IEC104规约介绍
104规约详细介绍及报文解析 -回复
104规约详细介绍及报文解析-回复规约（Protocol）是计算机网络通信中的一种协议，用于定义数据交换的格式、顺序以及错误检测和纠正等内容。
104规约（IEC 60870-5-104）是国际电工委员会（International Electrotechnical Commission）制定的一种规约，主要用于监控与控制系统之间的通信。
本文将详细介绍104规约及其报文解析。
一、104规约简介104规约是一种基于TCP/IP网络通信的规约，主要用于工业自动化领域中的远程监控与控制系统。
它提供了一种可靠、高效的通信方式，能够满足实时性、灵活性和可靠性等要求。
104规约采用了面向报文和面向连接的通信方式，能够支持点对点、点对多点和多点对点的通信模式。
二、104规约报文结构104规约的报文结构包括报文头（Header）、ASDU（Application Service Data Unit）和报文尾（Footer）。
报文头包含了报文的控制信息，用于表示报文类型、优先级和传输原因等。
ASDU是实际传输的数据部分，负责携带各种监控与控制的信息。
报文尾用于检测报文的完整性和一致性。
三、104规约报文解析1. 报文头解析：首先读取报文头，根据报文头的信息可以确定报文的类型、传输原因和发送序号等。
报文类型表示了报文的目的和功能，如启动报文、确认报文或者监控与控制的报文。
传输原因表示了触发发送该报文的原因，如周期定时发送、事件触发发送等。
2. ASDU解析：根据ASDU的类型可以确定ASDU的功能和数据的含义。
不同类型的ASDU用于传输不同种类的监控与控制的数据，如单点信息、双点信息、测量值和参数等。
根据ASDU的结构和定义，可以提取出数据的具体内容。
3. 报文尾解析：最后检查报文尾以验证报文的完整性和一致性。
报文尾通常包括一个校验和，用于检测报文是否被修改或丢失。
四、104规约报文的应用104规约广泛应用于电力、水利、交通、石油等行业中的远程监控与控制系统。
104协议介绍
IEC60870标准的进展（继续）
（远动设备和系统）
60870-6 与ISO和ITU-T建议兼容的远动标准 -6-1 1995年 标准应用范围和结构 2003年 -6-2 1995年 基本标准的应用 2003年 -6-503 1997年 TASE.2服务与协议书 GB/T18700.1-2002 -6-505 2000年 TASE.2用户指南 2003年 -6-601 1994年 与分组交换网连接的端系统 2003年 其提供定向传输服务的功能 性协议子集 -6-602 2001年 TASE传输协议子集 GB/T18700.3-2002 -6-702 1998年 在端系统中提供TASE.2应用 2002年 服务的功能性协议子集 GB/T -6-802 1997年 TASE.2目标模型 GB/T18700.2-2002 -6-501，-5-502，-6-504，-6-701为TASE.1的相关标准。
104规约介绍－1： 国际和国内标准
标准和体系 IEC TC57 POWER SYSTEM CONTROL AND ASSOSIATION COMMUNICATION ISO ITU-T
全国电力系统控制及通信标准技术委员会
1标准 世界主要趋势,各个国家共同参予制定、采用IEC标准. 2国家标淮
104规约介绍－1： 国际和国内标准
•接收端最迟在接收了8次I格式应用规约数据单元以后发出认 可
104规约介绍－2：报文结构－报文体 数 据 单 元 标 识
类型标识
可变结构限定词 传送原因 公共地址 信息体地址 信息体元素 信息体时标
一个字节
一个字节 两个字节 两个字节 三个字节 元素定义 3个或7个字节 ….
