通信规约

通信规约（共8篇）

通信规约 篇1

0 引言

为确保水文数据采集、传输、处理各组成单元之间,以及子系统间实现高度的信息共享,标准化工作对于水文、水资源自动监测系统的成功建设非常关键。近年来我国水文系统已充分认识到水文、水资源通信规约的重要性。四川、江苏2省的水文水资源勘测局先后编写了《水文测报系统技术规约和协议》、《江苏省水文自动测报系统数据传输规约》等地方标准。在行业标准层面,2012年《水资源监测数据传输规约》已经颁布施行,《水文监测数据通信规约》(报批稿)完成了编制工作并通过审查。

这些规约的编制对规范水文监测数据传输设备互相兼容、资源共享提供了坚实的技术支撑,同时也对规约的测试工作提出新的要求。

规约的测试工作分为规约测试和规约符合性测试。

1 规约测试

测试规约即对规约本身技术内容的测试。规约作为标准,其技术内容的准确性、完整性和可用性在编制过程中必须经过严格测试。

在规约标准编制送审稿、报批稿阶段应进行规约测试,以验证其是否完整、准确。以《水文监测数据通信规约》为例,介绍在征求意见稿、送审稿阶段进行的规约测试。

1.1 测试目的

通过规约测试达到以下目的:1)是否完全涵盖水文、水资源的所有功能要求;2)固定数据正文内容临界拆包或拆包状态的执行策略;3)数据自报、查询、控制和响应的功能;4)测试规约报文结构是否准确。

1.2 测试系统组成

测试系统由中心站、信道设备和RTU设备共同组成,结构如图1所示。

为了尽可能反映水文水资源监测系统硬件的实际情况,规约测试时,若采用一般常用的计算机软件模拟RTU是不能反映水文水资源监控设备实际能力的,为此采用实际系统中应用的RTU设备进行必要升级改造,通过实际信道(GPRS,GSM,北斗卫星)参与测试。

1)中心站。包括计算机及相应软件,应具有数据收发、查询、控制功能,对发送、接收的信息帧实时显示和分析。可提取信息帧的分层信息,如链路层标志和功能码、应用层信息对象标识等,便于直观判断信息交换的正确性。

2)RTU设备。应具备以下能力:能连接规约所规定的全部采集参数所对应的传感器,并能完成数据采集功能,或置入有效数据,模拟采集功能;按照规约要求处理、发送相关数据;接收中心站指令并做出相应动作。

3)信道设备。为模拟实际链路环境下的规约运行情况,测试信道为GPRS(CDMA),GSM,北斗卫星。各信道设备的型号、版本号如表1所示。

中心站GPRS接入方式为固定IP。

1.3 测试内容

1.3.1 规约功能码遍历

对《水文监测数据通信》进行规约测试,通过遍历规约的所有功能码检查报文结构是否合理,功能是否完整。

1.3.2 场景测试用例

按照数据流向,可将水文水资源监测系统划分为以下3类场景:1)传感器到RTU;2)RTU到中心站;3)中心站到RTU。规约测试重点为RTU至中心站之间的通讯功能检查,即场景2和3,在场景2和3下设置了RTU-中心站的自报、应答,中心站-RTU的查询,中心站-RTU的控制及响应等4大类场景。

1.4 测试结果

在《水文监测数据通信》规约编制过程中,共进行了2次规约测试。通过测试确定该规约报文结构合理,基本满足水文监测数据传输的要求。但在测试中仍发现以下一些问题:

1)文字错误,导致上下文表述不一致;

2)帧结构不准确;

3)报文功能码不能满足水文、水资源测控系统需要。

根据测试结果对《水文监测数据通信》文本进行修订使之完整、准确,并于2012年9月26日通过报批稿的标准审查,正式上报待批,在国家水资源能力建设和甘肃省中小河流治理中,该规约和《水资源监测数据传输规约》被广泛应用。

