104规约

目 录

1. 介绍

2. 一般体系结构

3. 规约结构 定义 规约剖析

4. 应用规约控制信息(APCI)的定义

4.1 防止报文丢失和报文重复传送。

4.2 测试过程

4.3 用启/停进行传输控制

4.4 端口号

4.5 未被确认的 I 格式 APDU (k)最大数目

5. 应用层报文格式——ASDU

5.1 类型标识

5.2 类型标识域值的语义定义

5.3 可变结构限定词

5.4 传送原因

5.5 应用服务数据单元公共地址

5.6 信息对象地址

5.7 CP56Time2a - 7字节时标

5.8 常用ASDUs的定义与表示

5.8.1 在监视方向的过程信息ASDUs

5.8.1.1 不带时标的单点遥信信息

5.8.1.2 不带时标的双点信息

5.8.1.3 遥测值，规一化值

5.8.1.4 测量值, 标度化值

5.8.1.5 测量值, 不带品质描述词的规一化值

5.8.1.6 带时标CP56Time2a的单点信息

5.8.1.7 带时标CP56Time2a的双点信息

5.8.1.8 测量值, 带时标CP56Time2a的标度化值

5.8.2 在控制方向的过程信息ASDUs

5.8.2.1 单点遥控命令

5.8.2.2 双点遥控命令

5.8.2.3 设定命令, 规一化值

5.8.3 在监视方向的系统信息ASDUs

5.8.3.1 初始化结束

5.8.4 在控制方向的系统信息ASDUs

5.8.4.1 召唤命令

5.8.4.2 读命令

5.8.4.3 时钟同步命令

6. 通信过程

6.1 站初始化

6.2 用查询(问答)方式收集数据

6.3 循环数据传输

6.4 事件收集

6.5 总召唤

6.6 时钟同步

6.6.1 顺序过程的描述

6.7 命令传输

6.8 测试过程

7. 互操作性

7.1 系统和装置

7.2 应用层

7.3 基本应用功能

1. 介绍

本标准适用于具有串行比特数据编码传输的远动设备和系统，用以对地理广域过程的监视和控制.制定远动配套标准的目的是使兼容的远动设备之间达到互操作. 本配套标准利用了国际标准IEC 60870-5的系列文件. 本标准规定了IEC 60870-5-101的应用层与TCP/IP提供的传输功能的结合. 在TCP/IP框架内，可以运用不同的网络类型，包括X.25，FR(帧中继)，ATM(异步传输模式)和ISDN(综合服务数据网络). 根据相同的定义，不同的ASDU，包括IEC 60870-5

全部配套标准(例如IEC 60870-5-102)所定义的ASDU，可以与TCP/IP相结合，不过这些在本标准中没有进一步说明.

注: 安全机制不在本标准范围之内.

下列文件中的条款通过本标准的引用而构成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。

IEC 60870-5-3: 1992 远动设备与系统 第5部分: 传输规约 第3篇：应用数据的一般结构

IEC 60870-5-4: 1993 远动设备与系统 第5部分: 传输规约 第4篇：应用信息元素的定义和编码

IEC 60870-5-5: 1995 远动设备与系统 — 第五部分: 传输规约 — 第5篇：基本应用功能

IEC 60870-5-101: 1995 远动设备与系统 — 第五部分: 传输规约 — 第101篇：基本远动任务的配套标准 修订版 1 (2000)

IEC 60870-5-102: 1996 远动设备与系统 — 第五部分: 传输规约 — 第102篇：电力系统电能累计量传输规约的配套标准

ITU-T 建议 X.25: 1996 数据终端设备(DTE)与数据通信设备的接口，用于工作在分组方式，以及通过专用电路与共用数据网相连接的终端

IEEE 802.3: 1998 信息技术 电讯与系统间信息交换 局域网与城域网 特殊要求

第3部分: 载波侦听与冲突检测(CSMA/CD) 访问方法与物理层规范

RFC 791 互联网协议 请求注释791 (MILSTD 1777) (9，1981)

RFC 793 传输控制协议 请求注释793 (MILSTD 1778) (9，1981)

RFC 894 以太网上的互联网协议

RFC 1661 点对点协议 ( PPP )

RFC 1662 HDLC帧上的PPP

RFC 1700 赋值，请求注释 1700 (STD 2 ) (10，1994)

RFC 2200 互联网正式协议标准集，请求注释 2200 (6，1997)

2. 一般体系结构

本标准定义了开放的TCP/IP接口的使用，这个网络包含例如传输IEC 60870-5-101 ASDU的远动设备的局域网. 包含不同广域网类型(如: X.25，帧中继，ISDN，等等)的路由器可通过公共的TCP/IP-局域网接口互联(见图1). 图1所示为一个冗余的主站配置与一个非冗余的主站配置.

