IEC103通信規(guī)約介紹
編制：張凱峰

1

2015/9/30

http:///
一、幾個(gè)基本概念
?

規(guī)約類型
? ? ?

應(yīng)答式規(guī)約(如：Modbus) 循環(huán)式規(guī)約(如：部頒CDT) 對(duì)等式規(guī)約(如：DNP3.0)

定義： 循環(huán)式規(guī)約又稱 CDT 規(guī)約，它是一種 RTU自發(fā)地不斷循環(huán)上報(bào)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的 應(yīng)答式規(guī)約又稱為 Polling 規(guī)約。它以主站為主，依次向各 RTU發(fā)出查詢命 規(guī)約，上報(bào)信息串的長(zhǎng)度是可變的 令，各RTU依查詢命令進(jìn)行回答，回答信息串的長(zhǎng)度是可變的； 特點(diǎn)： 1 RTU有問(wèn)必答，當(dāng)RTU收到主機(jī)查尋命令后，必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)應(yīng) 1） ）數(shù)據(jù)傳輸以現(xiàn)場(chǎng)端為主， RTU自發(fā)地不斷循環(huán)上報(bào)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)給主站。 答，否則視為本次通信失��； 而主站被動(dòng)地接收。 2） RTU無(wú)問(wèn)不答，當(dāng)RTU未收到主機(jī)查尋命令時(shí)，絕對(duì)不允許主動(dòng)上報(bào) 2 ）數(shù)據(jù)格式在發(fā)送端與接收端事先約定好，按時(shí)間順序首先發(fā)送起始同 信息。 優(yōu)點(diǎn)： 步字，然后依次發(fā)送控制字和信息字，如此周而復(fù)始。 1 RTU以共線的方式共用一個(gè)通道，這樣有助于節(jié) 3）應(yīng)答式規(guī)約允許多臺(tái) ）重要數(shù)據(jù)發(fā)送周期短，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，一般數(shù)據(jù)發(fā)送周期長(zhǎng)，實(shí)時(shí)性差， 省通道，提高通道占用率，對(duì)于區(qū)域工作站和為數(shù)眾多的RTU通信的情形， 遙信變位優(yōu)先插入傳送。 這種方式是很適合的； 優(yōu)點(diǎn)： 2）應(yīng)答式規(guī)約采用變長(zhǎng)信息傳送策略，從而大大壓縮了數(shù)據(jù)塊的長(zhǎng)度， 提高了數(shù)據(jù)傳送的速度。 1 ）由于采用循環(huán)式規(guī)約的RTU不斷循環(huán)上報(bào)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，即使發(fā)生短時(shí)通 3 ）應(yīng)答式規(guī)約既可以采用全雙工通道，也可以采用半雙工通道，既可以 信失敗丟失一些數(shù)據(jù)，當(dāng)通信恢復(fù)正常后，被丟失的信息仍有上報(bào)機(jī)會(huì)， 采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式，也可以采用一點(diǎn)多址或環(huán)形結(jié)構(gòu)。因此通道適應(yīng)性強(qiáng)。 而不至于造成顯著危害，因此這種方式對(duì)通道的要求不高，適合于在我國(guó) 缺點(diǎn)： 質(zhì)量比較差的通道環(huán)境下使用。 1）由于不允許主動(dòng)上報(bào)，應(yīng)答式規(guī)約對(duì)事故的響應(yīng)速度慢，尤其是當(dāng)通 2）循環(huán)式規(guī)約采用信息字校驗(yàn)的方式，將整楨信息化整為零，當(dāng)某個(gè)字 道的傳輸速率較低的情形，這個(gè)問(wèn)題會(huì)更突出。 符出錯(cuò)時(shí)，只需丟棄相應(yīng)的信息字即可。 2）由于采用變化信息傳送策略，應(yīng)答式規(guī)約對(duì)通道的要求較高，因?yàn)橐?3. 循環(huán)式規(guī)約采用遙信變位優(yōu)先插入傳送的方式，大大提高了事故傳送的 次通信失敗會(huì)帶來(lái)比較大的損失，雖然可以采用通信失敗后補(bǔ)發(fā)的方法解

