IEC104协议开发及总结-CSDN博客

懒人海马 2024-04-24 发布于甘肃

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IEC104主要用于电力系统通信，下面总结的协议已经与业界的很多个厂家联调，并投入使用多年。并总结一下这个通信协议在通信时，主要围绕以下的内容进行总结：
(1)简单描述一下自己对IEC104的理解以及自己的一些思考
(2)客户端和服务端是如何进行交互的？
(3)客户端和服务端他们在交互什么内容？
(4)投运前，联调的流程是如何的。

1.对IEC104的理解

1.1 为什么使用IEC104

a.解决一堆厂家协议不统一的问题
b.在底层的计算机网络中，数据是不可靠地分组传送的，可能存在数据的丢失、延迟、重复和乱序。所以IEC104就使用了超时和重传的机制，就是数据包里的控制域里加了发送序号和接收序号，说白了就是客户端和服务端都得记住自己发送过多少个数据，如果中间出现了不匹配，就特殊处理，重新激活链接。
在这里插入图片描述

1.2 IEC104的参考标准有哪些？

a.IEC60870-05-104传输规约（国际电工委员会制定）
b.广东电网DL/T634.5104-2002实施细则
c.国家电网DL/T634.5104-2009实施细则
d.南方电网DL/T634-2002远动协议实施细则
以上均是copy的。本文参考的是，成都交大光芒科技股份有限公司的IEC104协议进行解析，其实都是一样的,需要可以私信，或者在CSDN下载。

2.客户端和服务端是如何进行交互的？

2.1 交互过程使用到的术语

a.超时定义：
在这里插入图片描述
b.S帧，I帧，U帧
S帧：用于确认的帧。比如说，通信过程，我发了一帧给被控对象，它就用这个S帧的对应格式进行应答。
I帧：帧的结果帧带有功能性，比如说，召取具体的数据。
U帧：测试帧，用于测试通信通道是否正常，类似于心跳帧。

c.APCI:应用规约控制信息,就是用于说明这一帧如何进行控制，是定长帧，还是变长帧，这个APCI头是如何防止报文丢失和报文重复传送的。
ASDU：应用服务数据单元，就是说传输帧的具体功能的，比如说是一级遥测，一级遥新，二级遥信，二级遥测，全召，授时等等。
APDU：APCI+ASDU

2.2 通信链路测试

a.使用U帧进行链路的测试，类似是心跳帧，用于测试通信链路是否是正常的。由于协议是平衡式的，也就是通信的双方是对等的，谁发这个U帧都可以，一般是由控制站发送。红色部分就是U帧的部分。
在这里插入图片描述
b.具体的帧格式说明如下图。

未使用但已建立的连接了TCP链接的通信通道，会通过发送测试 APDU( TESTFR 为激活状态)并得到接收站发回的TESTFR=确认，在两个方向上进行周期性测试。发送站和接收站在某个具体时间段内没有数据传输（超时）要启动测试过程。每接收一帧（ I 帧， S 帧或 U 帧）重新触发时间为 t3 的定时器。 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。

c.可以通过以下实际的交互报文进行理解
在这里插入图片描述
主站发送：
68 04 43 00 00 00
起始字节=68 数据单元长度(APDU)=4 U格式帧 STARTDT:ACT=0 CON=0 STOPDT:ACT=0 CON=0 TESTFR: ACT=1 CON=0

从站发送：
68 04 83 00 00 00
起始字节=68 数据单元长度(APDU)=4 U格式帧 STARTDT:ACT=0 CON=0 STOPDT:ACT=0 CON=0 TESTFR: ACT=0 CON=1

通过第三个字节的第3和第4个字节进行链路的测试，主站（控制站，客户端）发送激活，从站（被控站，服务器）应答确认。

d.APCI的STARTDT和STOPDT的使用。一般用于主站都有双主备或者四主备。（长文本预警）

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一个 STARTDT 指令来激活这个连接中的用户数据传输。被控站用 STARTDT 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。任何被控站的待发用户数据都只有在 STARTDT 被确认后才发送。

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 STOPDT 指令，受控站停止这个连接上的用户数据传输并返回一个STOPDT 确认。挂起的 ACK 可以在被控站收到 STOPDT 生效指令和返回 STOPTD 确认的时刻之间发送。收到 STOPDT 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