101 应用层 传输接口

TCP/IP

路由器（X.25，FR，ISDN..）

路由器

路由器

网 络

X.25，FR，ISDN..

TCP/IP

八位位组 4 1 确认 生效 确认 生效 确认 生效 0 0 0 0

图 8 –未编号的控制功能类型(U 格式 ) 的控制域

4.1 防止报文丢失和报文重复传送。

发送序列号N(S)和接受序列号N(R) 的使用与ITU-T X.25定义的方法一致。 为了简化起见，附加的次序如图9 至图12所示。

两个序列号在每个APDU和每个方向上都应按顺序加一。 发送方增加发送序列号而接受方增加接收序列号。接收站认可连续正确接收的一个APDU或者多个APDU，将最后一个正确接收的APDU的发送序列号作为接收序列号返回.发送站把一个或几个APDU保存在缓冲区里，直到它收到接收序列号，这个接收序列号是对所有发送序列号小于或等于该号的APDU的有效确认，这时就可以删除缓冲区里已正确传送过的APDU。如只在一个方向进行较长的数据传输，就得在另一个方向发送S格式认可这些APDU。这种方法应该在两个方向上采用。在创建一个TCP连接后，发送和接收序列号都被设置成0。

下列定义对图9至16 有效：

V(S) = 发送状态变量 (见 ITU-T X.25);

V(R) = 接收状态变量 (见 ITU-T X.25);

Ack = 指示DTE已经正确收到所有小于并包括该发送序列号的I格式APDU,

I(a,b) = 信息格式APDU，a=发送序列号，b=接收序列号

S(b) = 监视格式APDU，b=接收序列号

U = 未编号的控制功能APDU

A站 B站

V(S) V(R) Ack

0 0 0 1 2 3

1 3

2

4

APDU 发送或接收后的

内部计数器V状态

Ack V(S) V(R)

0 0 0

1

2

3

1

2

2 4

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

图 9 编号I格式APDU 的未受干扰过程

A站 B站

APDU 发送或接收后的

内部计数器V状态

Ack V(S) V(R)

0 0 0

1

2

3

超时t2

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

V(S) V(R) Ack

0 0 0 1 2 3

3

图 10 – 用S格式APDU认可编号I格式APDU 的未受干扰过程 A站 B站

V(S) V(R) Ack

0 0 0

数据单元

1 信息元素数j 可变结构限定词(VSQ) 标识符

在5.4中定义 传送原因(COT)

在5.5中定义 应用服务数据单元公共地址

在5.6中定义 信息对象地址 信息对象1

IV NT SB BL 0 0 0 SPI 1 SIQ=带品质描词的单点信息

IV NT SB BL 0 0 SPI j SIQ=带品质描词的单点信息 信息对象j

图 23- 应用服务数据单元：M_SP_NA_1不带时标的单点信息

M_SP_NA_1 ：= CP{Data unit identifier,information object address, j (SIQ)}

j ：= 在可变结构限定词中定义的信息元素数目

传送原因

<2> ：＝ 背景扫描

<3> ：＝ 突发(自发)

<5> ：＝ 被请求

<11> ：＝ 远方命令引起的返送信息

<12> ：＝ 当地命令引起的返送信息

<20> ：＝ 响应站召唤

<21> ：＝ 响应第1组召唤

<22> ：＝ 响应第2组召唤

至

<36> ：＝ 响应第16组召唤

带品质描述词的单点信息 (SIQ)

SIQ

SPI=单点信息

RES=RESERVE

BL

SB

NT

IV

：=CP8{SPI，RES，BL，SB，NT，IV} ：=BS1[1]<0..1> <0> ：=开 <1> ：=合 ：=BS3[2..4]<0> ：=BS1[5]<0..1> <0> ：=未被封锁 <1> ：=被封锁 ：=BS1[6]<0..1> <0> ：=未被取代 <1> ：=被取代 ：=BS1[7]<0..1> <0> ：=当前值 <1> ：=非当前值 ：=BS1[8]<0..1> <0> ：=有效 <1> ：=无效