相應(yīng)速度。 決上述問(wèn)題，但補(bǔ)發(fā)次數(shù)有限，在通道質(zhì)量較差時(shí)，仍會(huì)發(fā)生重要信息 （如SOE)丟失的現(xiàn)象。 缺點(diǎn)： 1 RTU不斷循環(huán)上報(bào)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，因此通道必須采 3）由于采用循環(huán)式規(guī)約的 ）應(yīng)答式規(guī)約往往采用整楨校驗(yàn)的方式，

由于一楨信息量較大，因此出 DNP規(guī)約系(distributed network protocol分布式網(wǎng)絡(luò)規(guī)約)，它是IEEE電力工程協(xié)會(huì)（ PES)在IEC 870-5的基礎(chǔ)上制定的美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 用全雙工通道，并且不允許多臺(tái) RTU以共線連接。而只能采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方 錯(cuò)的概率較大，校驗(yàn)出錯(cuò)后就必須整楨的丟棄，并阻止重發(fā)楨，從而更加 DNP3.0的物理層規(guī)定采用異RS-232接口和FSK調(diào)制解調(diào)器。 式連接。 降低了實(shí)時(shí)性。 DNP3.0的特點(diǎn)和優(yōu)越性有： 2）由于采用現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)不斷循環(huán)上報(bào)的策略，主機(jī)對(duì)一般遙測(cè)量的變化的 響應(yīng)速度慢。 1） DNP3.0規(guī)約系是一種分布式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，適用于要求高度安全、中等速率和中等吞吐量的數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域。 2） DNP3.0規(guī)約以IEC 870-5的標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，該規(guī)約非常靈活。 3） DNP3.0規(guī)約采用網(wǎng)絡(luò)通信方式；

2015/9/30

2

http:///
一、幾個(gè)基本概念
?

規(guī)約方向
?

控制方向
從控制系統(tǒng)到繼電保護(hù)設(shè)備的傳輸方向；

?

監(jiān)視方向
從繼電保護(hù)設(shè)備到控制系統(tǒng)的傳輸方向

控制系統(tǒng) （后臺(tái)系統(tǒng)）

控制方向

繼保設(shè)備
監(jiān)視方向

2015/9/30

3

http:///
一、幾個(gè)基本概念
?

傳輸模式
?

平衡式傳輸
通信雙方互為始發(fā)站，互為從動(dòng)站，例如：用于調(diào)度系 統(tǒng)之間交換實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的 DL47692規(guī)約；

?

非平衡式傳輸
通信雙方總是以某一方為始發(fā)站，另一方為從動(dòng)站，例 如：IEC103規(guī)約

2015/9/30

4

http:///
一、幾個(gè)基本概念
?

范圍定義
?

兼容范圍
規(guī)約中強(qiáng)制性規(guī)定統(tǒng)一使用的區(qū)間，被所有的制造廠使 用的范圍，例如：CDT規(guī)約中的功能碼的兼容范圍；

?

專用范圍
各廠家根據(jù)自已特殊的需要可進(jìn)行擴(kuò)展的空間，如： IEC103規(guī)約中的功能類型碼也設(shè)有專用范圍。專用范圍 是為了維持兼容性而設(shè)立的。

2015/9/30

5

二、IEC103規(guī)約基礎(chǔ)
?

概述
?

適用范圍
用于繼電保護(hù)設(shè)備信息接口中，IEC103的制定使得變電站內(nèi)一 個(gè)控制系統(tǒng)和不同繼電保護(hù)設(shè)備之間達(dá)到信息交換；

?

規(guī)約屬性
? ? ?