TESTFR STOPDT STARTDT CON ACT CON ACT CON ACT 0 0 0
IEC104协议规约解析
IEC104协议规约解析IEC104协议规约解析⼀、四遥信息体基地址范围104调度规约有1997年和2002年两个版本，在流程上没有什么变化，02版只是在97版上扩展了遥测、遥信等信息体基体址，区别如下：类别1997版基地址2002版基地址遥信1H------400H1H------4000H遥测701H------900H4001H------5000H遥控B01H------B80H6001H------6100H设点B81H------COOH6201H------6400H电度C01H------C80H6401H------6600H⼆、⼀些报⽂字节数的设置类别配置⽅式公共地址字节数2传输原因字节数2信息体地址字节数3此配置要根据主站来定，有的主站可能设为1，1，2，我们要改与主站⼀致。
三、详细报⽂分析以公共地址字节数=2，传输原因字节数=2，信息体地址字节数=3为例对⼀些基本的报⽂分析第⼀步：⾸次握⼿（U帧）发送→激活传输启动：68（启动符）04（长度）07（控制域）00 00 00接收→确认激活传输启动： 68（启动符）04（长度）0B（控制域）00 00 00第⼆步：总召唤（I帧）召唤YC、YX（可变长I帧）初始化后定时发送总召唤，每次总召唤的间隔时间⼀般设为15分钟召唤⼀次，不同的主站系统设置不同。
发送→总召唤：68（启动符）0E（长度）00 00（发送序号）00 00（接收序号）64（类型标⽰）01（可变结构限定词）06 00（传输原因）01 00（公共地址即RTU地址）00 00 00（信息体地址）14（区分是总召唤还是分组召唤，02年修改后的规约中没有分组召唤）接收→S帧：注意：记录接收到的长帧，双⽅可以按频率发送，⽐如接收8帧I帧回答⼀帧S帧，也可以要求接收1帧I帧就应答1帧S帧。
68 04 01 00 02 00接收→总召唤确认（发送帧的镜像，除传送原因不同）：68（启动符）0E（长度）00 00（发送序号）00 00（接收序号）64（类型标⽰）01（可变结构限定词）07 00（传输原因）01 00（公共地址即RTU地址）00 00 00（信息体地址）14（同上）发送→S帧：注意：记录接收到的长帧，双⽅可以按频率发送，⽐如接收8帧I帧回答⼀帧S帧，也可以要求接收1帧I帧就应答1帧S帧。
IEC104规约说明
IEC104规约由IEC101规约演化而来，一般采用网络TCP 通道，标准的端口号为2404，由IANA —互联网数字分配授权定义和确认，也可根据需要自行确定，其报文格式为：启动字符68H 定义了数据流中的起点，APDU 长度 = ASDU 的字节长度 + 4个控制字节，根据4个控制字节的内容分为三类报文：用于编号的信息传输（I 格式）、编号的监视功能（S 格式）、未编号的控制功能（U 格式）。
如下所示：高位 8 7 6 5 4 3 2 1 8 7 6 5 4 3 2 1I 格式 S 格式高位U 格式S 格式和U 格式的报文均无ASDU 部分。
发送序列号N （S ）和接收序列号N （R ）的使用与ITU —T X ．25定义的方法一致，发送方增加发送序列号而接收方增加接收序列号。
有些厂家对这两个序列号的递增没有考虑。
控制站利用STARTDT （启动数据传输）和STOPDT （停止数据传输）来控制被控站的数据传输。
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，控制站需要发送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，随后，被控站可利用IEC101中的有关ASDU 将变化数据主动上送给控制站，控制站可以在收到一个或几个被控站的报文后发送一个S 格式的报文给被控站，控制站也可以利用有关的ASDU 报文向被控站请求全数据或全电度，或向被控站下发遥控命令，或对时。
ASDU部分的格式如下：类型标识为一个字节，可变结构限定词为一个字节，传输原因可以为一个或两个字节，公共地址可以为一个或两个字节，信息体地址可以为一个或两个或三个字节，具体采用几个字节表示需要遵照通信双方的约定。
ASDU的详细内容请参考有关的IEC60870—5—101规约由于采用面向连接的TCP网络通道，在应用层可以认为报文是可靠的，因此，规约中没有对报文设置校验，基于同样的原因，规约中也不再采用IEC101的分组召唤。
IEC104规约详细讲解解析
规约特点（11）和IEC 60870-5-101 的比较
