IEC101规约介绍完整

1101规约概述

1．1101规约的内容

IEC870－5－101是针对IEC870－5基本标准中的FT1．2异步式字节传输帧格式，对物理层、链路层、应用层、用户进程作了大量具体的规定和定义。

1．2FT1．2帧格式

FT1．2帧格式有可变帧长及固定帧长两种，这两种格式如图1所示：

FT1．2可变帧长格式用于主站向子站传输数据或由子站向主站传输数据；FT1．2固定帧长格式用于子站回答主站的确认报文或主站向子站的询问报文。

本标准使用的参考模型源出于开放式互联的ISO—OSI参考模型，但由于远动系统在有限的传输带宽下要求短的反映时间，故本标准采用性能结构（EPA）———模型2。这种模型仅用三层，即物理层、链路层、应用层，其模型如图2所示。1．3物理层、链路层、应用层1．3．1物理层

物理层是OSI模型的第1层，其任务是使网络内两实体间的物理连接，按位串行传送比特流，将数据信息从一个实体经物理信道送经另一个实体，向数据链路层提供一个透明的比特流传送服务。因此，物理层接口和协议应考虑如下问题：

a）机械方面，应考虑插接器的尺寸、引线数目和排列；

b）电气方面，要考虑信号的波形和参数，如多少伏电压代表“1”和“0”，一个bit占多少毫秒；

c）功能方面，要考虑每一条线路的作用和操作要求，比如是数据电路、控制电路还是时钟电路；

d）过程方面，主要考虑利用接口传送比特流的整个过程和执行的先后顺序，比如怎样建立和拆除物理线路的连接，是全双工还是半双工操作。

具体到101规约，对物理层的规定选自ISO和ITU－T标准，该标准支持下述网络结构，包括点对点、多个点对点、多点星形、多点共线、多点环形等。电气特性方面，对于非平衡式转接电路采用V．24／V．28，而平衡式转接电路则采用X．24／X．27。

1．3．2数据链路层

数据链路层是OSI的第2层，其主要任务是将一条原始传输线路转换为对网络来说是无错的传输线路。因此，它必须将输入数据分成数据块（帧），并依次传递各帧和处理由接收端发回的应答帧，解决了数据链路连接的建立、维持和释放；在链路上实现帧的同步或异步传输；差错控制与恢复；流量控制等一系列问题。本标准采用的链路传输规则，是由启动站向从动站触发一次传输服务，或者成功完成，或者报告产生差错，之后才能开始下一轮的传输服务，即所谓的窗口尺寸为1，链路服务级别为三级，如表1所示：数据通信由服务原语及通信站之间的界面传送，图3为无差错的传输过程，表示基本链路服务的服务原语和传输过程之间的关系。服务原语是在服务用户和链路层之间的界面传送，而传输过程是指通信站之间的链路传输过程。1．3．3应用层

应用层是OSI参考模型的最高层，它为用户提供服务，是OSI用户的窗口，并为用户提供一个OSI的工作环境，即为访问OSI的应用进程提供手段。应用层的功能包括由程序执行的功能和操作员执行的功能、应用层的服务与其他服务不同，它的服务直接提供给应用进程。当然，它提供的全部服务必定是应用进程直接能够接受的服务。

以上简单概述了101规约的帧格式及其各层的功能。下面，我们详细分析101规约中子站端与主站通信的工作过程，以使大家对101规约的基本应用功能有一个大概的了解。

2101规约应用实例

采用101规约的主站与厂站端设备进行通信时，主站的工作流程是MS（主站）—请求链路状态—复位远方链路—总召唤—时间同步—召唤1级用户数据—进行遥控—时间同步—召唤2级用户数据—召唤分组YX—召唤分组YC。

2．1请求链路状态

主站链路层向子站链路层发送“请求链路状态”，若子站链路层工作，则向主站以“链路状态”响应，若子站不回答，主站则多次向子站链路层发送“请求链路状态”。

2．2复位远方链路

主站链路层为了和子站链路层的帧计数位状态保持一致，向子站链路层发送“复位远方链路”。子站链路层收到此链路规约数据单元后，则将帧计数位（FCBc）置零，并以主站链路层发送的链路规约数据单元的镜象作为确认，此时，两端的帧计数位状态一致，主站就进行总召唤。

2．3总召唤（类型标识64H）

向子站进行总召唤功能是在初始化以后进行，或者是定期进行总召唤，以刷新主站的数据库，主站的应用功能向主站的链路层发送总召唤的请求原语，子站链路层接收后向子站应用功能发送总召唤的指示原语，子站链路层向链路发送总召唤命令的镜象确认。然后，子站的应用功能就连续地以总召唤的信息内容按组地组成被召唤的信息的请求原语，向子站链路层传送，子站链路层向链路发送响应帧，向主站传送。传送的内容包括子站的遥信、遥测、步位置信息、BCD码（水位）、子站远动终端状态等，并将它们分组。其各组的安排分别是第1组～第8组为遥信信息；第9组～第12组为遥测；第13组为步位置信息；第14组为BCD码；第15组为子站远动终端。