IEC103是應(yīng)答式規(guī)約(Polling)，具有應(yīng)答式規(guī)約特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)和缺 點(diǎn)； 非平衡式傳輸方式，主站（控制系統(tǒng)—后臺(tái)）是始發(fā)站，繼保設(shè)備 是從動(dòng)站，任何一輪的通信都是由主站發(fā)起的； 采用EIA-RS485接口或光纖作為物理鏈路，波特率為9600bps或 19200bps，校驗(yàn)方式為偶校驗(yàn),一個(gè)啟動(dòng)位，一個(gè)停止位，8個(gè)數(shù)據(jù) 位；

2015/9/30

6

二、IEC103規(guī)約基礎(chǔ)
?

IEC103信息交換方式
?

基于ASDU的標(biāo)準(zhǔn)化傳輸方式
這種方式也叫一般傳輸方式，是基于嚴(yán)格定義的ASDUs進(jìn) 行信息交換的方式；

?

通用分類服務(wù)傳輸方式
這種方式也叫萬(wàn)能傳輸方式，它利用通用分類結(jié)構(gòu)可以 傳輸幾乎所有類型的數(shù)據(jù)，這種方式，靈活，但兼容性 較差。
一般方式 通用分類
2015/9/

30

信息交換方式

7

二、IEC103規(guī)約基礎(chǔ)
?

規(guī)約結(jié)構(gòu)
應(yīng)用層 應(yīng)用層
采用ASDU結(jié)構(gòu)定義幀結(jié)構(gòu)和內(nèi)容 定義功能類型碼、信息序號(hào)等，達(dá) 到信息交換。 采用FT1.2幀格式，有三種幀： 1.固定長(zhǎng)幀，用來(lái)傳輸命令或應(yīng)答； 2.變長(zhǎng)幀，用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)； 3.單個(gè)字符E5H，實(shí)際中通常不用。

表示層
會(huì)話層 傳輸層

網(wǎng)絡(luò)層
鏈路層 物理層
ISO網(wǎng)絡(luò)七層結(jié)構(gòu)

鏈路層 物理層
EPA增強(qiáng)型

電氣接口：EIA-RS485 光纖接口：玻璃光纖、塑料光纖 通信速率：9600bps/19200bps

2015/9/30

8

地址域(A):指鏈路地址，可以理改為RTU地址，也可以認(rèn)為是繼保設(shè)備地址； ASDU公共地址(Addr)：指信息體公用地址，可以理解為應(yīng)用地址，也可以認(rèn)為是繼保設(shè)備地址， 地址域(A)可以認(rèn)為與ASDU地址始終相同，即：它們是同一地址

二、IEC103規(guī)約基礎(chǔ)
?

變長(zhǎng)幀格式
啟動(dòng)字符（68H） L L（重復(fù)） 啟動(dòng)字符（68H） 控制域（C） 地址域（A）
信 息 體 數(shù) 據(jù) 單 元 標(biāo) 識(shí)

ASDU結(jié)構(gòu)
類型標(biāo)識(shí)（TYP） 可變結(jié)構(gòu)限定詞(VSQ)

傳送原因(COT)
ASDU公共地址(Addr) 功能類型(FUN) 信息序號(hào)(INF) 信息體 標(biāo)識(shí)符

信息元素集

L
鏈路用戶數(shù)據(jù)（ASDU）

時(shí)標(biāo)ms IV Res 時(shí)標(biāo)min

幀校驗(yàn)和 結(jié)束字符（16H）

SU

2015/9/30

9

二、IEC103規(guī)約基礎(chǔ)
?

定長(zhǎng)幀格式
啟動(dòng)字符（10H） 控制域（C） 地址域（A） 幀校驗(yàn)和 結(jié)束字符（16H）

1.作為應(yīng)答幀 2.作為命令幀

主站?子站

0

1

幀計(jì)數(shù)位 FCB
要求訪問(wèn) 位ACD

幀計(jì)數(shù)有 效位FCV
數(shù)據(jù)流控 制位DFC

功能碼（4位）

子站?主站

1

0

功能碼（4位）

控制域（C）
2015/9/30

10

二、IEC103規(guī)約基礎(chǔ)
?

