IEC101规约介绍

IEC870-5-101规约介绍

1.概述

本篇介绍主站和RTU之间通讯的IEC870-5-101规约，该规约有两种传输方式：平衡式和非平衡式传输，在点对点和多个点对点的全双工通道结构中采用平衡式传输方式，在其它通道结构中只采用非平衡式传输方式。平衡式传输方式中101规约是一种“问答+循环”式规约，即主站端和子站端都可以作为启动站；而当其用于非平衡式传输方式时101规约是问答式规约，只有主站端可以作为启动站。

2.帧格式简单说明

2.1固定帧长格式

2.2可变帧长格式

2.3长度L

长度L包括控制域、地址域、用户数据区的字节数，为二进制数。

2.4控制域（C）的定义

RES：备用

PRM：启动报文位 =0：从动站,报文为确认报文或响应报文。

=1：启动站，报文为发送或请求报文。

FCB：帧计数位： 启动站向从动站传输

启动站向从动站传输新一轮的发送/确认、请求/响应服务

时，将前一轮FCB取相反值。

FCV：帧计数有效位 ：启动站向从动站传输

=0：表示FCB变化无效。

=1：表示FCB变化有效。

ACD：要求访问位 ：主站做从动站时ACD位无实际意义，ACD=0。

子站做从动站时ACD=0：表示子站无1级用户数据；

ACD=1：表示子站有1级用户数据，希望向主站传输。

DFC：数据流控制位：从动站向启动站传输

=0：表示子站可以继续接收数据。

=1：表示子站数据区满，无法接收新数据。

功能码（D3—D0）：功能码范围为0—15（00H—0FH）。

2.5链路地址域

链路地址域为子站站址。

2.6帧检验和

帧检验和是控制、地址、用户数据区所有字节的算术和（不考虑溢出位即256模和）。

2.7 应用服务数据单元结构

类型标识 数据单元类型

可变结构限定词

传送原因

传送原因

数据单元标识符 应用服务数据单元公共地址

应用服务数据单元公共地址

信息对象地址

信息对象地址 信息对象标识符

信息对象地址

信息元素集

信息体1

时标3个八位位组 ms至 min

应用 或

服务 时标7个八位位组 ms至年 信息对象时标

数据

单元

信息对象 n

每个系统任选

每个应用服务数据单元中可变

在监视方向上的过程信息

类型标识＝TYPE IDENTIFICATION：＝UI8[1..8]<0..44>

<1> ：= 未定义

<2> ：= 单点信息 M_SP_NA_1

<3> ：= 带时标的单点信息 M_SP_TA_1

<4> ：= 双点信息 M_DP_NA_1

<5> ：= 带时标的双点信息 M_DP_TA_1

<5> ：= 步位置信息 M_ST_NA_1

<6> ：= 带时标的步位置信息 M_ST_TA_1

<7> ：= 32比特串 M_BO_NA_1

<8> ：= 带时标的32比特串 M_BO_TA_1

<9> ：= 测量值, 规一化值 M_ME_NA_1

<10> ：= 测量值，带时标的规一化值 M_ME_TA_1

<11> ：= 测量值, 标度化值 M_ME_NB_1

<12> ：= 测量值, 带时标的标度化值 M_ME_TB_1

<13> ：= 测量值, 短浮点数 M_ME_NC_1

<14> ：= 测量值, 带时标的短浮点数 M_ME_TC_1

<15> ：= 累计量 M_IT_NA_1

<16> ：= 带时标的累计量 M_IT_TA_1

<17> ：= 带时标的继电保护设备事件 M_EP_TA_1

<18> ：= 带时标的继电保护设备成组启动事件 M_EP_TB_1

<19> ：= 带时标的继电保护设备成组输出电路信息 M_EP_TC_1

<20> ：= 带变位检出的成组单点信息 M_PS_NA_1

<21> ：= 测量值, 不带品质描述词的规一化值 M_ME_ND_1

<22..29> ：= 为将来兼容定义保留

<30> ：= 带CP56Time2a时标的单点信息 M_SP_TB_1

