IEC 60870-5-104主站与从站通信规则总结

IEC 60870-5-104简称104规约是一种广泛应用于电力系统、轨道交通、水利等领域的远动通信协议。它基于TCP/IP网络定义了主站控制站Client与从站被控站Server例如BCU与EMS通信BCU为从站之间的数据交换方式。一、主站与从站的基本角色角色说明在协议中的称呼主站发起连接、发送命令、接收数据控制站Client从站响应连接、上报数据、执行命令被控站Server标准中指出控制站等同于客户连接者被控站等同于服务器监听者。端口号固定为2404IANA分配。二、通信结构概述基于TCP/IP104规约的协议栈如下摘自标准第4节层级协议/内容应用层ASDU应用服务数据单元 APCI应用规约控制信息传输层TCPRFC 793网络层IPRFC 791链路层以太网 / PPP / HDLC物理层X.21 / IEEE 802.3 等APDU APCI ASDU启动字符固定为68HAPDU最大长度为253字节ASDU最大为249字节。三、常规通信过程分阶段详解1️⃣TCP连接建立传输层、无需关心主站主动发起TCP连接主动打开从站被动监听被动打开端口2404图17、18、19、20详细展示了连接建立和初始化过程。2️⃣启动数据传输STARTDT连接建立后从站不会自动发送用户数据主站必须发送STARTDT激活命令U格式从站回复STARTDT确认后才开始传输用户数据这是104规约的一个重要特点数据传输是受控启动的避免连接建立后立即产生数据风暴。3️⃣数据交换I帧、S帧、U帧104规约定义了三种帧类型帧类型名称用途是否包含ASDUI帧信息传输帧传输实际数据遥测、遥信、命令等✅ 是S帧监视帧确认收到的I帧❌ 否U帧控制帧启动/停止传输、测试连接❌ 否I帧控制域结构图6发送序列号 N(S)接收序列号 N(R)用于防止报文丢失和重复类似TCP的滑动窗口机制。4️⃣确认与重传机制k和w参数参数默认值说明k12未确认的I帧最大数量超过则停止发送w8收到w个I帧后必须发送S帧确认标准建议w 不应超过 k 的 2/3。5️⃣连接监视与测试TESTFR如果长时间无数据交换t3超时默认20秒主站会发送TESTFR命令从站必须回复TESTFR确认用于检测连接是否正常6️⃣停止数据传输STOPDT主站可以发送STOPDT命令要求从站停止发送用户数据常用于主站切换或维护场景四、典型通信流程示例 示例1主站召唤遥测数据总召唤text1. 主站 → 从站建立TCP连接端口2404 2. 主站 → 从站STARTDT 激活 3. 从站 → 主站STARTDT 确认 4. 主站 → 从站总召唤命令C_IC_NA_1类型标识100原因激活 5. 从站 → 主站总召唤确认 6. 从站 → 主站逐条上报遥测数据M_ME_NA_1类型标识9 7. 从站 → 主站总召唤结束C_IC_NA_1原因激活终止 示例2主站下发遥控单命令text1. 主站 → 从站单命令C_SC_NA_1类型标识45 2. 从站 → 主站命令确认 3. 从站执行命令如分/合闸 4. 从站 → 主站执行结果反馈可选如果网络延迟较大建议使用带时标的命令C_SC_TA_1类型标识58从站可据此判断命令是否超时。 示例3从站主动上报突发事件如开关变位text1. 从站检测到开关变位 2. 从站 → 主站单点信息M_SP_NA_1类型标识1原因突发 3. 主站 → 从站S帧确认