2 规约符合性测试

规约符合性测试即对被测设备规约符合性进行测试。依据有关通信规约标准(如《水资源监测数据传输规约》、《水文监测数据通信》等),根据制造企业或用户委托要求,进行标准一致性或系统设备兼容性的测试。

2.1 测试内容

1)物理层的检验项目,包括字节格式和传输速率是否正确。

2)链路层的检验项目,有帧格式是否正确,传输规则是否满足规约要求等项目。

3)基本应用功能检验,包括:测站参数设置,自报、召测,时钟同步等。

4)数据正确性的检验,包括:测量数据、固态存储、内存下载数据是否正确,实时数据是否正确。

同时测试要求RTU设备具有物理层功能,即数据(模拟数据)采集、发送,RTU系统参数和数据的贮存。规约符合性测试内容包括传感器(模拟传感器)数据采集、传输,以及RTU设置。

2.2 测试方法

基于规约测试阶段的经验,为确保测试软件的准确、公正,相关单位编制了“水资源数据传输规约测试软件”和“水文数据传输规约测试软件”。在软件编制过程中先后安排了数种RTU与其交叉测试,以《水文监测数据通信》为例,该软件先后与3种RTU交叉测试。通过交叉测试和文档校核,确保测试软件符合《水文监测数据通信》的规定。

为了更贴近水文、水资源监测工作实际需要,本次测试信道选用GPRS(CDMA),同时兼容北斗卫星等其他信道。

规约测试主要依靠设备的规约实现文档和测试系统进行。规约实现文档应逐项列出该规约所实现的应用功能、选项和报文类型等;测试系统可以是安装了测试软件的计算机,通过GPRS等信道与被测设备相连。测试软件应完全遵循相应标准,有以下几方面功能:

1)工作模式(自报、兼容、查询应答)[1]的选择。

2)信息的构造。可灵活构造信息帧,选择帧格式、命令、状态标志和数据等。

3)信息的实时分析、捕捉和存储。对发送、接收的信息帧实时显示和分析,实时提取信息帧的分层信息,如链路层标志和功能码、应用层信息对象标识等。

4)错误显示和统计。初步具备对通信中发生的错误如应答、标志错误的显示和统计。

2.3 测试步骤

1)测试前根据测试内容制作详细的测试大纲,列出测试项目。

2)链路测试。测试系统根据测试大纲发送单个或1组信息帧。当测试特定内容(如数据格式)时,可发送数据召唤命令,检查响应的数据报文。

3)按测试大纲逐一进行测试。主要测试通信过程中发送、接收的信息帧是否正确,包括帧格式、状态标志和数据类型等;接收传感器数据是否准确,并进行记录;对接收的报文作简单判断,遇到错误时此项测试中断。

4)测试完成后对测试记录进行分析,如各项内容均通过,可以认定此规约实现符合相应标准;如有部分内容未通过,则必须找出原因以便进行修改。

5)依据测试结果形成检测报告。

2.4 测试中注意事项

规约符合性测试过程中,发现在相同技术环节发生一些共性问题,测试时必须要注意,以下以《水文监测数据通信规约》为例进行探讨。

2.4.1 规约测试的物理属性

测试要求RTU设备具有物理层功能,在测试过程中要求密码、地址等要素在系统掉电后不应丢失,被测要素应与RTU设备实际采集要素一致。

2.4.2 CRC校验

CRC校验的基本思想是利用线性编码理论,在发送端根据要传送的k位二进制码序列,以一定的规则产生1个校验用的监督码(既CRC码)r位,并附在信息后边,构成1个新的二进制码序列数共(k+r)位,最后发送出去。在接收端,根据信息码和CRC码之间所遵循的规则进行检验,以确定传送中是否出错。