<31> ：= 带CP56Time2a时标的双点信息 M_DP_TB_1

<32> ：= 带CP56Time2a时标的步位置信息 M_ST_TB_1

<33> ：= 带CP56Time2a时标的32比特串 M_BO_TB_1

<34> ：= 带CP56Time2a时标的测量值, 规一化值 M_ME_TD_1

<35> ：= 带CP56Time2a时标的测量值, 标度化值 M_ME_TE_1

<36> ：= 带CP56Time2a时标的测量值, 短浮点数 M_ME_TF_1

<37> ：= 带CP56Time2a时标的累计量 M_IT_TB_1

<38> ：= 带CP56Time2a时标的继电保护设备事件 M_EP_TD_1

<39> ：= 带CP56Time2a时标的继电保护设备成组启动事件 M_EP_TE_1

<40> ：= 带CP56Time2a时标的继电保护设备成组输出电路信息 M_EP_TF_1

<41..44> ：= 为将来兼容定义保留

在控制方向的过程信息

类型标识=TYPE IDENTIFICATION：=UI8[1..8]<45..69>

CON<45>：= 单点命令 C_SC_NA_1

CON<46>：= 双点命令 C_DC_NA_1

CON<47>：= 步调节命令 C_RC_NA_1

CON<48>：= 设定值命令, 规一化值 C_SE_NA_1

CON<49>：= 设定值命令, 标度化值 C_SE_NB_1

CON<50>：= 设定值命令, 短浮点数 C_SE_NC_1

CON<51>：= 32比特串 C_BO_NA_1

<52..69> ：= 为将来兼容定义保留

在监视方向的系统命令

类型标=TYPE IDENTIFICATION=：=UI8[1..8]<70..99>

<70> ：= 初始化结束 M_EI_NA_1

<71..99>：= 为将来兼容定义保留

在控制方向的系统命令

类型标识=TYPE IDENTIFICATION：=UI8[1..8]<100..109>

CON<100>：= 总召唤命令 C_IC_NA_1

CON<101>：= 计数量召唤命令 C_CI_NA_1

CON <102>：= 读命令 C_RD_NA_1

CON<103>：= 时钟同步命令 C_CS_NA_1

CON<104>：= 测试命今 C_TS_NA_1

注：在控制方向标上(CON) 的应用服务数据单元是被确认的应用服务,在监视方向形成镜像,但传送原因

不同. 这些镜像的应用服务数据单元用来作为肯定/否定认可(验证) 。传输原因在7.2.3中定义 。

CON<105>：= 复位进程命令 C_RP_NA_1

CON<106>：= 延时获得命今 C_CD_NA_1

<107..109>：= 为将来兼容定义保留

3.非平衡式传输—即主站作为启动站的各种报文

3.1 主站的询问顺序

对于点对点和多个点对点的通道结构，主站或子站复位后首先进行初始化，总召唤和时钟同步后系统转入正常，然后在循环召唤2级用户数据的序列中定期插入按照分组召唤方式和按顺序收集各组数据进行召唤。在子站回送的报文中如果ACD=1，则立即收集1级用户数据，1级用户数据收集完后，转向上述循环询问过程，此种循环召唤过程可以被中断，如被召唤电度、遥控等。

3.2复位远方链路报文

主站复位远方链路帧（C_RL_NA_1 ACT）

子站确认帧（M_RL_NA_1 CON）

3.3请求远方链路状态报文

主站请求远方链路状态帧（C_RQ_NA_1 LNKREQ）

子站响应帧（M_RQ_NA_1 LNKRES）

功能码定义如下： 1=链路忙（01H）

14=链路服务未工作（0EH）

11=链路完好（0BH）

15=链路服务未完成（0FH）

3.4复位远动终端（RTU）报文

主站发送复位远动终端报文（C_RP_NA_1 ACT ）

子站确认帧（C_RP_NA_1 ACTCON）

3.5链路测试

主站发送链路测试命令帧(C_TS_NA_1 ACT)