一般信息交換方式
這種信息交換方式與IEC101相似，以總查詢(總召喚)為例：
ASDU7總查詢啟動(dòng) 類型標(biāo)識(shí)（TYP）= 7 VSQ = 81H 傳送原因(COT) = 9 ASDU公共地址(Addr) 功能類型FUN=GLB(255) 信息序號(hào)(INF) = 0 ASDU8總查詢結(jié)束 類型標(biāo)識(shí)（TYP）= 8 VSQ = 81H 傳送原因(COT) = 10 ASDU公共地址(Addr) 功能類型FUN=GLB(255) 信息序號(hào)(INF) = 0

信息元素集=掃描序號(hào)SCN
時(shí)標(biāo)ms IV SU Res 時(shí)標(biāo)min

信息元素集=掃描序號(hào)SCN
時(shí)標(biāo)ms IV SU Res 時(shí)標(biāo)min

2015/9/30

11

三、IEC103規(guī)約基礎(chǔ)
控制系統(tǒng)(主站) 發(fā)送ASDU7

標(biāo)準(zhǔn)化總查詢過(guò)程

繼保設(shè)備(子站)

定長(zhǎng)幀確認(rèn)(ACD=1)
召1級(jí)用戶數(shù)據(jù) 響應(yīng)數(shù)據(jù)報(bào)文1 (ACD=1)

召1級(jí)用戶數(shù)據(jù)
響應(yīng)ASDU1,2,4,6自發(fā) (ACD=1) 召1級(jí)用戶數(shù)據(jù)

響應(yīng)數(shù)據(jù)報(bào)文n (ACD=1)
召1級(jí)用戶數(shù)據(jù) 響應(yīng)總查詢ASDU8，通知 總召喚結(jié)束(ACD=0) 其它請(qǐng)求/發(fā)送 …
2015/9/30

12

二、IEC103規(guī)約基礎(chǔ)
?

通用分類服務(wù)
ASDU結(jié)構(gòu)不變只是其中標(biāo)識(shí)不同
監(jiān)視方向通信分類ASDU 類型標(biāo)識(shí)（TYP）= 10,11 VSQ = 81H 傳送原因(COT) ASDU公共地址(Addr) 功能類型FUN = GEN(254) 信息序號(hào)(INF) =<240—250> 信息元素集 時(shí)標(biāo)ms Res 時(shí)

標(biāo)min IV SU 2015/9/30 Res 時(shí)標(biāo)min

控制方向通信分類ASDU
類型標(biāo)識(shí)（TYP）= 10,21 VSQ= 81H 傳送原因(COT) ASDU公共地址(Addr) 功能類型FUN= GEN(254) 信息序號(hào)(INF) =<240—255> 信息元素集 時(shí)標(biāo)ms IV SU

13

二、IEC103規(guī)約基礎(chǔ)
?

通用分類服務(wù)概述
? ?

?

其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義能進(jìn)行自我描述，所有數(shù)據(jù)按同一種方 式進(jìn)行訪問(wèn) 它將繼保設(shè)備上的數(shù)據(jù)編成目錄(組)，并由一個(gè)叫做 “通用分類標(biāo)識(shí)序號(hào)”的GIN進(jìn)行標(biāo)識(shí)，編程中GIN的結(jié) 構(gòu)定義為： struct GIN { BYTE byGroup;//組標(biāo)識(shí)符，一字節(jié)長(zhǎng) BYTE byEntry;//條目標(biāo)識(shí)符，一字節(jié)長(zhǎng) } 通用分類標(biāo)識(shí)序號(hào)的概念可以用一個(gè)文件檔案柜的模型 來(lái)解釋：