• 采用IEC 60870-5-101的平衡传输模式，通过TCP/IP协议传 输远动信息；应用层和101完全相同，是101的网络化访问。 • 保留1个启动字符，1个帧长L；删除第2个启动字符，第2 个帧长L，链路控制域（Ｃ），链路地址域（Ａ），校验 和结束字符；增加传输层所需要的4个控制字节，可以实 现启动（建立关联），停止（结束关联），测试等控制功 能（U格式），可计数的监视功能（S格式）和可计数的信 息传输功能（I格式）。 • 由于网络传输延时不确定和网络可能发生暂时性故障，采 用从毫秒到年的7个字节时标。 • 在应用功能方面，除了IEC 101的召唤1级用户数据，召唤2 级用户数据功能（链路层功能）不能使用外，其他应用功 能全部保留。
通讯特点（7）防止报文丢失和报 文重复传送
A站
APDU 发送或接收后的 内部计数器 V 状态
Ack 0 V(S) 0 V(R) 0
B站
APDU 发 送 或 接 收 后 的 内部计数器 V 状态
Ack 0 V(S) 0 V(R) 0
连接建立 U (STARTDT 激活)
U(STARTDT 确认) 数据传输激活 或 U(STARTD 生效)
APDU 发送或接收后的内 部计数器 V 状态
V(S) 0 1 2 V(R) 0 Ack 0
1
I(0,0)
S(1)
超时 t1
1
主动关闭
IEC 2796/2000
未确认的最后的 I 格式 APDU 情况下的超时
通讯特点（５）防止报文丢失和 报文重复传送
`
A站
APDU 发送或接收后的
B站
APDU 发 送 或 接 收 后 的 内部计数器 V 状态
通用版IEC104使用说明
通用版IEC104使用说明一、基本介绍通用版IEC104规约是根据IEC104通用标准而实现的，在运用配置软件DataEditor工具进行工程配置时，对每台基于通用版104通信规约的远动装置都会自动生成一个预先配置好的配置文件，配置文件名为node n.ini,文件名中的n表示该远动装置所属的节点号。
通用版IEC104规约程序是通过读取配置信息来决定数据传输的报文格式，因此通用版104通信规约是可配置的，通过更改配置可以进行不同数据类型或报文格式的数据通信。
另外，程序对数据的处理方面实行模块化设计，具有较强的通用性和可移植性。
二、使用说明1.工程配置工程配置同以往其它规约配置一样，如下图：图1 工程配置图2.配置文件配置文件（node n.ini）标准格式如下：[IEC104-CONFIG]YX_START_ADD=1;遥信起始位地址YC_START_ADD=16385;遥测量起始位地址YM_START_ADD=25601;电能量起始位地址SOE_START_ADD=4079;继电保护起始地址PARAMETER_START_ADD=20481;参数量起始位地址YK_START_ADD=24577;遥控起始位地址V ALUE_START_ADD=25089;设定值起始位地址FJT_START_ADD=26113;变压器分接头起始位地址INFO_START_ADD=26369;向子站传送二进制信息起始位地址STATE_START_ADD=26881;子站远动终端状态起始位地址COT_BYTE_NUM=2;传输原因字节数(1,2)COMMON_ADD_BYTE_NUM=2;应用服务数据单元公共地址字节数(1,2)INFO_OBJECT_ADD_BYTE_NUM=3;信息体地址字节数(1,2,3)YX_ASDU_TYPE=1;遥信标识类型BWYX_ASDU_TYPE=1;变位遥信标识类型SOE_ASDU_TYPE=30;事件标识类型YC_ASDU_TYPE=9;遥测量标识类型BHYC_ASDU_TYPE=21;变化遥测量标识类型YM_ASDU_TYPE=15;电能量标识类型,没有做带时标的YK_ASDU_TYPE=45;遥控标识类型SETV ALUE_ASDU_TYPE=48;定值设定标识类型，只要不是50(4个字节)其他都一样SETV ALUE_AUTO=1;0表示设定定值时需要有选择、执行的过程，1表示自动执行，可以不需要选择CONNECT_TIMEOUT=30;建立连接的超时(单位: s)TEST_TIMEOUT=15;应用规约数据单元的发送或者测试的超时时间(单位: s)DA TA_TIMEOUT=10;无数据报文情况下认可的超时时间(单位: s)TESTDATA_TIMEOUT=30;在长时间静止状态情况下发送测试帧的超时时间(单位: s) WSetK=12;K定值WSetW=1;W定值以上为通用版IEC104规约的标准配置，也是默认配置，每个参数附有详细注释，用户可以更需需要更改某个参数，选择需要传输的报文类型。
104协议简介与测试
起始字 68H
APDU长度（最大253） 控制域1 控制域2 控制域3 控制域4
IEC 60870-5-101和 IEC 60870-5-104定义的ASDU
104协议简介
重要参数：