《水文监测数据通信规约》采用CRC16校验,测试过程中应注意CRC校验中的几个要素:初始值为FFFF,方向为右移,多项式为0xA001[2]。

2.4.3 帧结构部分

在《水文监测数据通信规约》中,不同类型的报文需要考虑使用不同的正文开始符和结束符(主要针对分包传输),报文上行和下行的方向标识符不一样,需要注意。

所有召测回应报文,都不再发送确认。如果回应报文为多包传输,也不再发送确认,只进行接收。

2.4.4 正文结构

在ASCII报文中,各要素、数据、要素和数据、要素和其他元素、数据和其他元素之间都需要用空格分隔,其他元素包括测站分类码、正文结束符等。协议中明确规定不需要增加的部分除外。

在HEX报文中,标识符采用2字节HEX码,第1个字节为引导符,第2个字节为数据定义字节,按照规约实现文档附录C[2]的规定进行。对于附录中规定固定用F0之类的,应把F0作为数据定义字节,例如测站标识符为“F1 F1”。

2.5.5 要素无数据情况

数据组中的数据应与要素标识符组中编列的要素标识符一一对应。当某个要素某个时间点没有数据时,对于ASCⅡ编码报文应在数据组相应位置上填列字符“M”,对于HEX/BCD编码报文应在数据组相应位置上填列与其他数据位数一样的“A”。此类HEX/BCD编码报文中标识符规定的数据长度定义适用于每组数据,即每组数据长度应一致。

3 结语

在规约测试过程中,为方便测试的进行,检测单位对密码(密钥)、存储补发等要素进行了补充约定,这些约定仅适用于规约测试,在具体项目中,建设方可根据实际情况约定相关要素。

水文、水资源通信规约有利促进了行业技术进步,同时对检测单位提出了更高的要求,检测单位需要针对规约测试投入更多的资源,以提高技术水平和检测能力。

参考文献

[1]国家水资源监控能力建设项目办公室.SZY206-2012水资源监测数据传输规约[S].北京:国家水资源监控能力建设项目办公室,2012:13-15.

[2]水利部水利信息中心,水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心.水文监测数据通信规约(送审稿)[S].北京:水利部水文局,2012.

通信规约 篇2

关键词：规约,解析,CDT,编译器

0 引言

通信规约对变电站综合自动化系统安全与可靠的运行起着极其重要的作用。但由于规约种类繁多,致使众多的厂商的产品不能很好地兼容,给通信的双方造成极大困难。为改变这种局势,IEC逐步提出了一系列通信规约技术标准。但由于这些系列标准的制定周期较长,如IEC60870系列标准的制定超过10年[1],各方面对该系列标准的理解与应用情况很不平衡,还有许多厂家为满足自己产品的测量或控制需要而对标准规约有所扩充,而导致同一厂家不同时期或者不同厂家对这些标准规约的理解和应用情况各不相同。普遍存在的问题有[2]:(1)对规约解释不一致。(2)规约实现选项不一致。例如103规约遥测的上传,南自用通用分类服务来实现,可是有的厂家用ASDU3、9、10或50实现。(3)规约参数选集不一致。例如许继103中的信息序号除基本全部采用专用标准范围外,还有一些是自己扩展的,比如继电保护功能的控制操作命令的信息序号INF77的语义是过负荷投退;而南瑞虽然大部分是按照标准完成,可也有部分是自己扩展的,比如RCS系列的保护设备信息序号INF42的语义是监视方向闭锁。(4)通信过程不一致。由于对规约不同的理解,导致了不同的通信过程,例如在103规约SEND/CONFIRM服务中,有的厂家不遵守链路层过程,而直接进行应用层的确认,致使许多使用SEND/CONFIRM服务的命令功能无法实现。(5)采用的数据结构不一致。这些情况导致国内变电站综合自动化系统中不同厂家或同一厂家在不同时期内对同一种通信规约的实现有所不同,从而使变电站保护系统即使接入使用同一通信规约的电力设备也要修改程序,对变电站设备间的互操作性和设备与变电站控制系统间的无缝通信带来极大的不便。