子站链路测试确认帧(C_TS_NA_1 ACTCON)

3.6主站总召唤

3.6.1主站总召唤命令

主站总召唤命令帧（C_IC_NA_1 ACT）

3.6.2子站总召唤应答

主站向子站进行的总召唤功能是在初始化以后进行，或者定期进行总召唤。总召唤时请求子站传送所有过程变量的实际值。主站发送总召唤命令（C_IC_NA_1 ACT）后，子站向主站发送总召唤命令的镜象（C_IC_NA_1 ACTCON）确认。如果是肯定确认，则其传送原因为激活确认（7），如果是否定确认，则其传送原因为停止激活确认（9）。随后向主站发遥测帧、遥信帧和变压器分接头帧、子站远动终端状态帧和水位帧，子站的数据全部传送完后向子站发送总召唤结束帧。

子站确认帧（C_IC_NA_1 ACTCON）

子站发送不带品质遥测帧（M_ME1_NA_1 CYCLIC）

遥测值说明：每个遥测量2个字节，D15为符号位。

假设遥测信息体地址范围：701H—900H。

子站发送带品质单点遥信帧（M_SP_NA_1 CYCLIC）

不带时标遥信字格式：每个遥信1个字节。

说明：SPI遥信状态： D0=0：分

=1：合

IV、NT、SB、BL：DF1331程序中各项品质均为0。

假设遥信信息体地址范围：1H—400H。

子站发送总召唤结束帧（M_IC_NA_1 ACTTERM）

3.7召唤某一组数据

在总召唤过程中如果某一组数据没有被主站接收到，在总召唤结束后，主站向子站召唤没有收到的那一组。

主站召唤某一组数据的发送帧(C_IC_NA_1 CYCLICACT )

子站收到召唤某一组数据的命令帧后，按照命令码限定词（21—28：为遥信帧1—8组；29—36：为遥测帧9—16组）确定发送遥测帧（M_ME1_NA_1 CYCLIC LPDU 21）或者遥信帧（M_SP_NA_1 CYCLIC LPDU 1）（区别在：发送原因为21—36。）。如果1帧发不完，分成数帧发送。