❖ 超时时间： ❖ T0 建立TCP连接时的最大允许时间； ❖ T1 发送I帧或U帧后，必须在T1时间内收到确认帧； ❖ T2 收到I帧经过T2时间没有进行回复，就必须回复一条确认帧； ❖ T3 若在T3时间内没有收到任何报文，则发送报告链路测试帧；
104协议简介
常用交互流程：
6804 83000000
1000 0011
测试确认
104协议简介
S帧：
计数的监视功能类型，用于传输对站端的确认的报文，本身没有信息发送的情况。（S格式的APDU只包含 APCI，帧长6字节。） S格式的APDU的帧内容为如下6个字节：68 04 01 00 98 53 前四个字节固定，后两个字节表示接收序号。
104协议简介
数据单元标识符：
❖ ASDU公共地址（ADR）：2字节
ASDU地址为2个字节，一般作为站地址，在低版本远 动程序中，一般高字节固定为0，1~254表示站地址， 255表示全局地址 新远动程序则可支持1~65534为站地址，而65535为全 局地址。
104协议简介 信息体
案例：49 01 00（信息对象地址）01（信息体元素） 信息体地址为01 49H，在报文中低位在前，高位在后， 显示为49 01 00H 信息元素集 案例：01 40 00（信息对象地址） 00 c0 c9 44 00（信 息体元素，前四个字节为遥测值，第五个字节为品质 描述词） 信息对象时标（56位）
IEC 101(104)规约 介绍
40
1级数据－变位遥信
68 L L 68 L.C L.A A.D CS 16
01 02 14 01 04 00 01 01 00 00 不带时标的单点信息 SQ：1 元素序列；2个信息对象 传输原因：总召唤 应用层公共地址01 信息体地址：0x0004 值：合 信息体地址：0x0001 值：分
48 100 101 103
遥调 总召唤 召唤电度量 校时
0x30 0x64 0x65 0x67
20
可变结构限定词
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
SQ
Num
说明：
SQ<0>：由信息对象地址寻址的单个信息元素或元素集合。
SQ<1>：单个信息元素或信息元素同类集合的序列。 SQ<0>：每个信息体分别带有信息体地址 SQ<1>：所有信息体共用信息体地址，后续信息体地址依 次加1。
17
链路层控制域功能码（平衡模式）
启动方向 功能码和服务
<0> 复位远方链路 <1>复位用户进程 <3>发送/确认用户数据 <9>请求链路状态
从动方向 功能码和服务
<0>确认：肯定认可 <1>确认：否定认可
<4>发送/无应答用户数据 无应答 <11>响应：链路状态
18
规约应用层
0x68 Len Len 0x68 Link Control Link Address Application Data Check Code 0x16
信息体地址：0x0704 遥测值：0x640a 品质描述：00
信息对象地址：0x0705 遥测值：0x730b 品质描述：00 信息对象地址：0x0706 遥测值：0x0273 品质描述：00
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内部计数器 V 状态
Ack 0 V(S) 0 1 2 3 V(R) 0
I(2,0) 主动关闭
顺序 错误
IEC 27 95/2000
编号 I 格式 APDU 受干扰的过程
通讯特点（４）防止报文丢失和 报文重复传送
A站
APDU 发送或接收后的内部 计数器 V 状态
Ack 0 V(S) 0 V(R) 0
换机或路由器连接的多网段）
• 广域网 (X.25、FR（帧中继）、ATM（异步传
输模式） 、ISDN（综合服务数据网络） ) 基于TCP/IP的面向连接的网络服务。 IP网络本身的数据完整和安全性机制。 可采取的其他安全措施：客户端限制访问； 路由表限制访问；数据软硬件加密。
规约结构（3）- APCI控制信息
Ｒ－＞Ｍ： 6885020002 0001F8140001 000100000001 0101 01000101 01000101
000101010001010101010001010101000100 0100 I（响应总召唤，全遥信） APCI 本端发送１次Ｉ格式报文，本端发送序号＋１
规约结构 ( 6 )
S格式
编号的监视功能类型（S格式）的控制域
比特 8 7 6 0 0 5 4 3 0 2 1 1
八位位组 1 八位位组 2
接收序列号 N(R) MSB 接收序列号 N(R)
LSB
0
八位位组 3
八位位组 4
控制域第一个八位位组的第一位比 特 = 1,第二位比特= 0,定义了S格式
规约结构 ( 7 ) S格式
LSB
0
八位位组3
八位位组4
控制域第一个八位位组的第一位比特 = 0 定义了I 格 式， I格式的APDU常常包含一个ASDU.