遥测量共分4组，其各组信息体的地址如下：第9组为701H～720H；第10组为781H～7a0H；第11组为801H～820H；第12组为881H～8a0H。每组的遥测量个数均不超过32个。

遥信量前4组的信息体起始地址如下：第1组为1H；第2组为81H；第3组为101H；第4组为181H。以上每组的遥信个数均不超过128个。

2．4时间同步（类型标识67H）

由于子站的时钟必须与主站时钟同步，以便为时标的事件或信息体提供正确的时标或日历。因此，无论是初始化以后或是定期再同步，时钟同步均由主站启动，由主站的应用功能向链路层传送时钟同步命令的服务原语，链路层向链路发送时钟同步链路规约数据单元。子站链路层收到后，立即向子站应用功能发送时钟同步命令的指示原语。子站应用功能将接收的链路规约数据单元内的时间值写入子站的时钟；然后，子站向链路层发送时间报文的请示原语，子站链路层通过链路向主站发送时钟同步的确认帧。

这样，时间同步发送帧和确认帧使子站与主站实现时间同步，同时，使子站当地实现日历钟，使打印和事件顺序（SOE）有日期。

2．5召唤1级用户数据

主站收到时间同步的确认帧之后，就准备开始询问1级用户数据。所谓1级用户数据是指变位YX，由读数命令所寻址的信息体的数据、子站初始化结束、子站状态变化，而相应地，2级用户数据则是指超过门限值的YC、子站改变下装参数，水位超过门限值、变压器分接头变化、事件顺序记录数据和带时标的其他量。

主站是否执行询问1级用户数据，还要根据总召唤回送的响应帧中ACD是否为1，如果ACD＝1，主站立即向该站召唤1级用户数据，其中ACD为子站→主站中控制域的D5位，即要求访问位，否则，则执行下一步功能。

2．6遥控（类型标识2eH）

101规约的遥控是采用返送校核方式，即其遥控命令是采用选择和执行命令的过程。其命令格式如下：其中S／E＝1时，进行遥控选择；S／E＝0时，则进行遥控执行，而QU则代表用于被寻址的控制功能的属性。这些属性在被控站事先定义而不由控制中心来选择。DCS为双点遥控状态。我们采用的控制方式为两个继电器控制一个开关。这两个继电器分别代表合闸及跳闸继电器，只有当合闸继电器动作时，才能控制开关合闸；当跳闸电器动作时，开关则跳闸。具体定义如表2。

当进行遥控时，由产站应用功能向主站链路层发送选择命令的请求原语。主站链路层向链路发送双位选择命令。子站链路层收到命令后，向子站应用功能发送选择命令的指示原语；子站应用功能将命令中选择的对象和性质送到相应的硬件，经过校核，形成由主站发来命令的镜象，向子站链睡发送选择响应原语，子站链路层向链路发送双位选择命令的确认帧。主站链路层发送双位选择命令的确认帧。主站链跳层收到确认帧后，向子站的应用功能发送选择信息的确认原语。主站应用功能经过检查确认帧的命令对象和性质正确无误后向链路层发送招待命令的请示原语，向链路发送执行命令帧。子站链路层接收以后，向子站的应用功能发送执行命令帧。子站链路层接收以后向子站的应用功能发送执行命令的指示原语，应用功能就执行控制命令并向链路层发送执行命令的响应原语，子站链路层就向链路发送执行命令的确认帧。主站在完成遥控任务后（假如有遥控任务的话），则又进行时间同步。这里就不再说明。须注意的是：假如主站在执行遥控的过程中，子站有遥信变位，则主站应中止遥控任务而用1级用户数据命令去召唤子站，让主站端有关人员了解电网的最新情况，再决定是否重新执行遥控命令。总而言之，遥信优先遥控是一条原则。

2．7召唤2级用户数据

主站询问多子站的2级用户数据是其经常的询问过程。如果子站有2级数据，则向主站传送如下5种测量和状态变化帧：

a）遥测数据变化帧；

b）不带品质描述的遥测数据变化响应帧；

c）带时标的遥测数据变化响应帧；

d）变压器分接头变化响应帧；

e）BCD码响应帧。事件顺序记录也用2级用户数据帧进行召唤。在2级用户数据中，越过门限的遥测值的优先级最高，优先传送。主站在完成询问2级用户数据后，就开始召唤遥测、遥信的第1组数据。须注意的是对于主站而言，若长时间没有和某一子站通信，则要进行询问对方链路状态、复位远方链路状态，进行总召唤和时间同步的工作。

3结束语

a）通过对一个实际运行的厂站端设备与主站的通信过程进行了分析，也许大家对101规约已有了大体的了解。但由于IEC870－5－101（基本远动任务的标准）是一个内容涵盖比较广，对物理层、