3.8对钟

主站时钟同步发送帧（C_CS_NA_1 ACT）

说明：

IV=0：时间有效；IV=1：时间无效

SU=0：标准时间；SU=1：夏时制

子站时钟同步确认帧（C_CS_NA_1 ACTCON）

3.9召唤1级用户数据

3.9.1主站召唤

主站召唤1级用户数据发送帧（C_P1_NA_1）

3.9.2子站应答

1级用户数据分别为变位遥信、子站初始化结束报文和由读数命令所寻址的信息体数据，若存在1级数据分别向主站发送，不存在1级数据时发送的无所请求数据帧。

3.9.2.1 子站发送带单点遥信状态变位帧（M_SP_NA_1 SPONT）

传送原因 =11：远程命令引起的发送信息

3.9.2.2 子站初始化结束报文的响应帧（M_EI_NA_1）

*初始化原因COI的格式：

说明：

UI：0—当地电源开关合上；1—当地手动复位；2—远方复位

BS：0—未改变当地参数的初始化；1—改变当地参数的初始化

3.9.2.3子站发送由读命令形成的1级用户数据帧（M_DATA_NA_1 SPONT）

当信息体地址为：1H—400H时, 子站发送遥信信息帧

当信息体地址为：701H—900H时,子站发送遥测信息帧

当信息体地址为：C01H—C80H时,子站发送电能脉冲计数量信息帧

3.9.2.4子站的状态变化响应帧

3.9.2.5 子站没有1级数据时发送的无所请求数据帧（M_NV_NA_1 ）

3.10主站召唤2级用户数据

2级数据包括变化的遥测量、变压器分接头变化和SOE。

3.10.1主站召唤2级数据

主站召唤2级用户数据发送帧（C_P2_NA_1）

3.10.2子站应答

3.10.2.1子站有1级数据时，无论是否存在2级数据均发送无所请求数据的确认帧（M_NV_NA_1 ）

无所请求数据的确认帧（M_NV_NA_1 ）

3.10.2.2 若子站无1级数据与2级数据时，子站以单个字符E5H回答。

3.10.2.3若子站只有2级数据，则依次向主站发送二级数据。

（1）子站发送不带品质遥测数据变化响应帧（M_ME_ND_1 SPONT）

遥测值说明：每个遥测量2个字节，D15为符号位。

遥测信息体地址范围：701H—900H。

（2）子站发送单点信息事件顺序记录帧分为短时标(无年月日时)和长时标（带年月日时)两种格式：（M_SP_TA_1 LPDU 2）

a:短时标格式

单点信息事件顺序记录帧（短时标格式）

遥信字格式：每个遥信1个字节。

说明：SPI遥信状态： D0=0：分

=1：合

IV、NT、SB、BL：DF1331程序中各项品质均为0。

遥信信息体地址范围：1H—400H。

b:长时标格式*

单点信息事件顺序记录帧（长时标格式）

说明：长时标格式为东方电子的自行规定，只用于本公司产品之间的通信。

3.11读数据过程

主站读子站某个数据时，发送读数据命令（C_RD_NA_1 ACT）；子站收到后，以其镜象命令（M_CON_NA_1）向主站回答，并将有关数据变为1级用户数据主动向主站发送(M_DATA_NA_A SPONT)。

主站读命令发送帧（C_RD_NA_1 ACT）

根据信息体地址的不同，子站将确定发送的1级用户数据是遥测、遥信、电度等。

范围如下：1H—400H：召唤遥信

701H--900H：召唤遥测

C01H—C80H：召唤电度

子站发送的读命令确认帧（M_CON_NA_1 ）

3.12遥控操作过程

遥控操作过程：选择（预置）—确认（返校）—执行/撤消—执行/撤消 确认。

主站发送遥控命令帧（预置/执行）（C_DC_NA_1 ACT）

假设遥控信息体地址范围：B01H—B80H。

遥控命令限定词格式：

说明：S/E：=0 ：执行

=1 ：选择（预置）

DCS =0 ：不允许

=1 ：分

=2 ：合

=3 ：不允许

QU : 暂未应用，缺省为0。

子站发送遥控命令确认帧（预置/执行）（C_DC_NA_1 ACTCON）

主站发送遥控撤消命令帧（C_DC_NA_1 DEACT）

子站发送遥控撤消命令确认帧（C_DC_NA_1 DEACTCON）

3.13升降操作过程

升降操作过程：选择——确认——执行/撤消——确认。

升降命令与遥控命令基本相同，区别：类型标识47（2FH）

升降命令限定词格式：

说明： S/E：=0 ：执行 ；1 ：选择（预置）

RCS =0 ：不允许；1 ：降一步；2 ：升一步；3 ：不允许

QU : 暂未应用，缺省为0。

3.14设点过程

设点过程：设点命令——确认，即遥调执行-遥调执行确认。

主站发送设点命令帧（C_SE_NA_1 ACT）

设点信息体地址范围：B81H—C00H。

设定值说明：最高位一般为0。

设点命令限定词格式：

说明：S/E：=0 ：执行 ；1 ：选择（我国应用中不采用）

QL ：暂未应用，缺省为0。

子站发送设点命令确认帧（C_SE_NA_1 ACTCON）

3.15主站召唤电能脉冲计数量过程

主站发送冻结和召唤电能脉冲计数帧（C_CI_NA_1 ACT LPDU 101）,子站收到命令后将累计量冻结，向主站发送确认帧（C_CI_NA_1 ACTCON LPDU 101），后依次发送电能脉冲计数量的帧（M_IT_NA_1 CYCLIC LPDU 15）,最后发送电能脉冲计数量结束帧（C_CI_NA_1 ACTTERM LPDU 101）。如果电能脉冲计数帧中的某一帧没有被主站收到，等待子站传送完电能脉冲计数结束帧后，再召唤没有收到的那一帧。