规约结构（5）- I 格式
Ｍ－＞Ｒ : 680E000000 006401060001 0000000014 I（总召唤） APCI
Ｒ－＞Ｍ : 680E000002 006401070001 0000000014 I（总召唤确认）本端接收序号等于对端发送序号＋１
超时 t1
主动关闭
开 始 数 据 传 送 过 程
通讯特点（８）和连接有关的4个超时 时间t0,t1,t2,t3
t0：TCP连接建立的超时时间，即RTU（服务器）端进入等 待连接的状态后，若超过此时间，主站（客户）端还没有 Connect()过来就主动退出等待连接的状态；规约推荐的缺省 值为30秒。 • t1：RTU（服务器）端启动U格式测试过程后等待U格式测试 应答的超时时间，若超过此时间还没有收到主站（客户）端 的U格式测试应答，就主动关闭TCP连接；规约推荐的缺省 值为15秒。 • t2：RTU（服务器）端以突发的传送原因向主站（客户）端 上送了变化信息或以激活结束的传送原因向主站（客户）端 上送了总召唤/电度召唤结束后，等待主站（客户）端回S格 式的超时时间，若超过此时间还没有收到，就主动关闭TCP 连接；规约推荐的缺省值为10秒。 • t3：当RTU（服务器）端和主站（客户）端之间没有实际的 数据交换时，任何一端启动U格式测试过程的最大间隔时间； 规约推荐的缺省值为20秒。
起动字符 68H APDU 长度(最大, 253) 控制域八位位组 1 控制域八位位组 2 控制域八位位组 3 控制域八位位组 4 IEC 60870-5-101 和 IEC 60870-5-104 定义的 ASDU APCI APDU
ASDU
远动配套标准的APDU定义
新概念
APCI控制信息 可计数的信息传输功能－I 格式
工程实现要点（１）
•
•
•
•
主站和RTU之间使用IEC 60870-5-104规约进行通信时采 用网络传输层的可靠传输协议TCP；主站（控制侧）为 TCP客户端，RTU（被控制端）为TCP服务器端，即主 站主动进行TCP连接，而RTU被动响应TCP连接；双方 都使用固定的TCP端口号2404，该端口号已被IANA （Internet Assigned Number Authority）所确认。服务器 端和客户端都需要知道对方的IP地址，作为连接判断的 依据。 IEC 60870-5-104规约中传送原因占有2个字节，前低后高， 低字节和IEC 60870-5-101中的完全相同，高字节固定为0。 IEC 60870-5-104规约中公共地址占用2个字节，前低后高， 而在IEC 60870-5-101中公共地址只占用1个字节。 IEC 60870-5-104规约中信息体地址占用3个字节，前低后 高，而在国标101中信息体地址只占用2个地址。
IEC104规约结构
通讯特点－报文重传机制，端口号
工程实现要点
平衡传输方式典型报文序列
规约结构（1）- 模型
应用层 （101） 表示层
会话层 传输层(TCP)
app
socket
网络层(IP) 链路层
物理层
ISO参考模型
101的应用层 + TCP/IP提供的传输功能
规约结构（2）- 适用网络
• 局域网（两层交换机连接的单网段、三层交
A站
APDU 发送或接收后的 内部计数器 V 状态
Ack 0 V(S) 0 V(R) 0 1 2
B站
APDU 发 送 或 接 收 后 的 内部计数器 V 状态
V(S) 0 1 2 V(R) 0 Ack 0
I(0,0) I(1,0) S(2)
超时 t3 超时 t1
2
U (TESTFR 激活)
主动关闭
未确认的测试过程
编号 I 格式 APDU 的未受干扰过程
通讯特点（２）防止报文丢失和 报文重复传送
