IEC60870-5-104规约结构

### IEC60870-5-104规约结构详解 #### 一、规约概述 IEC60870-5-104规约是一种专为电力系统设计的数据通信协议，旨在支持电力自动化系统中的远程监控与数据采集（SCADA）。该规约基于IEC60870-5-101标准，并针对网络环境进行了扩展，特别是引入了TCP/IP协议栈的支持。IEC60870-5-104规约的报文帧主要分为三类：I帧、S帧和U帧。 #### 二、报文帧分类及结构 ##### 1. 报文帧类别 - **I帧（信息帧）**：用于传输实际的数据内容，长度至少为6个字节，也称为长帧。 - **S帧（确认帧）**：主要用于确认接收到的I帧，长度固定为6个字节，被称为短帧。 - **U帧（控制帧）**：用于执行特定的控制功能，如启动、停止和测试等，长度同样为6个字节，属于短帧。 ##### 2. 长帧（I帧）结构 - **起始标志**：固定的十六进制值68H，占用1个字节。 - **报文长度**：指示后续报文的长度，最大值为253，占用1个字节。 - **控制域**：4个字节，其中字节1和字节2为发送序号，字节3和字节4为接收序号。需要注意的是，字节1和字节3的最低位固定为0，不参与序号计算，因此在计算时需要将其转换为十进制后再除以2。此外，计算时需要颠倒字节顺序（即低位字节在前，高位字节在后）。 - **APCI和ASDU**：长帧由APCI（应用规约控制信息）和ASDU（应用服务数据单元）组成。APCI负责控制和传输管理，而ASDU则承载具体的数据内容。 ##### 3. 短帧结构 - **S帧**：字节1固定为01H，字节2固定为00H，字节3和字节4为接收序号。 - **U帧**：字节2、3、4均为00H，字节1用于定义不同的控制功能，如启动（STARTDT）、停止（STOPDT）和测试（TESTFR）。 #### 三、ASDU结构 - **数据单元标识符**：包括类型标识（1字节）、可变结构限定词（1字节）、传送原因（2字节）和ASDU公共地址（2字节）。 - **类型标识**：用于识别ASDU的类型。 - **可变结构限定词**：最高位为0表示后续信息体地址不连续，为1表示地址连续。剩余7位表示信息体的数量。 - **传送原因**：指明数据传输的原因。 - **ASDU公共地址**：标识ASDU的来源或目的地。 - **信息体**：包括信息对象地址（3字节）、信息元素集（若干字节）以及可选的时标（7字节）。 #### 四、应用背景与发展 随着网络技术的发展，IEC60870-5-104规约逐渐取代了传统的串口通信协议（如IEC60870-5-101），并广泛应用于电力系统的远程监控中。它利用TCP/IP协议栈，能够在复杂的网络环境中实现可靠的数据传输。例如，在调度中心与远程站点之间的通信中，IEC60870-5-104规约通过TCP/IP实现了高效稳定的连接，提高了系统的稳定性和可靠性。 #### 五、IEC60870-5-104规约的网络架构 IEC60870-5-104规约采用平衡传输模式，并通过TCP/IP协议实现网络传输。它只采用了ISO-OSI参考模型中的5层：应用层、传输层、网络层、链路层和物理层。其中，应用层位于最顶层，使用IEC60870-5-104规约，对应于TCP端口号2404。这种结构使得IEC60870-5-104能够很好地集成到现代网络环境中，支持多种网络类型，如X.25、帧中继、ISDN等，并能通过公共的TCP/IP局域网接口实现互联。 #### 六、总结 IEC60870-5-104规约是电力系统中重要的通信标准之一，它不仅支持高效的远程监控与数据采集，还适应了当前网络技术的发展趋势。通过对该规约的理解和应用，可以显著提升电力自动化系统的性能和稳定性。在未来，随着电力系统的智能化和数字化程度不断提高，IEC60870-5-104规约将在电力自动化领域发挥更加重要的作用。