从零开始理解IEC104协议之三——主要过程中的一些技术细节

⑴、遥信

        遥信数据格式一般为——当总召唤时，使用不带时标的全遥信报文，而其它情况下一律只使用带时标的遥信报文。

        当主站收到SOE信息后应能自动产生COS信息。

        遥信报文常见问题如下：1、遥信报文丢失；2、遥信报文的前一帧报文丢失，导致序列号校验出错，主站丢弃此遥信报文，3主站的确认报文丢失。

        1、2的处理方式为主站关闭通道重连，重连后执行初始化及总召唤过程，之后将从站中缓存的遥信数据重新上送，直到收到主站的S帧后才清除缓存数据。

        发生3时，其流程为从站将继续发送剩下的数据，直到K值等于12后停止发送。此时等待t1，t1超时后，执行1、2的处理方式。

        双点遥信采用同一状态点的分闸和合闸信息的组合表示该点状态，因此比单点格式具有更高的可靠性。但是如果对分闸和合闸状态的变化检测不完全同步就可能会出现短暂的中间状态，可以通过延迟采样来过滤掉中间状态。

⑵、遥控

        这里主要分析选控的相关细节。

Ⅰ、遥控选择阶段（遥控返校）

        遥控选择过程可被中断，遥控选择及选择确认报文间的间隔时间受到超时控制，最大不得超过60s。

        当从站处于遥控选择状态，不再接受任何遥控选择指令，返回否定确认。

        只有处于初始状态才能进行遥控选择。当同一个遥控点号选择之后再次接收到选择命令应当认为指令错误并恢复到未选择之前的初始状态，重新等待新的遥控选择指令开始新的遥控流程。

        遥控选择之后应该在规定的时间（默认60s）内接收到遥控执行或者遥控撤销命令，如果超时未收到遥控执行或撤销命令则选择状态失效，恢复到未选择之前的初始状态。

Ⅱ、遥控执行阶段/遥控撤销阶段

        遥控执行过程不可中断。执行及执行确认，撤销及撤销确认的报文间的间隔时间同样受到超时控制，默认时间同样为60s。

        只有选择成功状态才能进行遥控撤销或执行，遥控撤销或执行成功后恢复到初始状态。执行命令的确认代表是操作的启动，而非操作的结束。

Ⅲ、正常选控过程的总结

        综上，同一点号只能执行一次遥控选择、撤销或执行操作。遥控选择和执行命令在以下情况才可重复发送：

        1、选择命令已被执行，并发出了执行命令，且得到了该点的状态变位信息；

        2、在任何时候发生了命令与命令确认间的超时；

        3、发生了否定命令确认；

        4、选择和执行命令已被终止；

    下面谈下在工程实际中，往往会出现的情况：

        在实际中，主站可以设置多任务同时执行，允许操作员同时进行同一装置多个点的遥控。在出现通道的延迟或者从站的命令处理较慢时，如果操作员在等不及的情况下可能在发出某点控制命令后，再次点击发送该点控制命令。这就造成短期内装置收到两个或更多的遥控命令，在104规约里对其处理方式做出了严格规定，上文中也有提到。而在实际中，很多厂家不会严格执行标准，比如 对旧命令做否定认可或者不对新的命令做任何应答。由于应答过程不完整，有可能还会存在一些互操作的麻烦，在实际工作中注意甄别。

        在实际中，某些从站不能设置超时选择时间，这在通道不稳定的情况下是非常不安全的。例如主站某选择命令成功后发出执行命令，在网络或通道传输延迟的情况下，等该命令到达从站时，由于其传输时间已经超过了主站自身对该命令进程设置的超时时间而被主站取消，而从站却依然执行了该命令。这种执行的结果并不是主站所预期的，因此现场运行时很有可能造成一些危险。

Ⅳ、针对不可控点的遥控处理机制

        这种情况在控制站与被控站的信息点表配置不匹配时可能会出现，那么被控站（装置）应该能对所控点的类型和状态进行判断，如果在装置上未配置该信息点或该地址不属于控制点，则应向控制站做相应的符合规定的应答，如104规约中规定可采用传输原因COT=47（未知的信息对象地址） 或COT=7（P/N位＝1，否定确认）。在测试中，有些厂家或者不应答，或者一律做肯定确认却不做任何实际处理，都是不恰当的。这样做的后果是让监控主站或调度站误以为传输通道出现问题而重发命令，或者干脆以为现场装置出了故障，最后造成不必要的麻烦。

⑶、遥测

        遥测数据格式一般为——总召唤不带时标且信息体地址需连续，越死区遥测则采用带长时标的格式。

        也可采用循环数据的方式传输遥测，循环传输可被中断。

        遥测传输总是传输最新的实时数据，越死区遥测也是一样。

        当模拟量监测点设定为4~20mA输入后一旦出现该测点输入电流小于4mA时（变送器输出开路或辅助电源丢失），应保留前一次有效数据传输给控制站，并在其品质描述词中定义为数据无效和溢出。

        如果遥测，如果采用归一化格式，需要进行工程值的转换，当测量回路参数发生变化时，就需要调整转换系数；如果采用标度化或短浮点数格式，则可以直接传送工程值，无需转换。

        另外工程量大小，系统精度（小数点位数越多）可以影响遥测精度，另外如采用归一化值，增大满码值也有提升精度的效果。

⑷、遥脉

        在通道故障情况下，从站应能根据事先预定的采集周期，在间隔每1、5、15分钟进行自动冻结遥脉值，并将时标和遥脉值一起存入缓存。由于涉及到电费结算，缓存需要保证存储一定时间的遥脉值。