品质描述词

BL=被封锁/未被封锁

信息对象的值为传输而被封锁，值保持封锁前被采集的状态。封锁和解锁可以由当地联锁机构或当地自动原因启动。

SB=被取代/未被取代

信息对象的值由值班员(调度员)输入或者由当地自动原因所提供。

NT=当前值/非当前值

若最近的刷新成功则值就称为当前值，若一个指定的时间间隔内刷新不成功或者其值不可用,值就称为非当前值。

IV=有效/无效

若值被正确采集就是有效，在采集功能确认信息源的反常状态(丧失或非工作刷新装置)则值就是无效。信息对象的值在这些条件下没有被定义。标上无效用以提醒使用者，此值不正确而不能使用。

5.8.1.2 不带时标的双点信息 类型标识 3（TYPE IDENT 3）：M_DP_NA_1

信息对象顺序(SQ=0)

0 0 0 0 0 0 1 1 类型标识(TYP) 数据单元

0 信息对象数i 可变结构限定词(VSQ) 标识符

在5.4中定义 传送原因(COT)

在5.5中定义 应用服务数据单元公共地址

在5.6中定义 信息对象地址 信息对象1

IV NT SB BL 0 0 0 SPI DIQ=带品质描词的双点信息

在5.6中定义 信息对象地址 信息对象i

IV NT SB BL 0 0 0 SPI DIQ=带品质描词的双点信息

图 22 应用服务数据单元：M_SP_NA_1不带时标的双点信息

M_DP_NA_1 ：=CP{Data unit identifier,i(information object address,DIQ)}

i ：=在可变结构限定词中定义的信息对象数目

在单个信息对象中顺序的信息元素(SQ=1)

0 0 0 0 0 0 1 1 类型标识(TYP) 数据单元

1 信息元素数j 可变结构限定词(VSQ) 标识符

在5.4中定义 传送原因(COT)

在5.5中定义 应用服务数据单元公共地址

在5.6中定义 信息对象地址 信息对象1

IV NT SB BL 0 0 0 SPI 1 DIQ=带品质描词的双点信息

IV NT SB BL 0 0 SPI j SIQ=带品质描词的单点信息 信息对象j

图 23- 应用服务数据单元：M_DP_NA_1不带时标的双点信息

M_DP_NA_1 ：= CP{Data unit identifier,information object address, j (DIQ)}

j ：= 在可变结构限定词中定义的信息元素数目

传送原因

<2> ：＝ 背景扫描

<3> ：＝ 突发(自发)

<5> ：＝ 被请求

<11> ：＝ 远方命令引起的返送信息

<12> ：＝ 当地命令引起的返送信息

<20> ：＝ 响应站召唤

<21> ：＝ 响应第1组召唤

<22> ：＝ 响应第2组召唤

至

<36> ：＝ 响应第16组召唤

带品质描述词的双点信息 (DIQ)

DIQ ：=CP8{DPI，RES，BL，SB，NT，IV}

DPI=双点信息 ：=UI2[1..2]<0..3>

<0> ：=不确定或中间状态

<1> ：=确定状态开

<2> ：=确定状态合

<3> ：=不确定或中间状态

RES=RESERVE ：=BS3[2..4]<0>

BL ：=BS1[5]<0..1>

<0> ：=未被封锁

信息对象标识符仅由信息对象地址组成，在大多数情况下，在一个特定系统中，应用服务数据单元公共地址连同信息对象地址一起可以区分全部信息元素集，在每一个系统中这两个地址结合在一起将是明确的。类型标识不是公共地址也不是信息对象地址。

一组信息元素集可以是单个信息元素、一组综合元素或者一个顺序元素。

注：类型标识定义了信息对象的结构、类型和格式。一个应用服务数据单元内全部信息对象有相同的结构、类型和格式。

数据单元类型

数据单元标识符

信息对象1

应用

服务

数据

可变结构限定词 传送原因 传送原因 应用服务数据单元公共地址应用服务数据单元公共地址 信息对象地址 信息对象地址 信息对象地址 信息元素集 时标ms 至 类型标识 信息对象标识符 信息对象时标 单元 年

(时间信息b)

信息对象 n

每个系统任选

每个应用服务数据单元中可变

数据单元标识符：＝CP16+8a+8b{TYPE IDENTIFICATION,VARIABLE STRUCTURE QUALIFIER,CAUSE OF TRANSMISSION,COMMON ADDRESS}，

系统参数a ：＝公共地址的八位位组数目(2)

