掌握IEC-60870-5-104通信协议：从物理层到应用层详解

104规约，全称为IEC-60870-5-104通信协议，是一种广泛应用于电力自动化系统中的远动通信标准，主要用于厂站与调度中心之间的数据交换。它构建在OSI七层模型的基础上，具体包括物理层、链路层、网络层、传输层和应用层。 - 物理层：作为通信的基础，物理层确保数据在物理媒介上传输的正确性和无冲突性。例如，在RS232全双工模式下，通过精确的电气信号传输，避免了信号干扰和冲突的发生。 - 链路层：这一层主要关注特定设备间的连接，比如RS485总线上的单点或多点通信。链路层处理数据帧的发送和接收，以及错误检测和可能的重传机制。在104规约中，RS485利用非确认传输（unconfirmed mode），由应用层决定是否需要链路层重传。 - 网络层和传输层：在网络层，协议负责寻址和路由，通过逻辑地址来区分不同的节点。而在传输层，由于104规约是基于TCP/IP体系结构，所以通常使用端口号2404进行通信，区分不同的服务和应用。站端（Server）和控端（Client）的角色在此确立，它们通过平衡式传输（half-duplex or full-duplex）进行数据交互。 - 应用层：这是最上层，也是用户可见的部分。应用层负责处理具体的业务逻辑，如请求单点数据、批量数据或类数据等。它利用诸如CSMA/CD这样的介质访问控制方法来防止网络冲突，并根据应用需求确定报文格式。 在104规约报文中，关键组成部分包括2字节的站地址，用于唯一标识通信的源和目标站点；2字节的传送原因码，指示报文的发送意图；以及3字节的信息地址，用于指明数据的目的。这些元素共同构成了一个完整的APDU（应用规约数据单元），是104规约数据交换的基本结构。 104规约以其简单高效的设计，使得电力系统的远程监控和控制得以高效地进行，对于电力行业的自动化运维和故障诊断具有重要意义。理解和掌握这一规范，对于从事电力自动化、SCADA系统或相关领域的工程师来说至关重要。