本文针对规约实现选项和参数选集不一致的问题,笔者提出了基于编译器的标准规约自动解析实现方法。基于这种方法维护通信规约时,用户不需要修改变电站综合自动化系统规约程序主站端的源代码,方便了不同厂家使用此标准规约的设备接入综合自动化系统,大大减少了规约维护的工作量。更重要的是省掉了去现场修改程序而浪费的大量人力物力和财力。

1 总体设计思想介绍

我们可以用数据模型、信息模型、服务模型来描述变电站综合自动化系统中智能电子设备IED通过规约来实现通信的过程:IED收到数据后,对其进行分析,从中提取出对方传达的信息,接着提供对方相应的服务。如果所有设备的三种模型都统一或兼容,那么设备之间就能实现互操作了,通信模型如图1所示。

可是目前同一厂家不同时期或不同厂家设备产品的数据模型就不完全一致,所以目前要想实现无缝通信,必须采用某种方法先使通信的双方能识别对方发来的全部数据帧。

笔者在对各类不同版本的标准规约认真分析与总结后,提出了规约编译器的设计思想。

为了弥补数据模型的缺陷,首先要根据某类标准规约的一般技术要求和不同厂家实现情况的差异,编译器解决文法的生成以及每个产生式的所有候选式。

不同厂家在实现时为配合自己产品的测量或控制需要,有所变动的往往是传输控制部分,例如部颁CDT规约的功能码,有的厂家实现时会有所扩展。我们可以称传输控制部分为数据选集或参数选集,不管哪类标准规约具体实现时都是传输控制部分的全部对象或其子集对象的一个具体排列。

由于上下文无关文法具有很强的表述能力,现存的国内外流行规约几乎都可以通过上下文无关文法来表述,进而解决同一类型标准规约的实现选项或参数选集不一致的问题。

根据以上思想,并结合部颁CDT标准规约的技术要求,下面叙述基于编译器的CDT规约自动解析的设计及实现。

2 编译器在CDT上的设计和实现

2.1 理论基础

2.1.1 编译原理[3]

编译器是将一种语言翻译成另一种语言的计算机程序。编译器的工作从输入源程序开始到输出目标程序为止。这一过程如图2所示。

编译程序步骤如图3所示。

2.1.2 CDT规约[4]

CDT循环远动规约采用可变帧长度、多种帧类别的传送方法,将远动帧分为若干类型,分别以“帧格式”编码来加以区别,每帧长度按实际需要而定,数据以帧格式循环发送。帧格式如表1所示。

其中同步字、控制字、信息字的格式如表2、表3和表4所示。

2.2 编译器的设计和实现

根据上一小节介绍的相关知识,CDT规约的自动解析分为四个部分来实现:词法分析、语法分析、语义分析和出错处理,其中前三个是最重要的。解析流程如图4所示。

2.2.1 词法分析

开始输入一个完整的帧。词法分析部分分析和识别出词法单位和它们的属性。由于CDT规约的帧格式比较整齐划一,我们可以用长度来进行分词,包括同步字、控制字、信息字。

2.2.2 语法分析

语法分析部分用于判断输入的帧(语法单位)是否完整并正确。采用自底向上的LR分析法,因其使用范围广,尤其是效率高,这对电力系统提高实时性是很重要的。分析表的构造用SLR(1)方法,它构造简单且容易实现。

CDT规约一个完整的帧可以用一棵树来描述,如图5所示。树根可看成是编译器的语法单位,树叶可看成是编译器的词法单位。

根据图5,一个完整帧的文法可如下描述[5]:

其中同步字S(syn的首字母,下同)、控制字C(control)、信息字I(inf)、控制字节cb(Control Byte)、帧类别ft(Frame Type)、信息字数in(Inf Num)、源站址sa(Source Addr)、目的站址da(Destination Addr)、功能码fc(Function Code)、校验码cc(Check Code),数据字节db(Data Byte)。

为表示直观,以a代替同步字eb90 eb90 eb90、b代替同步字d709 d709 d709、c代替控制字cb ft in sd dd cc、d代替信息字fc db4 cc,则原文法的拓广文法可如下描述:

LR分析器我们采用下推自动机这种数据模型[6],它包括输入符号串、状态栈、符号栈和LR分析表。

由G[E']很容易地能得出它识别规范句型活前缀的有穷自动机和它的SLR(1)分析表分别如图6、表5所示。

下推自动机开始工作时,初始状态栈为0,符号栈中只有语句括号#,输入缓冲区中有输入符号串w#(w为若干字节组成的字节数据流,即CDT报文);当状态栈上只有语句括号#和文法开始符号E时,输入缓冲区也只有语句括号#时停机。

用自然语言描述的LR算法如下:

根据此算法对模拟输入符号串acdd#(即由一个同步字、一个控制字和两个信息字组成的CDT报文)识别的过程,如表6所示。

2.2.3 语义分析

因词法和语法分析的需要,语义分析穿插在它们中间进行,例如用长度信息对信息字分词时必须要知道它的个数,这就要先对控制字的第三个节字进行语义分析了。不过语义分析主要还是在语法分析中完成的,例如发现了遥测帧的信息字这样一个可归约串,就要立即对其语义分析以取出遥测值。

3 结论

基于编译器的CDT规约解析程序能对子站端CDT设备不同参数选集的上行帧进行自动识别和解析,如一个上行帧的同步字是d709H,则可用第二条产生式的第二个候选式去匹配。

本文只是提供了一种比较便捷通用的开发模式,除CDT规约外,其它类的标准规约也可用此思想来实现自动解析,所不同的只是根据其它类具体标准规约的技术要求来生成相应的文法并构造出分析表,不过可以采用同一个LR分析器去实现解析。即不同类的标准规约生成不同的文法,采用同一个LR分析器去解析。

基于编译器的规约自动解析设计方法方便了使用同一标准规约的不同设备接入变电站综合自动化系统,使现场的调试与维护更加容易,特别是基于编译器的程序代码易于修改和扩充。

以上介绍的两种规约实现方法,虽已有初步成果,但仍需继续深入研究和不断完善:基于编译器的思想更适用于标准103规约,而且IEC61850的应用和推广的大趋势不可逆转,要加快基于编译器的103标准规约的实现并向IEC61850靠拢,使将来103设备与61850的参数配置转换上更加方便。

参考文献

[1]杨剑锋,贺春.规约应用中存在的问题及解决方法的探讨[J].继电器,2004,32(19):71-73.YANG Jian-feng,HE Chun.Problems and Solutions in Protocol Implementation[J].Realy,2004,32(19):71-73.

[2]张艳林,李绍滋.基于模板的电力保护系统的通信规约研究[J].继电器,2007,35(22):23-26.ZHANG Yan-lin,LI Shao-zi.Research on Communica tion Protocols Based on Template in Power Protection System[J].Relay,2007,35(22):23-26.

[3]高级编译器设计与实现[M].赵克佳,译.北京:机械工业出版社,2005.Advanced Compiler Design Implementation[M].ZHAO Ke-jia,Trans.Beijing:China Machine Press,2005.

[4]DL451-91,循环式远动规约[S].DL451-91,Circulating Telecontrol Protocols[S].

[5]傅钦翠,陈剑云.基于有限状态机的远动规约的设计和实现[J].电网技术,2006,30(19):214-217.FU Qin-cui,CHEN Jian-yun.Design and Implementation of Communication Protocol Based on FSM[J].Power System Technology,2006,30(19:214-217.