A站
APDU 发送或接收后的 内部计数器 V 状态
Ack 0 V(S) 0 V(R) 0 1 2 3 超时 t2 I(0,0) I(1,0) I(2,0)
B站
APDU 发 送 或 接 收 后 的 内部计数器 V 状态
IEC60875-5-104规约介绍 和报文分析
概论
• 必读文件
《中华人民共和国电力行业标准》 idtIEC60870-5-104：2002
• 技术背景
适应和引导电力系统调度自动化的发展，规范调 度自动化及远动设备的技术性能
• IEC104应用层与IEC101完全相同，是 101的网络化访问
重点内容
V(S) 0 1 2 3 V(R) 0 Ack 0
内部计数器 V 状态
Ack V(S) 0 0 V(R) 0 I(0,0) 1 2 3 1 2 I(1,0) I(2,0) I(0,3) I(1,3)
I（a, b)
1 2 4
3
a=发送 序号 b=接收 序号
I(3,2) 2 4
IEC 2793/2000
V(S) 0 1 2 V(R) 0 Ack 0
内部计数器 V 状态
Ack 0 V(S) 0 V(R) 0 1 2 I(0,0) I(1,0)
S(2)
超时 t3 2
U (TESTFR 激活)
U (TESTFR 确认)
IE C 2797/2000
未受干扰的测试过程
通讯特点（６）防止报文丢失和 报文重复传送
• R->M (SOE) : 681F100002 001E01030001 007900000110 0124 13d20a02 I（主动上报SOE）发送序号为10，接收序号为 ２． • M->R: 6804010012 00 S（确认主动上报SOE） APCI 01 0012 00 01 S格式 确认序号为12 本端发送序号不变 正常情况下对端报文中的发送序号＋１＝本端本次报 文中的接收序号
规约结构 ( ８ )
Ｕ格式
未编号的控制功能类型（Ｕ格式）的控制域
8 7 TESTFR 确认 生效 6 5 STOPDT 确认 生效 4 3 STARTDT 确认
0
2 1 1
1 八位位组 1
生效 八位位组 2
0 0
0 八位位组 3 八位位组 4
控制域第一个八位位组的第一位比特 = 1 并且第二位比特 =1 定义了U格式
通讯特点（7）防止报文丢失和报 文重复传送
A站
APDU 发送或接收后的 内部计数器 V 状态
Ack 0 V(S) 0 V(R) 0
B站
APDU 发 送 或 接 收 后 的 内部计数器 V 状态
Ack 0 V(S) 0 V(R) 0
连接建立 U (STARTDT 激活)
U(STARTDT 确认) 数据传输激活 或 U(STARTD 生效)
A站
APDU 发送或接收后的内 部计数器 状态
V(S) 0 1 2 V(R) 0 Ack 0
1
I(0,0)
S(1)
超时 t1
1
主动关闭
IEC 2796/2000
未确认的最后的 I 格式 APDU 情况下的超时
通讯特点（５）防止报文丢失和 报文重复传送
`
A站
APDU 发送或接收后的
B站
APDU 发 送 或 接 收 后 的 内部计数器 V 状态
•
通讯特点（９）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 由IANA（互联网数字分配授权）定义和 确认。
通讯特点（10）未被确认的 I 格APDU 最大数目 k 和最迟确认数目 w
规约结构 ( ９ )
Ｕ格式
• Ｍ－＞Ｒ : 6804070000 00 U STARTDT激活（生效） • Ｒ－＞Ｍ: 68040B0000 00 U STARTDT确认 • 本端发送Ｕ格式，本端发送序号保持不 变