油气技术培训_通讯协议_标准格式_20150824

1、 通讯协议介绍通讯协议介绍定义：两个设备之间进行信号或者数据传输时所规定的数据格式与通讯方式。数据格式有标准的和非标准的。 常用的标准协议有：Modbus、IEC104、CIP、Profibus、CAN总线等常用的通讯方式列举：a)串行通讯232、485、422b)以太网（10M/100M）c)卫星d)GPRS/CDMA无线网络e)GSM网络f)电话Modem通讯机制通讯机制 网络七层协议网络七层协议提供应用程序间通讯提供应用程序间通讯处理数据格式、数据加密处理数据格式、数据加密建立、维护和管理会话建立、维护和管理会话建立主机端到端连接建立主机端到端连接寻址和寻址和路由选择路由选择提供介质访问

2、、链路管理提供介质访问、链路管理比特比特流传输流传输系统架构系统架构图图- 方式一方式一系统架构系统架构图图- 方式二方式二协议转换器协议转换器CIP协议协议MODBUS协议协议Modbus协议协议 - 特点特点工业界标准的协议，很多设备都支持此协议一问一答方式支持状态量、16位整型数、32位整型数、float对设备中的寄存器数据进行读和写的功能，数据不带时间标签和品质效率高，可进行ms级读写操作协议缜密，有校验机制每个数据包不超过255个字节端口号，默认502Modbus协议协议 - 传输流程传输流程1000110002100031000410005 . . .400014000240003

3、4000440005 . . .状态寄存器(1bit) 用功能码02读保持寄存器(2 bytes) 用功能码03读阀门阀门1的状态的状态RTU、PLC控制器控制器 温度温度1阀门阀门1的就地远控的就地远控阀门阀门1的偏差报警的偏差报警泵泵1的起停的起停0V或者5V4mA或者20mA 进站压力进站压力 进站瞬时流量进站瞬时流量 进站累计流量进站累计流量 0或1 0到655350V到5V4mA到20mA上位监控系统上位监控系统status1status23status4status5 . . .analog1analog23analog4analog5 . . .阀门1的开、关、动作、错误0到65

4、535 转换成 0到100度Modbus 协议协议32位整型或者float型Modbus协议协议 - modbus_RTU和和modbus_TCP协议格式区别协议格式区别 地址（地址（1 byte）功能码（1 byte）数据（n bytes）CRC校验（2 bytes）目的地址（目的地址（2 bytes）协议id（2 bytes）长度（2 bytes）地址（1 byte）功能码（1 byte）数据（n bytes）Modbus_RTUModbus_TCP6个字节的包头Modbus协议协议 - 控制器常用的功能码控制器常用的功能码01：读线圈：读线圈状态状态 -读状态量输出的读状态量输出的“开开

5、/关关”状态状态02：读：读输入状态输入状态-读状态量输入的读状态量输入的“开开/关关”状态状态03：读保持寄存器：读保持寄存器04：读输入寄存器：读输入寄存器05：置单线圈：置单线圈06：置：置单寄存器单寄存器15：置多线圈：置多线圈16：置多寄存器：置多寄存器Modbus协议协议 - 功能码功能码01读线圈状态读线圈状态发送：发送：名称 举例（十六进制）设备的地址 11功能码 01起始地址的高位 00起始地址的地位 13读取点的数量的高位 00读取点的数量的低位 25错误校验（LRC或CRC） -接受：接受：名称 举例（十六进制）设备的地址 11功能码 01字节数 05数据（线圈27-20

6、） CD数据（线圈35-28） 6B数据（线圈43-36） B2数据（线圈51-44） 0E数据（线圈56-52） 1B错误校验（LRC或CRC） -线圈：27 26 25 24 23 22 21 20状态： 1 1 0 0 1 1 0 1 接受：接受：名称 举例 （十六进制）设备的地址 11功能码 03字节数 06数据高位（寄存器40108） 02数据低位（寄存器40108） 2B数据高位（寄存器40109） 00数据低位（寄存器40109） 01数据高位（寄存器40110） 00数据低位（寄存器40110） 64错误校验（LRC或CRC） -Modbus协议协议 - 功能码功能码03读保持

