IEC60870-5-101规约介绍.ppt
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1、Page 0,IEC60870-5-101规约介绍,郑强,Page 1,IEC60870-5-101规约介绍提纲,101规约简介101规约结构常用类型标识介绍基本应用功能及传输机制97标准与2002标准的差异工程实施中遇到的问题,Page 2,规约简介,电力行业标准:101规约IEC 1995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/T 634-1997 基本远动任务配套标准(neq.IEC60870-5-101:1995)EC60870-5-101 A1、A2-扩充时标基本标准是制定和理解配套标准的依据,配套标准都要引用基本标淮,配套标准是针对具
2、体应用作了具体规定,使基本标准的原则更加明确。等同采用和非等同采用等同采用基本标准和配套标准有利于更好地贯彻标准,实现远动设备的互操作性。DL/T 634-1997 neq IEC60870-5-101:1995DL/T 634.5101-2002/IEC60870-5-101:2002代替DL/T 634-1997,Page 3,规约简介,应用环境:用于变电站与控制中心或者不同系统之间的串行数据通信使用全双工或者半双工通信,常见通道方式有:通信电缆、载波模拟通道、微波数字通道、光纤数据网的数字通道。通讯速度3009600,一般1200bps。点对点,或者多点共线通道,一般选用非平衡方式通信。
3、协议传送的信息种类:遥测、遥信、遥控、时钟同步、变压器分接头位置、远动装置单元设备状态、遥调、参数下载。,Page 4,规约简介,常用名词:控制站、被控站(主站、厂站)控制方向、监视方向(下行、上行)非平衡方式、平衡方式链路规约数据单元(LPDU):链路规约控制信息(LPCI)和链路服务数据单元(LSDU)应用规约数据单元(APDU):应用规约控制信息(APCI)和应用服务数据单元(ASDU)归一化值:2个字节、数据范围-1+1-2-15标度化值:2个字节、数据范围-32768+32767,Page 5,规约简介,常用名词:短浮点数:4个字节,不需要处理系数,占用字节空间大。一级数据二级数据,
4、Page 6,规约简介,平衡式和非平衡式传输非平衡传输(Unbalanced tranmission)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(Balanced tranmission)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。,Page 7,规约简介,应用参数:通信参数:串行、异步、1位起始位、1位停止位、一位偶校验位、8位数据位。报文校验方式:和校验。信息确认机制:FCB,FCV有效、无效。FCB翻滚确认、不翻滚重
5、发。一般字节长度:1个字节的链路地址、1个字节的数据公共地址、1个字节传送原因、2个字节的信息体地址。(也可以是2个字节的数据公共地址、2个字节传送原因、3个字节的信息体地址),Page 8,101规约简介,规约结构物理层链路层应用层应用进程,Page 9,规约结构,模型1:ISO OSI 参考模型International Standards OrganizationOpen System Interconnection 模型2:增强性能模型EPA:Enhanced Performance Architecture模型特点:可以得到快速的响应时间,但是服务受到限制。,Page 10,规约结构
6、,模型1:ISO七层模型数据单元之间关系,Page 11,规约结构,Page 12,规约结构,应用用户数据,ASDU,APCI,APCI,APDU,IEC60870-5中未使用APCI,应用(用户)过程,应用层(第7层),链路层(第2层),ASDU,LPCI,LPCI,LPDU,模型2:增强性能模型数据单元之间关系,Page 13,规约结构,增强性能体系结构(EPA)和配套标准所选用的标准定义,Page 14,物理层,物理层 接口标准为异步ITU-TV.24/ITU-TV.28接口,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(D
7、TE),数据电路,串行远动通信,控制站和被控站的接口和连接,Page 15,物理层,物理层线路传输规则:在线路上传输遵守字节由低向高传送;字符由低向高传送的规则每个字符有1个启动位(二进制0),8位信息码,1位偶校位、1位停止位(二进制1)线路空闲状态为二进制1。在无线电通道或断载频方式时,需利用RS232的信号RTS和CTS发送若干1的载频后才能发送报文,以使调制解调器稳定。,Page 16,物理层,物理层 5个基本服务(DTE-DCE)发送接收连接断开状态指示:忙,Page 17,链路层,主要功能应用数据封装,发送到物理层或相反提供链路状态指示 报文重传FCB位,DFC位的处理控制物理层防
8、止数据碰撞响应有效报文,Page 18,链路层,基本链路传输服务的三种类型,Page 19,链路层,FT1.2单个字符E5H用于简单确认。,Page 20,链路层,FT1.2单个字符E5H-10 5B 64 BF 16 68 09 09 68 53 64 64 01 06 64 00 00 14 9A 16-10 00 64 64 16(E5),Page 21,链路层,FT1.2固定帧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)M-R:10 49 01 4A 16R-M:10 0B 01 0C 16,Page 22,链路层,FT1.2可变帧格式可变帧长帧格