小区管理规约 篇3

第一章总则

第一条为加强本小区物业的管理，维护全体业主和物业使用人的合法权益，维护公共环境和社会秩序，保障物业的安全与合理使用，根据《物权法》、《物业管理条例》、《业主大会规程》等有关规定，制定本规约。

第二条本管理规约对全体业主及物业使用人均有约束力。物业使用人违反本管理规约的规定，相关业主应当承担连带责任。

第三条物业的所有权发生变更时，原业主对本管理规约书面承诺的效力及于物业继受人。并同意授予物业服务企业在公约中规定的权利。

第二章业主的共有权

第三条本物业小区内物业的基本情况

物业名称：

座落位置：

物业类型：

建筑面积：

建筑物区域四至：

第四条根据有关法律法规和物业买卖合同，业主享有以下物业共用部位、共用设施设备的共有权：

（一）住宅主体承重结构部位（包括基础、内外承重墙体、柱、梁、楼板、屋顶等）、户外墙面、门厅、走廊通道、楼梯间等；

（二）住宅小区或单幢住宅内，建设费用已分摊进入住房销售价格的共用的上下水管道、落水管、水箱、加压水泵、电梯、天线、供电线路、照明、燃气线路、消防设施、绿地、道路、路灯、沟渠、池、井、非经营性车库、公益性文体设施和共用设施设备使用的房屋等；

（三）其他依据法律法规规定属于全体业主共有的物业。

第三章物业使用原则

第五条 为维护业主的共同利益，经业主大会同意，可授予物业服务企业在物业服务活动中行使以下权利：

（一）根据本规约制定物业共用部位和共用设施设备的使用、公共秩序和环境卫生的维护等方面的规章制度；

（二）以批评、规劝、公告、法律诉讼等必要措施制止业主、物业使用人违反本规约和规章制度的行为。

第六条物业服务收费采取包干制方式进行收费。业主应按照物业服务合同的约定按时足额交纳

物业服务费用。

物业服务费用是物业服务活动正常开展的基础，涉及全体业主的共同利益，业主应积极履行交纳物业服务费用的义务。

第七条业主对物业的专有部分享有占有、使用、收益和处分的权利，但不得妨碍其他业主正常使用物业。

第八条业主应遵守法律、法规的规定，按照有利于物业使用、安全、整洁、公平、合理、不损害公共利益和他人利益的原则，在供电、供水、供热、供气、排水、通行、通风、采光、装饰装修、环境卫生、环境保护等方面妥善处理与相邻业主的关系。

第九条业主不得违反法律、法规以及本管理规约，擅自将住宅改变为经营性用房。业主将住宅改变为办公或经营性用房的，应当经物业服务企业或有利害关系的业主同意并按法规要求交纳相应物业服务费。

第十条业主需要装饰装修房屋的，应事先告知物业服务企业，并向物业服务企业交纳3000元装修押金。装修押金在装修完工后，经物业服务企业专业人员检查合格后退还。

业主应按有关法律法规的规定从事装饰装修行为，遵守装饰装修的注意事项，不得从事装饰装修的禁止行为。

第十一条业主应按设计预留的位置安装空调，未预留设计位置的，应按物业服务企业指定的位置安装，并按要求做好噪音及冷凝水的处理。

第十二条装饰装修施工时间为早8:00至12:00、下午2:00至6:00，其他时间不得施工。在指定地点放置装饰装修材料及装修垃圾，不得擅自占用物业共用部位和公共场所。

第十三条因装饰装修房屋影响物业共用部位、共用设施设备的正常使用以及侵害相邻业主合法权益的，业主应及时恢复原状并承担相应的赔偿责任。

第十四条业主应按有关规定合理使用水、电、气等共用设施设备，不得擅自拆改。第十五条业主及物业使用人使用电梯，应遵守本物业小区电梯的使用管理规定。

第十六条物业服务公司为公众、业主、使用人的切身利益提供公共安全秩序维护服务，但不承担业主专有部分物品或财产的保管责任。在不可预见情况下，如发生煤气泄漏、漏电、火灾、水管破裂、救助人命、协助公安机关执行任务等突发事件时，业主应积极配合对上述灾害发生时所采取的紧急避险措施。