系统参数b ：＝传送原因的八位位组数目(2)

信息对象 ：＝ CP8c+8d+8t{INFORMATION OBJECT ADDRESS,SET OF INFORMATION

ELEMENTS,TIME TAG(OPT)}

系统参数c ：＝信息对象地址数目(3)。

可变参数d ：＝ 信息元素集八位位组的数目

可变参数t ：＝ 3若信息对象时标出现，0 若信息对象时标不出现。

图9 应用服务数据单元(ASDU)的结构

5.1 类型标识

第一个八位位组为类型标识(图10),它定义了后续信息对象的结构、类型和格式。

类型标识定义如下：

类型标识＝TYPE IDENTIFICATION：＝UI8[1..8]<1..255>

bit 8 7 6 5 4 3 2 1

27 20 类型标识

图10 类型标识

信息对象带或不带时标由标识类型的不同序号来区分。

控制站将舍弃那些接收到的其类型标识未被定应用服务数据单元。

在IEC60870-5-101中以及本标准第8条中定义的ASDU是有效的.

5.2 类型标识域值的语义定义

类型标识值<0>未用，在配套标准中定义了1至127的值，128至255未定义。136至255可以由此标准的使用者彼此独立的进行定义，仅当使用具有类型标识号在1至127的范围的应用服务数据单元才能达到全部互换地工作。

类型标识＝TYPE IDENTIFICATION：＝UI8[1..8]<1..255>

<1..127> ：＝ 本配套标准的标准定义(兼容范围)

<128..135> ：＝ 为路由报文保留(专用范围)

<136..255> ：＝ 特殊应用(专用范围)*)

表 1 在监视方向的过程信息

类型标识 :=UI8[1..8]<0..44>

<0> := 未定义

<1> := 单点信息 M_SP_NA_1

<3> := 双点信息 M_DP_NA_1

<5> := 步位置信息 M_ST_NA_1

<7> := 32比特串 M_BO_NA_1

<9> := 测量值，规一化值 M_ME_NA_1

<11> := 测量值，标度化值 M_ME_NB_1

<13> := 测量值，短浮点数 M_ME_NC_1

<15> := 累计量 M_IT_NA_1

<20> := 带状态检出的成组单点信息 M_PS_NA_1

<21> := 不带品质描述的规一化测量值 M_ME_ND_1

<22..29>:= 保留

* <30> := 带时标CP56Time2a的单点信息

* <31> := 带时标CP56Time2a的双点信息

* <32> := 带时标CP56Time2a的步位置信息

* <33> := 带时标CP56Time2a的32比特串

* <34> := 带时标CP56Time2a的测量值，规一化值

* <35> := 带时标CP56Time2a的测量值，标度化值

* <36> := 带时标CP56Time2a的测量值，短浮点数

* <37> := 带时标CP56Time2a的累计量

* <38> := 带时标CP56Time2a的继电保护装置事件

* <39> := 带时标CP56Time2a的继电保护装置成组启动事件

* <40> := 带时标CP56Time2a的继电保护装置成组出口信息

<41..44>:= 保留

* 这些类型在IEC60870-5-101补充件A1中定义

M_SP_TB_1 M_DP_TB_1 M_ST_TB_1 M_BO_TB_1 M_ME_TD_1 M_ME_TE_1 M_ME_TF_1 M_IT_TB_1 M_EP_TD_1 M_EP_TE_1 M_EP_TF_1

表 2 在控制方向的过程信息

类型标识 := UI8[1..8]<45..69>

CON <45> := 单命令

CON <46> := 双命令

CON <47> := 升降命令

CON <48> := 设点命令，规一化值

CON <49> := 设点命令，标度化值

CON <50> := 设点命令，短浮点数

CON <51> := 32比特串

<52..57> := 保留

在控制方向的过程信息，带时标的ASDU

CON <58> := 带时标CP56Time2a的单命令

CON <59> := 带时标CP56Time2a的双命令

CON <60> := 带时标CP56Time2a的升降命令

C_SC_NA_1 C_DC_NA_1 C_RC_NA_1 C_SE_NA_1 C_SE_NB_1 C_SE_NC_1 C_BO_NA_1 C_SC_NA_1 C_DC_NA_1 C_RC_NA_1

I帧，S帧或U帧 – 重新触发定时器t3.。B站要独立地监视连接。 只要它接收到从A站传来的测试帧，它就不再发送测试帧。

测试过程也可以在“激活”的连接上启动，这些连接缺乏活动性，但需要确保连通。

4.3 用启/停进行传输控制

控制站（例如，A站）利用STARTDT(启动数据传输)和STOPDT(停止数据传输)来控制被控站（B站）的数据传输。这个方法很有效。例如，当在站间有超过一个以上的连接打开从而可利用时，一次只有一个连接可以用于数据传输。定义STARTDT 和STOPDT的功能在于从一个连接切换到另一个连接时避免数据的丢失。STARTDT 和STOPDT还可与单个连接一起用于控制连接的通信量。