9、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-68 09 09 68 53 64 64 01 06 64 00 00 14 9A 16,L,Page 23,控制域,Page 24,控制域,控制域,RES:备用FCB:帧计数位:帧计数位0、1:为了每个站连续的发送/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
10、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。,Page 25,控制域,控制域,FCV:帧计数有效位:FCV0 表示帧计数位FCB的变化无效。FCV1 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。,Page 26,控制域,控制域,发送:107B017C16 接
11、收(遥测):680B0B680801 09 01 0301 0807F06E00 8416 发送:105B015C16 接收(遥测):680B0B680801 09 01 0301 1307C81700 1016 发送:107B017C16 接收(遥测):680B0B680801 09 01 0301 0707607200 F716,Page 27,控制域,控制域,DFC:数据流控制位:DFC0 表示从动站可以接收后续报文。DFC1 表示从动站接收后续报文将引起数据溢出。从动(响应)站向报文启动站指出一个立即的连续的后续报文将引起缓冲区溢出。,Page 28,控制域,控制域,ACD:要求访问位
12、:有两种级别的报文数据,名称为1级数据和2级数据;ACD0 从动站无1级用户数据要求传输;ACD1 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。,Page 29,控制域,控制域,PRM:启动报文位:PRM0,表示是由从动(响应)站向启动站传输报文;PRM1,表示是由启动站向从动站传输报文.表1 非平衡传输,由启动站向从动站传输的报文中控制域的功能码(PRM=1),Page 30,控制域,控制域,发送:107B017C16 接收(遥测):680B0B6828
13、01 09 01 0301 0807F06E00 8416 发送:105A015C16,Page 31,链路层,主站向子站传输的功能码(非平衡方式),Page 32,链路层,子站向主站传输的功能码(非平衡方式),Page 33,地址域,控制域,控链路地址链路地址选用一个八位位组。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。,Page 34,应用层,应用用户数据,ASDU,APCI,APCI
14、,APDU,IEC60870-5中未使用APCI,应用(用户)过程,应用层(第7层),链路层(第2层),ASDU,LPCI,LPCI,LPDU,模型2:增强性能模型数据单元之间关系,Page 35,应用层,Page 36,应用层,Page 37,应用服务数据单元(ASDU)数据单元标识信息体,信息体,数据单元标识,应用层,注:通常情况下,IEC870-5-101规约传送原因用1个字节,公共地址用1个字节,信息体地址用2个字节,Page 38,表1 在监视方向的报文类型TYPE IDENTIFICATION=类型标识:=UI81.8:=未定义:=单点信息 M_SP_NA_1:=双点信息 M_DP
15、_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:=测量值,标度化值 M_ME_NB_1:=测量值,短浮点数 M_ME_NC_1:=累积量 M_IT_NA_1:=带变位检出的成组单点信息 M_PS_NA_1:=测量值,不带品质描述词的规一化值 M_ME_ND_1,报文结构 报文体报文类型1,Page 39,:=带CP56Time2a时标的单点信息 M_SP_TB_1:=带CP56Time2a时标的双点信息 M_DP_TB_1:=带CP56Time2a时标的步位置信息 M_ST_TB_1:=带CP56Time2a时标的32比特
16、串 M_BO_TB_1:=带CP56Time2a时标的测量值,规一化值 M_ME_TD_1:=带CP56Time2a时标的测量值,标度化值 M_ME_TE_1:=带CP56Time2a时标的测量值,短浮点数 M_ME_TF_1:=带CP56Time2a时标的累积量 M_IT_TB_1:=带CP56Time2a时标的继电保拌装置事件 M_EP_TD_1:=带CP56Time2a时标的继电保拌装置成组启动事件 M_EP_TE_1:=带CP56Time2a时标的继电保拌装置成组输出电路信息 M_EP_TF_1,报文结构 报文体报文类型2,Page 40,在控制方向的过程信息TYPE IDENTIFI
17、CATION=类型标识:=UI81.8CON:=单点命令 C_SC_NA_1CON:=双点命令 C_DC_NA_1CON:=调节步命令 C_RC_NA_1CON:=设定值命令,规一化值 C_SE_NA_1CON:=设定值命令,标度化值 C_SE_NB_1CON:=设定值命令,短浮点数 C_SE_NC_1,报文结构 报文体报文类型3,Page 41,在监视方向的系统命令TYPE IDENTIFICATION=类型标识:=UI81.8:=初始化结束 M_EI_NA_1在控制方向的系统命令TYPE IDENTIFICATION=类型标识:=UI81.8CON:=总召唤命令 C_IC_NA_1CON:
18、=计数量召唤命令 C_CI_NA_1CON:=读命令 C_RD_NA_1CON:=时钟同步命令 C_CS_NA_1CON:=复位进程命令 C_RP_NA_1CON:=带CP56Time2a时标的测试命今 C_TS_TA_1,报文结构 报文体报文类型4,Page 42,报文结构数据单元标识,可变结构限定词,数据单元标识,bit 8 7 6 5 4 3 2 1,SQ 26 数目 20,SQ:0 由信息对象地址寻址的单个信息元素 或集合SQ:1 信息对象地址是顺序信息元素的第一个信息元素的地址。后续信息元素的地址是从这个地址起顺序加1。Max=127,Page 43,报文结构传送原因,传送原因(CA
19、USE OF TRANSMISSION)CP8Cause,P/N,T其中 CauseUI61.6 未定义 传送原因序号P/N BS17 肯定确认 否定确认 Ttest BS18 未试验 试验 P/N位用以对由始发应用功能所请求的激活以肯定或者否定确认,在无关的情况下P/N置零。源发地址用来标明响应来自那个主站的召唤。一般情况不使用。规定源发地址不使用时置成0。,Page 44,报文结构传送原因,传送原因1:周期,循环2:背景扫描3:突发,自发4:初始化5:请求6:激活7:激活确认8:停止激活9:停止激活确认10:激活终止20:响应站召唤21:响应第1组召唤36:响应第16组召唤,数据单元标识,
20、Page 45,报文结构传送原因,传送原因44:未知的类型标识45:未知的传送原因46:未知的数据公共地址47:未知的信息体地址注意:这些传送原因,有利于排错。,数据单元标识,发送(遥控):680909685301 2D 01 0601 1560 80 7E16接收(遥控):680909680801 2D 01 0701 1560 80 3416 预置正确接收(遥控):680909680801 2D 01 4701 1560 80 5716 预置错误,Page 46,报文结构应用服务数据单元公共地址,应用服务数据单元公共地址:UI81.8其中 未用 站地址 全局地址 公共地址是和一个应用服务数
21、据单元内的全部对象联系在一起(见IEC60870-5-3表 1)。全局地址是向特定系统全部站的广播地址。在控制方向带广播地址的应用服务数据单元,必须在监视方向以包含特定定义的地址(站地址)的应用服务数据单元回答。在公共地址为FF(广播地址,请求全体)的情况下,被控站以特定公共地址返回ACTCON、ACTTERM和被召唤的信息对象(如果有的话),这和向某个特定站发送命令后的响应一样。,Page 47,报文结构信息对象地址,信息对象地址:信息对象地址在控制方向作为目的地址,在监视方向作为源地址。控制站将舍弃那些信息对象地址具有未定义值的应用服务数据单元。,Page 48,信息对象地址分配遵循的一般
22、原则:信息对象地址=UI16116 信息对象地址范围,Page 49,报文结构常用数据格式,信息体元素:7.2.6.1 带品质描述词的单点信息(SIQ)SIQ占一个字节。Bit1表示遥信状态,Bit58品质描述。用于带品质描述,不带时标的单位遥信。,SPI=单点遥信状态(0=分、1=合)RES=保留位(0)BL=封锁标志(0=未封锁、1=封锁)SB=取代标志(0=未被取代、1=被取代)NT=刷新标志(0=当前值、1=非当前值)IV=有效标志(0=有效、1=无效),Page 50,报文结构常用数据格式,信息体元素:7.2.6.2 带品质描述词的双点信息(DIQ)SIQ占一个字节。Bit1、bit
23、2表示遥信状态,Bit58品质描述。用于带品质描述,不带时标的双位遥信。,DPI=双点遥信状态(1=分、2=合、0和3=不确定)RES=保留位(0)BL=封锁标志(0=未封锁、1=封锁)SB=取代标志(0=未被取代、1=被取代)NT=刷新标志(0=当前值、1=非当前值)IV=有效标志(0=有效、1=无效),Page 51,报文结构常用数据格式,信息体元素:7.2.6.3 带变位检索信息的单点遥信变位信息(SCD)每组占5个字节。字节1、字节2是连续的16位遥信状态。字节3、字节4是对应的变位标志,1表示对应遥信变位,0表示未变位。字节5保留不用,默认为0.,Page 52,报文结构常用数据格式
24、,遥测信息:7.2.6.4 品质描述词(QDS)QDS占一个字节。Bit1,Bit58品质描述。用于遥测信息的品质描述。,OV=溢出标志(0=未溢出、1=溢出)RES=保留位(0)BL=封锁标志(0=未封锁、1=封锁)SB=取代标志(0=未被取代、1=被取代)NT=刷新标志(0=当前值、1=非当前值)IV=有效标志(0=有效、1=无效),Page 53,报文结构报文体,遥测信息体元素:7.2.6.6规一化值(NVA)NVA:=F161.16 标度化值(SVA)SVA:=F161.16 为了传输工程值如电流,电压,功率等用它们的物理单位传输(即A,kV,MW)。量程和小数点是固定参数。电流:10
25、3A;传输值103电压:10.3kV;传输值103,小数点10-1 7.2.6.8短浮点数(R32-IEEE STD 754)R32-IEEEE STD 754:=R32.23(Fraction,Exponent,Sign)(Type 5),Page 54,报文结构常用数据格式,遥控信息:7.2.6.5 单命令(SCO)SCO占一个字节。,SCS=遥控状态(0=控分、1=控合)RES=保留位(0)QU=遥控输出方式(一般为0)SE=遥控选择标志(0=执行、1=选择),Page 55,报文结构常用数据格式,遥控信息:7.2.6.6 双命令(DCO)DCO占一个字节。,DCS=遥控状态(1=控分、
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