主站发送冻结和召唤电能脉冲计数量帧（C_CI_NA_1 ACT）

命令限定词结构QCC：

说明：RQT：=1 ：请求计数量第1组

=2 ：请求计数量第2组

=3 ：请求计数量第3组

=4 ：请求计数量第4组

=5 ：总的请求电度量

FRZ：=1 ：冻结不复位

子站发送冻结和召唤电能脉冲计数量确认帧（C_CI_NA_1 ACTCON）

子站发送电能脉冲计数量帧（M_IT_NA_1 CYCLIC）

假设电能计数量信息体地址范围：C01H—C80H。

顺序记号格式：

SQ = 0—31；为组内序号。

IV、CA、CY：缺省为0。

子站传送电能脉冲计数量的结束帧：电能脉冲计数量传送结束后向主站发送此帧，帧格式（C_CI_NA_1 ACTCON ）。

子站传送电能脉冲计数量的结束帧（C_CI_NA_1 ACTCON ）

主站召唤某一组电能脉冲计数量请求帧（C_CI_NA_1 ACT）

子站发送电能脉冲计数量帧（M_IT_NA_1 CYCLIC）

传送原因=38（26H）响应第1组计数量召唤；39（27H）：第2组；40（28H）：第3组；41（29H）：第4组。

3.16向子站设置参数

向子站设置参数，遥测量的变化超过规定的参数就形成2级数据。

主站向子站设置参数的发送帧（P_ME_NA_1 SEND）

假设信息体地址范围：901H—B00H，遥测顺序为遥测的实际地址。

遥测参数限定词格式QPM：

说明：KPA=参数种类

0 ：未用；1：门限值；2：滤波系数；3：遥测下限值；4：遥测上限值；其它：未使用。

LPC =当地参数改变

0：未改变；1：改变

POP=参数在运行

0：运行；1：未运行

参数值：根据参数限定词QPM来判定参数为门限值/滤波系数/上、下限值。

子站向主站回送设置参数的响应帧（P_ME_NA_1 CON）

子站发完设置参数的确认帧后，参数立即工作。

3.17参数激活

主站向子站的参数激活命令帧（P_AC_NA_1 ACT）

参数激活限定词QPA：

1：激活/停止激活前一次装载的参数（信息体地址为0）；

2：激活/停止激活被寻址的信息体地址的参数，信息体地址为0X901+遥测顺序；

3：激活/停止激活被寻址的信息体地址的持续循环传送或周期传送；

其它：未使用

子站向主站发送的参数激活确认帧 （P_AC_NA_1 ACTCON）

4平衡式传输

平衡式传输除具有非平衡式传输的各种报文外，在特定情况下子站还可以作为启动站，主动向主站发送报文。

4.1子站在以下五种情况下做为启动站，主动向主站发送报文

4.1.1子站存在1级用户数据，例如：发生遥信变位、由主站读命令形成的数据、远动终端状态发生变化和子站初始化完成，向主站发送相应帧，主站以确认帧或忙帧回答；

4.1.2在主站忙帧的情况下，子站向主站请求链路状态，主站以响应帧回答链路状态；

4.1.3按照一定时间间隔，子站主动向主站传送循环数据，包括遥测、遥信和电度量，主站不需回答子站，传送的周期由子站的参数确定；

4.1.4子站长时间没有收到主站数据或接收后长时间连续检出差错的情况下，子站主动传送2级用户数据，即变化的遥测量和SOE，主站不需回答子站；

4.1.5子站或主站初始化。

4.2子站与主站之间的报文格式

4.2.1 向主站主动发送1级、2级用户数据和电度值

子站发送各种用户数据的帧格式与非平衡式传输的帧格式基本相同，只是控制域字节为：

如果帧类型为发送/确认帧，则主站的应答报文有两种可能：收到子站报文发送确认帧，主站忙发送忙帧。否则主站不做回答。

主站向子站发送的确认帧 （C_CDN_NA_1）

主站向子站发送的忙帧 （C_BY_NA_1）