由控制站向数据终端发送命令等S3请求/响应由控制站向数据终端召唤数据或事件IEC101选用帧格式标准传输帧的格式FT1.2适用于远动系统中信息吞吐量和数据完整性的高等级要求配套标准唯一地采用IEC60870-5-16.2.4.2中定义1，2）的帧格式FT1.2，允许采用：固定帧长可变帧长单个控制字符异步串行链路；偶校验、8个数据位、1个启动位、1个停止位（E.8.1）；256模和帧校验；海明距离＝4（平均未检出差错时间为26年）启动字符（68H）LL重复启动字符（68H）控制域（C）链路地址域（A）链路用户数据（可变长度）帧校验和（CS）结束字符（16H）固定长度的报文头L个8位位组一．FT1.2可变帧长格式可变帧长帧格式用于由主站向子站传输数据，或由子站向主站传输数据。报文示例：总召唤命令报文（从帧格式的角度）-68090968730164010601000014F416链路层（可变帧）启动字符（10H）控制域（C）链路地址域（A）帧校验（CS）结束字符（16H）二．FT1.2固定帧长格式用于子站回答主站的确认报文，或主站向子站的询问报文。报文示例：召唤链路状态（从帧格式角度）M-R:1049014A16链路层（固定帧）三．FT1.2单个字符单个控制字符E5用来取代固定帧长肯定确认帧(从动功能码0)或固定帧长否定确认帧(从动功能码9)。-105B015C16-1009010A16（E5)-68090968730164010601000014F416-1000010116(E5)链路层（单个字符）E5H校验和•在可变帧长报文中，校验和是控制域.地址域.用户数据区的8位位组的算术和(不考虑溢出位即256模和）。•在固定帧长报文中，校验和是控制域.地址域的算术和(不考虑溢出位即256模和）。•单个字符无校验和。平衡与非平衡传输•非平衡传输(Unbalancedtranmission)主站采用顺序地查询(召唤)子站来控制数据传输,在这种情况下主站是请求站,它触发所有报文的传输,子站是从动站,只有当它们被查询(召唤)时才可能传输。•平衡传输(Balancedtranmission)采用平衡传输，每一个站可能启动报文传输。因为这些站可以同时既作为启动站又可以作为从动站，它们被称为综合站。•若从一个中心控制站(控制站)到几个外站(被控站)之间链路共用一条公共的物理通道，那么这些链路必须工作在非平衡式，以避免多个被控站试图在同一时刻在通道上传输。•国内一般101采用非平衡方式、104采用平衡方式传输启动站至从动站从动站至启动站备用RES1PRM启动报文0帧计数位FCB帧计数有效位FCV23222120功能码要求访问位ACD数据流控制位DFC控制域1（非平衡）RES：备用FCV：帧计数有效位：FCV＝0表示帧计数位FCB的变化无效。FCV＝1表示帧计数位FCB的变化有效。发送/无回答服务、广播报文和其他不需要考虑信息输出的丢失和重复的传输服务，无需改变帧计数位FCB的状态，因此这些帧的帧计数有效位FCV常为零。启动站至从动站从动站至启动站备用RES1PRM启动报文0帧计数位FCB帧计数有效位FCV23222120功能码要求访问位ACD数据流控制位DFC控制域2（非平衡）FCB：帧计数位：•帧计数位0或1，是每个站连续的发送/确认或者请求/响应服务的变化位。•帧计数位用来消除信息传输的丢失和重复。启动站向同一从动站传输新一轮的发送/确认(SEND/CONFIRM)或请求/响应(REQUEST/REPOND)传输服务时，将帧计数位(FCB)取相反值，启动站为每一个从动站保留一个帧计数位(FCB)的拷贝，若超时未由从动站收到所期望的报文，或接收出现差错，则启动站不改变帧计数位FCB的状态，重复原来的发送/确认或者请求/响应服务。•复位命令的情况下帧计数位(FCB)清零，从动站接收此命令将帧计数位置零,并期望下一次的从启动站到从动站的传，其帧计数位(FCB)为1，帧计数有效位FCV为1。控制域3（非平衡）启动站至从动站从动站至启动站备用RES1PRM启动报文0帧计数位FCB帧计数有效位FCV23222120功能码要求访问位ACD数据流控制位DFCACD：要求访问位：有两种级别的报文数据，名称为1级数据和2级数据；ACD＝0从动站无1级用户数据要求传输；ACD=1从动站要求传输1级用户数据。从动站向启动站指出希望传输1级用户数据。注－1级用户数据传输典型地被用于事件传输或者高优先级报文的传输，2级用户数据典型地被用于循环传输或者低优先级报文传输。控制域4(非平衡）主站至子站子站至主站备用RES1PRM启动报文0帧计数位FCB帧计数有效位FCV23222120功能码要求访问位ACD数据流控制位DFCPRM：启动报文位：PRM＝0,表示是由从动(响应)站向启动站传输报文；PRM=1,表示是由启动站向从动站传输报文.DFC=0,表示是由从动(响应)站可以接收后续报文。DFC=1,启动站连续传输后续报文，将引起缓冲区溢出。功能码序号帧类型业务功能帧计数有效位状态FCV0发送/确认帧复位远方链路01发送/确认帧复位远动终端的用户进程（撤消命令）02发送/确认帧用于平衡式传输过程测试链路功能—3发送/确认帧传送数据14发送/无回答帧传送数据05备用—6、7制造厂和用户协商后定义—8请求/响应帧响应帧应说明访问要求09请求/响应帧召唤链路状态010请求/响应帧召唤用户1级数据*111请求/响应帧召唤用户2级数据**112、13备用—14、15制造厂和用户协商后定义—启动站向从动站传输的功能码（非平衡方式）从动站向启动站传输的功能码功能码序号帧类型功能功能码序号帧类型功能0确认帧确认10备用1确认帧链路忙、未接收报文11响应帧以链路状态或访问请求回答请求帧2~5备用12备用6、7制造厂和用户协商后定义13制造厂和用户协商后定义8响应帧以数据响应请求帧14链路服务未工作9响应帧无所召唤的数据15链路服务未完成（非平衡方式）地址域链路地址链路地址选用一个或多个八位位组。链路地址域的含义是当由主站触发一次传输服务，主站向子站传送的帧中表示报文所要传送到的目的站址，即子站站址；当由子站向主站传送帧时，表示该报文发送的源站址，即表示该子站站址。地址域是指链路层而言。地址域的取值为0至255，其中FFH=255为广播站地址。和应用层公共地址关系一般情况下链路层地址域的站地址和应用服务数据单元公共地址可以是同一个值．在某些情况下，在一个链路层地址域的站地址下，可以有好几个应用服务数据单元公共地址，如：一个变电所搜集附近几个卫星站的信息，然后向主站传送．此时在应用服务数据单元公共地址可以有好几个．应用层应用用户数据ASDUAPCIAPCIAPDUIEC60870-5中未使用APCI应用(用户)过程应用层（第7层）链路层（第2层）ASDULPCILPCILPDU增强性能模型数据单元之间关系应用层（数据单元结构）固定长报文头启动字符（68H）LL启动字符（68H）L个字节长控制域©链路地址域（A）ASDU数据单元标识数据单元类型类型标识可变结构限定词传送原因公共地址信息体信息体地址信息体元素信息体时