当连接建立后， 连接上的用户数据传输不会从被控站自动激活。 即，当一个连接建立时STOPDT处于缺省状态。在这种状态下，被控站并不通过这个连接发送任何数据，除了未编号的控制功能和对这些功能的确认。控制站必须通过这个连接发送STARTDTact指令来激活这个连接中的用户数据传输。被控站用STARTDTcon 响应这个命令。如果STARTDT没有被确认，这个连接将被控制站关闭。这意味着站初始化之后， STARTDT必须总是在来自被控站的任何用户数据传输（例如，一般的询问信息）开始前发送。任何被控站只有在发送STARTDTcon后才能发送待发用户数据。

STARTDT/STOPDT 是一种控制站激活/解除激活监视方向的机制。 控制站即使没有收到激活确认，也可以发送命令或者设定值。 发送和接收计数器继续运行，它们并不依赖于 STARTDT/ STOPDT的使用。

在某种情况下，例如，从一个有效连接切换到另一连接（例如，通过操作员），控制站首先在有效连接上传送一个STOPDTact指令， 受控站停止这个连接上的用户数据传输并返回一个STOPDTcon确认。 挂起的ACK可以在被控站收到STOPDTact生效指令和返回STOPTDcon确认的时刻之间发送。收到STOPDTcon确认后，控制站可以关闭这个连接。另建的连接上需要一个STARTDT来启动该连接上来自于被控站的数据传送。

4.4 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，已由IANA（互联网数字分配授权）定义和确认。

A站 B站

Ack V(S) V(R)

0 0 0

Ack V(S) V(R)

0 0 0

超时t1

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(STARTDT生效)

主动关闭

随后主动开通

(见图 17 至 20)

APDU 发送或接收后的内部计数器V状态

图 15 开始数据传送过程

4.5 未被确认的 I 格式 APDU (k)最大数目

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-T X.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。

- 模n操作时k的最大值是n-1。

k值的最大范围：1到32767（215-1）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)。

A站 B站

V(S) V(R) Ack

0 0 0

Ack V(S) V(R)

0 0 0

超时t1

APDU 发送或接收后的内部计数器V状态 连接建立

U (STARTDT生效)

U (STARTDT确认) 或

U(STARTDT生效)

数据可能丢失

活动关闭

活动随后打开

(见图17至 20)

APDU 发送或接收后的内部计数器V状态

图 16 停止数据传输过程

K取值12，W取值8。即当客户端连续收到K个I桢，就发送一S桢予以确认；服务端收到S桢，就可以根据S桢中的接收序号来删除接收序号以前的缓冲报文。

5. 应用层报文格式——ASDU

IEC 60870-5-3描述了远动系统传输帧中的基本应用数据单元，此子条款是从基本标准中所选择的特定域元素，并定义了用于配套标准中的应用服务数据单元(ASDU)。

本配套标准规定每一个链路规约数据单元(一个报文)只有一个应用服务数据单元(ASDU)。

应用服务数据单元(ASDU见图9)由数据单元标识符和一个或多个信息对象所组成。

数据单元标识符在所有应用服务数据单元中常有相同的结构，一个应用服务数据单元中的信息对象常有相同的结构和类型，它们由类型标识域所定义。

数据单元标识符的结构如下：

l一个八位位组 类型标识;

l一个八位位组 可变结构限定词;

l二个八位位组 传送原因;

l二个八位位组 应用服务数据单元公共地址.

应用服务数据单元公共地址的八位位组数目是由系统参数所决定，公共地址是站地址。它可以去寻址整个站或者仅仅站的特定部分。

时标(如果出现的话)它属于单个信息对象。

信息对象由一个信息对象标识符(如果出现的话)、一组信息元素和一个信息对象时标(如果出现的话)所组成。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/nj02.html