7、寄存器读保持寄存器发送：发送：名称 举例（十六进制）设备的地址 11功能码 03起始地址的高位 00起始地址的地位 6B读取点的数量的高位 00读取点的数量的低位 03错误校验（LRC或CRC） -5551100 如果寄存器40108和40109组成32位整型数，并且寄存器40108为高位，寄存器40109为低位，解析而得的值为：555*65536 +1。 如果寄存器40108和40109组成32位整型数，并且寄存器40108为低位，寄存器40109为高位，解析而得的值为：1*65536 +555。CIP ESP协议协议 - AB PLC组网架构升级组网架构升级升级升级CIP ESP协议协议

8、- 特点特点适用于Rockwell公司所有系列的AB PLC（PLC5、SLC500、RSLogix 5000）一问一答方式直接读取PLC中定义的数组数据，如16位整型、32位整型、浮点型等；批量读取。对PLC中的数组进行读和写的功能读写数据，数据不带时间标签和品质效率高，可进行ms级读写操作协议缜密，有校验机制端口号，CIP协议默认44818，ESP协议默认2222CIP ESP协议协议 - TELVENT公司的公司的SCADA系统连接系统连接AB PLC的性能表的性能表由由Rockwell公司认证公司认证Function Function DescriptionDescriptionDat

9、a Type Data Type in CIP in CIP ProtocolProtocolMethod of Method of Accessing dataAccessing dataScanScan Frequency Frequency TestedTestedType ofType of Service in CIP Service in CIPMaximum Maximum points per points per frameframeData integrity Data integrity And validation And validation MethodMethod

10、Comment Comment And NotesAnd NotesTested Tested ResultResultQuery the status Query the status valuevalueBoolTag name/Array250msSingle or Multiple points3200TCP/CRCDisplay the status of the valveCorrectForce the status Force the status valuevalueBoolTag name/Array250msSingle or Multiple points3200TCP

11、/CRCControl the valve/pump/switchesCorrectQuery analog point Query analog point value value 16 bits integerTag name/Array250msSingle or Multiple points200TCP/CRCDisplay raw valueCorrectForce analog point Force analog point valuevalue16 bits integerTag name/Array250msSingle or Multiple points200TCP/C

12、RCForce raw valueCorrectDisplay analog point Display analog point valuevalue32 bits integerTag name/Array250msSingle or Multiple points100TCP/CRCDisplay long integer valueCorrectForce analog point Force analog point valuevalue32 bits integerTag name/Array250msSingle or Multiple points100TCP/CRCForce

13、 long integer valueCorrectDisplay analog point Display analog point valuevalue32 bits IEEE floatTag name/Array250msSingle or Multiple points100TCP/CRCDisplay float numbersCorrectForce analog point Force analog point valuevalue32 bits IEEE floatTag name/Array250msSingle or Multiple points100TCP/CRCFo

14、rce float numbersCorrectIEC104协议协议 - 特点特点工业界标准的协议总召唤加逢报则报功能支持单点信息、标度化值、短浮点数对设备中的数据进行读和写的功能带时间标签和数据品质有同步时钟命令端口号，默认2404IEC6087IEC60870 - 50 - 5101101102103103104IEC104协议协议 - 规约结构规约结构 启动字符启动字符 68 H68 HAPDUAPDU长度（最大长度（最大253253） 控制域八位位组控制域八位位组1 1 控制域八位位组控制域八位位组2 2 控制域八位位组控制域八位位组3 3 控制域八位位组控制域八位位组4 4IEC10

15、1IEC101和和104104定义的定义的ASDUASDU APDU长度APCI(应用规约控制信息应用规约控制信息) APDU(应用规约数据单元应用规约数据单元)ASDU(应用服务数据单元应用服务数据单元)IEC104协议协议 - APC I控制信息控制信息的三的三种格式种格式I I格式格式可计数的信息传输可计数的信息传输功能功能S S格式格式可计数的确认功能可计数的确认功能 U U格式格式启动，停止，测试启动，停止，测试功能功能IEC104协议协议 - I I格式的控制域格式的控制域八位位组1八位位组2八位位组3八位位组4说明：说明：I I格式的格式的APDUAPDU数据包，用于总召唤、逢变