⑸、事件

        越死区值的遥测值传输按事件处理。事件发生时，优先传输遥信变位，后传输越死区变化遥测（其传输的永远是最新数据）。

        从站需要一个缓存空间用于收集从站尚未来得及传输的事件。所有事件必须得到主站的确认（上送传送原因为突发的报文后，要收到主站S帧确认，才能够视为主站确认），否则将事件进行缓存，缓存遥信条数不超过256条，超出256条遥信则循环覆盖最早的遥信数据，待通信恢复正常后重新上送未被确认的事件，未被确认的事件应该在通信重新建立链路后重复上送，直到被确认才清除缓存遥信。如果终端掉电重启后则事件清空，无需再补充上送。

⑹、总召唤

        总召唤（非初始化）可被中断，但总召唤（初始化）不可中断。

⑺、参数下装

        对遥测对象进行死区值的设定，是主站与从站通信流量控制的有效途径，一般用参数下装的功能完成。

        参数下装，可以作为操作员命令发向被控站。这些参数通过可行性检查后被立即激活并作为当前运行的有  效值。

        参数下装报文，无论是肯定认可或否定确认，回答主站的确认报文总是指出当前运行的有效参数。

        新参数在从站装置重启后依旧有效。

⑻、异常状态

1、数据传输溢出

        其原因可能是主站发出命令过于频繁或从站报文处理速度过慢，尽管报文通过通道正确地被传输道了从站，但此帧报文仍无法被从站接收。

2、缓存溢出

        从站应立即向主站发出一个单点遥信报文，用以告知主站。主站会立即向从站发出总召唤。

        对于远动来说，缓存发生了溢出，必须删掉一个事件记录，无论是遥测、遥信还是遥脉，默认是删除最久的数据。

⑼、应用功能的优先级

        高优先级不能阻塞低优先级事件的传输。

        报文优先级如下：初始化结束>总召唤的应答数据（初始化）>遥控命令的应答报文>SOE>总召唤的应答数据（非初始化）>COS>时钟同步的应答报文>变化遥测>复位进程>文件召唤>文件传输>电能量召唤。

⑽、常见系统内部事件

1、通道故障

        当主通道发生中断，主站会把主通道打上故障标记，同时按某种逻辑激活一条备用通道，如果备用通道未响应启动数据传输（U帧），则同样打上故障标记，继续激活另一备用通道。

2、系统内部事件

        常见的一般有这几类：事件缓存情况，系统RAM状况，当地显示子系统状态（工况），参数有效性检查，UPS运行工况，遥控方式（远方/就地），电源工况。

⑾、对时

        在应用104规约对时的情况下，往往会设置t4，默认时间为8s。

        主站下发对时报文后，如果主站在t4时间内没有收到对时确认报文，不能将原对时报文重发，可以用最新主站时钟重新组装对时报文下发，这个过程不得超过3次。

        有些情况下，会单纯运用时钟读取指令。时钟读取指令（类型标识103，传送原因5）：主站主动查询从站本地时间信息，主站下行的读取时钟指令报文所携带的时间信息全部填0补齐，从站在收到主站的时钟读取命令后，以当前本地时间回复主站。

        时标的格式有两种，7字节的长时标和3字节的短时标。短时标只有分到毫秒的部分时间，必须加上主站的年到小时的时间部分，从而合成一个完整的时间，因此在跨点时刻短时标容易发生错误。

        为了避免发生错误，通常采用长时标。若一定要采用短时标，也可以在SOE上送前，将时钟信息发送给主站（传送原因：突变），以便在时钟存在偏差的情况下，也能够对SOE时标做出正确的处理。

        主站应能够同时处理以上2种时标格式的信息，并能正确处理从站主动通知整点跨越的情形，而从站则应    只使用一种时标格式。

⑿、其他注意事项

        1、发送方在发送一个查询或控制指令（如时钟）时，不要求即将接收的数据一定为上一帧发送指令的回复数据，即当主站请求一个数据时，如果从站尚未准备后，从站可以先上送命令队列里的其它数据直至主动站所请求的数据准备完成，此情主动站不认为查询或控制指令执行失败。

        2、在一个项目中，从站的数据库可能包含了未被定义的地址。如果从站的有关信息对应到未定义的地址，且在执行过程中把这组报文发送出去了，在主站将其视为错误，但控制站应能处理这种情况，将未定义地址信息作特殊处理，已保证其他报文的正常收发。

        3、有些应用过程，从站可以返回结束ASDU，以表示整个应用过程的结束，例如总召唤过程结束、遥控过程结束、电能量召唤过程结束等。不过这些都是可选项，不一定会有。

        4、品质因数在实际工程往往不能得到完整的实施。有的主站对从站上送的信息的品质描述不加判断，造成数据分类和处理的缺陷；有的从站在调试状态或故障时，没有在相关遥测、遥信和事件等信息中用品质描述，造成现场状态不能如实反映到控制站，影响了系统监控的实时性和准确性。时标中的品质位很多情况下未被真实启用。这些情况需要根据工程实际情况进行斟酌判断。

⒀、典型网络架构及通讯流程

先看网络架构图如下，结合实际，自行理解：

说明：

        远动IP最好要分配两个，在一个IP地址的情况下，双机在启动时会向网络上发ARP报文，由于双机有同样的IP地址，所以路由器在收到ARP报文后，只能建立一组MAC地址和IP地址的映射关系，这样就只能和一台远动进行通讯。而在备机切换时，并不能重发ARP报文，路由器无法更新映射关系，造成IP地址与MAC地址对应关系错误，无法进行连接。

        若无法分配给从站两个IP，只能修改程序，让备机切换时，也发送ARP报文，重新建立映射关系。

        然后是通讯流程图，结合上文内容，自行理解：

    又告一段落了，不过马上又要见了，哈哈！另外如果你看懂了之前的内容，那么上面这两张图你应该能够自己理解，当作一个小测试吧。