第十七条本物业小区内行驶和停放车辆，应遵守本物业小区的车辆行驶和停车规则，物业服务企业提供交通秩序维护服务，不承担保管责任。

第十八条本物业小区内禁止下列行为：

（一）损坏房屋承重结构，擅自破坏或更改房屋外貌（含外墙、外门窗、阳台等部位的颜色、形状和规格）；

（二）违法搭建建筑物、构筑物；

（三）擅自改建、占用物业共有部分；

（四）损坏或者擅自占用、移装共用设施；

（五）未经业主大会同意及有关政府部门批准，擅自占用、改建、扩建小区内及周边市政道路；

（六）擅自将居住性质用房改为餐饮、娱乐用途和将没有防水要求的房间或者阳台改为卫生间、厨房间；

（七）擅自更改房间设计用途，以向数人出租为目的分隔房屋空间；

（八）未经市政部门和物业公司同意，自行制作、布设沿街商铺广告；

（九）在使用电梯时超载物品，在轿厢内吸烟、张贴、涂画或损坏内壁；

（十）践踏、占用绿地，损毁树木、园林；

（十一）存放不符合安全标准的易燃、易爆、剧毒、放射性等危险性物品，存放、铺设超负荷物品；

（十二）排放有毒、有害物质；

（十三）乱抛垃圾，高空抛物；

（十四）发出超过规定标准的环境噪声；

（十五）法律、法规和管理规约禁止的其他行为。

第十九条业主和物业使用人在本物业小区内饲养动物不得违反有关规定，并应遵守以下约定：

（一）不得在公共场所大小便；

（二）进入公共场所要使用绳索牵好，以防伤及他人；

（三）不得因喧叫妨碍他人休息。

第四章物业的维修养护

第二十条业主应当按照国家有关规定交纳维修资金。

专项维修资金属于全体业主所有，专项用于物业保修期满后物业共有部分、共用设施设备的维修和更新、改造，不得挪作他用。维修资金的筹集与使用按照长沙市维修资金管理办法相关法规执行。

第二十一条业主转让或者出租物业时，应当将管理规约内容、物业服务费用标准等事项告知受让人或承租人，并自物业转让合同或租赁合同签订之日起五日内，将物业转让或者出租情况告知业主委员会和物业服务企业。业主转让物业时应提供缴纳维修资金的相关证明。

第二十二条业主专有部分的维修须由业主自行承担维修养护的责任。业主对物业专有部分的维修养护行为不得妨碍其他业主的合法权益。

第二十三条物业存在安全隐患，危及公共利益或其他业主合法权益时，责任人应当及时维修养护；责任人不履行维修养护义务的，相关业主可以委托物业服务企业进行维修养护，费用由责任人承担。

第二十四条业主因专有部分维修确需临时占用、挖掘公共场地的，应当征得业主委员会或物业服务企业的同意，并在约定期限内恢复原状。

物业服务企业在维修养护物业或者维护（保障）公共利益确需进入相关业主的物业专有部分时，相关业主应给予必要的配合。业主阻扰维修养护的进行，造成物业损坏及财产损失的，应当负责修复并承担赔偿责任。

第二十五条发生危及公共利益或其他业主合法权益的紧急情况，必须及时进入物业专有部分进

行应急处理但无法通知相关业主的，物业服务企业可向相邻业主说明情况，在第三方（如第三方业主、所在地居委会或派出所的监督下，进入相关业主的物业专有部分进行维修养护，事后应及时通知相关业主，对相关业主造成损失的，由受益人予以补偿。

第二十六条本物业区域的全体业主按规定缴存、使用和管理物业专项维修资金。

第二十七条物业所有权因买卖、交换、继承、赠与等原因发生变更时，专项维修资金不予退还，原业主名下的专项维修资金归物业继受人所有。

第五章物业的管理

第二十八条为维护业主的共同利益，经业主大会同意，业主同意由物业服务企业代行以下职责：

1、制定物业共用部位和共用设施设备的使用、公共秩序和环境卫生的维护等方面的规章制度；

2、在物业管理区域内设置临时停车位。

第二十九条在物业管理过程中，本管理规约未明确约定的有关事项，可以由物业服务企业就该事项向全体业主发放征询意见函，经专有部分占建筑物总面积过半数的业主且占总人数过半数的业主同意，该意见对全体业主具有约束力。