16、则报、数据包，用于总召唤、逢变则报、发送命令、同步时钟等一些数据包。发送命令、同步时钟等一些数据包。 只有只有I I格式的格式的APDUAPDU数据包中，包含数据包中，包含ASDUASDU（应用服务数据单元）。（应用服务数据单元）。IEC104协议协议 - I I格式格式的发送和接受序列号的发送和接受序列号发送方增加发送序列号，按发送方增加发送序列号，按1 1增加。增加。当发送方给接受方发送了当发送方给接受方发送了I I格式的数据包后，接受方把发送方的发送序列号加上格式的数据包后，接受方把发送方的发送序列号加上1 1做为接做为接受方的接受序列号，接受方把发送方的接受序列号作为接受方的发送序列号

17、。受方的接受序列号，接受方把发送方的接受序列号作为接受方的发送序列号。正常的传输模型，图解如下：正常的传输模型，图解如下： I I（a, b)a, b) a=a=发送序号发送序号 b=b=接收序号接收序号IEC104协议协议 - S S格式的控制域格式的控制域八位位组1八位位组2八位位组3八位位组4说明：说明：S S格式的数据包格式的数据包, ,用于收到一定量的数据包后，发送确认包。用于收到一定量的数据包后，发送确认包。举例：举例：Q :68 04 01 00 de 60Q :68 04 01 00 de 60 IEC104协议协议 - U U格式的控制域格式的控制域八位位组1八位位组2八位位

18、组3八位位组4说明：说明：U U格式的数据包，用于启动、停止、测试功能。格式的数据包，用于启动、停止、测试功能。举例举例1 1：Q :68 04 07 00 00 00Q :68 04 07 00 00 00（发送激活生效）（发送激活生效） R :68 04 0b 00 00 00 R :68 04 0b 00 00 00 （回复激活确认）（回复激活确认） 举例举例2 2：R :68 04 43 00 00 00 (R :68 04 43 00 00 00 (收到测试生效）收到测试生效） Q :68 04 83 00 00 00 ( Q :68 04 83 00 00 00 (回复测试确认回复

19、测试确认) ) 8 7 6 5 4 3 2 1TESTFRTESTFRSTOPDTSTOPDTSTARTDTSTARTDT1 11 1确认确认生效生效确认确认生效生效确认确认 生效生效 0 0 0 00 0 0 0IEC104协议协议 - 应用应用服务数据单元（服务数据单元（ASDUASDU）类型标识类型标识一个字节一个字节可变结构限定词可变结构限定词一个字节一个字节传送原因传送原因二个字节二个字节公共地址公共地址二个字节二个字节信息体地址信息体地址三个字节三个字节信息体元素信息体元素元素定义元素定义信息体时标信息体时标7个字节个字节.信息体地址信息体地址n三个字节三个字节信息体元素信息体元素

20、n元素定义元素定义信息体时标信息体时标n7个字节个字节数数据据单单元元标标识识信信息息体体IEC104协议协议 - 类型标识类型标识类型标识 :=UI81.8 := 未定义 := := 单点信息单点信息 M_SP_NA_1M_SP_NA_1 := 双点信息 M_DP_NA_1 := 步位置信息 M_ST_NA_1 := 32比特串 M_BO_NA_1 := 测量值，规一化值 M_ME_NA_1 := := 测量值，标度化值测量值，标度化值 M_ME_NB_1M_ME_NB_1 := := 测量值，短浮点数测量值，短浮点数 M_ME_NC_1M_ME_NC_1 := 累计量 M_IT_NA_1

21、:= 带状态检出的成组单点信息 M_PS_NA_1 := 不带品质描述的规一化测量值 M_ME_ND_1 := 保留 * * := := 带时标带时标CP56Time2aCP56Time2a的单点信息的单点信息 M_SP_TB_1M_SP_TB_1 * := 带时标CP56Time2a的双点信息 M_DP_TB_1 * := 带时标CP56Time2a的步位置信息 M_ST_TB_1 * := 带时标CP56Time2a的32比特串 M_BO_TB_1 * := 带时标CP56Time2a的测量值，规一化值 M_ME_TD_1 * * := := 带时标带时标CP56Time2aCP56Tim

22、e2a的测量值，标度化值的测量值，标度化值 M_ME_TE_1M_ME_TE_1 * * := := 带时标带时标CP56Time2aCP56Time2a的测量值，短浮点数的测量值，短浮点数 M_ME_TF_1M_ME_TF_1 * := 带时标CP56Time2a的累计量 M_IT_TB_1 * := 带时标CP56Time2a的继电保护装置事件 M_EP_TD_1 * := 带时标CP56Time2a的继电保护装置成组启动事件 M_EP_TE_1 * := 带时标CP56Time2a的继电保护装置成组出口信息 M_EP_TF_1 := 保留 表表 1 - 1 - 在监视方向的过程信息在监视

23、方向的过程信息IEC104协议协议 - 类型标识类型标识 表 2 在控制方向的过程信息类型标识 := UI81.8CON := CON := 单命令单命令 C_SC_NA_1C_SC_NA_1CON := 双命令 C_DC_NA_1CON := 升降命令 C_RC_NA_1CON := 设点命令，规一化值 C_SE_NA_1CON := CON := 设点命令，标度化值设点命令，标度化值 C_SE_NB_1C_SE_NB_1CON := CON := 设点命令，短浮点数设点命令，短浮点数 C_SE_NC_1C_SE_NC_1CON := 32比特串 C_BO_NA_1 := 保留在控制方向的过

24、程信息，带时标的ASDUCON := 带时标CP56Time2a的单命令 C_SC_NA_1CON := 带时标CP56Time2a的双命令 C_DC_NA_1CON := 带时标CP56Time2a的升降命令 C_RC_NA_1CON := 带时标CP56Time2a的设点命令，规一化值 C_SE_TA_1CON := 带时标CP56Time2a的设点命令，标度化值 C_SE_TB_1CON := 带时标CP56Time2a的设点命令，短浮点数 C_SE_TC_1CON := 带时标CP56Time2a的32比特串 C_BO_NA_1 := 保留IEC104协议协议 - 类型标识类型标识表

25、3 在监视方向的系统信息类型标识 := UI81.8 := 初始化结束 M_EI_NA_1 := 保留表 4 在控制方向的系统信息类型标识 := UI81.8CON := CON := 总召唤命令总召唤命令 C_IC_NA_1C_IC_NA_1CON := 电能脉冲召唤命令 C_CI_NA_1 := 读命令 C_RD_NA_1CON := CON := 时钟同步命令时钟同步命令 C_CS_NA_1C_CS_NA_1CON := 复位进程命令 C_RP_NA_1CON := 带时标CP56Time2a的测试命令 C_TS_NA_1 := 保留IEC104协议协议 - 可变可变结构限定词结构限定词

26、数目数目 ： UI71.7UI71.7 应用服务数据单元信息元素应用服务数据单元信息元素( (单个信息元素或同类信息元素组合单个信息元素或同类信息元素组合) )的数目的数目 SQ=SQ=单个或者顺序单个或者顺序 ： BS18BS18：寻址同一种类型的许多信息对象中单个的信息元素或者信息元素的集合：寻址同一种类型的许多信息对象中单个的信息元素或者信息元素的集合 ( (地址地址1+1+数据数据1+1+地址地址2+2+数据数据2+2+地址地址3+3+数据数据3+)3+)：寻址：寻址ASDUASDU单个信息对象中顺序的单个信息元素信息元素的同类集合单个信息对象中顺序的单个信息元素信息元素的同类集合 (

27、 (起始地址起始地址+ +数据数据1+1+数据数据2+2+数据数据+)+)IEC104协议协议 - 传送原因传送原因 7 6 5 07 6 5 0 P/N P/N：否定确认（：否定确认（1 1）/ /肯定确认（肯定确认（0 0） T T：试验（：试验（1 1）/ /未试验（未试验（0 0） 0: 0:未定义未定义 1: 1: 周期，循环周期，循环 2 2：背景扫描：背景扫描 3 3：突发，自发：突发，自发 4 4：初始化：初始化 5: 5: 请求请求 6 6：激活：激活 7 7：激活确认：激活确认 8 8：停止激活：停止激活 9 9：停止激活确认：停止激活确认 1010：激活终止：激活终止 2020：响应总召唤：响应总召唤T P/N 原因IEC104协议协议 - 举例举例类型标识类型标识1 1：M_SP_NA_1M_SP_NA_1 （不带时标的单点信息（不带时标的单点信息 ）可变结构限定词中，信息对象序列(SQ=0)三个字节，低位在前，高位在后信息对象地址 信息对象1IV