第三十条为保证有效的管理，全体业主同意授予物业服务企业以下权利：

1、根据本管理规约制定必要的规章制度，并以有效形式督促业主和使用人遵守；

2、采取批评、规劝、禁止施工人员进入物业区域或实名公告业主违约情形等措施制止业主和物业使用人违反本管理规约及公共管理制度的行为。

第三十一条全体业主同意，以下条件下造成的损失，物业服务企业不承担责任：

1、因物业本身固有瑕疵造成损失的；

2、因维修养护物业共用部位、共用设施设备需要且事先已告知业主和物业使用人，暂时停水、停电、停止共用设施设备使用等造成损失的；

3、因不可抗力导致物业管理服务中断的；

4、因非物业服务企业的责任出现供水、供电、供气、供热、通讯、有线电视及其他共用设施设备运行障碍造成损失的。

第三十二条业主应按照法律法规要求和合同约定按时支付物业服务费；业主与物业使用人约定由物业使用人交纳物业服务费用的，从其约定，业主负连带交纳责任。

第三十三条业主对建筑物专有部分以外的共有部分享有权利，承担义务；不得以放弃权利而不履行义务。

第六章违约责任

第三十四条业主违反关于物业使用、维护和管理的约定，妨碍物业正常使用或造成物业损害及其他损失的，其他业主和物业服务企业可依据本管理规约向人民法院提起诉讼，要求停止侵害和赔偿损失。

第三十五条业主违反本规约关于业主共同利益的约定，导致全体业主的共同利益受损的，其他业主和物业服务企业可依据本规约向人民法院提起诉讼。

第三十六条业主、使用人违反本管理规约及物业服务合同的约定，未能按时足额地交纳物业服务费，应自逾期之日起按日加收应交纳金额千分之二的违约金；业主未按规定缴纳物业维修资金的，应按日加收应缴纳金额万分之五的违约金。

第七章附则

第三十七条本规约所称物业的专有部分，是指由业主独立使用并具有排他性的房屋、空间、场地及相关设施设备。

本规约所称物业的共用部位、共用设施设备，是指业主建筑物区域内业主专有部分以外的，属于多个或全体业主共同所有或使用的房屋、空间、场地及相关设施设备。

第三十八条业主转让或出租物业时，应提前书面通知物业服务企业，并要求物业继受人签署本规约承诺书或承租人在租赁合同中承诺遵守本规约。

XX小区

通信规约 篇4

中华人民共和国电力行业标准DL/T645多功能电能表通信规约是为统一和规范多功能电能表与数据采集终端设备进行数据交换时的通信协议, 能使电能表制造厂商和用电信息采集终端厂商能够用统一的标准进行信息的交互, 从而避免设备的重复投资, 简化电力部门用电信息采集的工作流程, 加快电力部门营销现代化和计量标准化建设。

在DL/T645电能表通信规约颁布之后, 大部分电能表均含有DL/T645规约, 但存在部分电能表只包含生产厂商的自定义规约或对DL/T645规约的部分内容理解有偏差。另外, 在电力公司对电能表的检定过程中, 重点校对计量部分, 而未对电能表的RS485通信接口所使用的规约是否执行行业标准进行检测, 造成部分电能表在现场出现通信规约兼容性的问题, 即无法使用符合DL/T645的采集终端进行电能信息的采集, 从而影响规模化建设。

在实际工作中, 如果能在电能表现场安装之前, 就针对电能表的通信规约进行检测, 则能够提高电能信息采集的可靠性, 减少后期的维护工作量。开发规约检测软件, 就可以解决此问题。

二、DL/T645-1997规约

DL/T645-1997规约物理层使用RS485串行电气接口, 从而使多点连接成为可能。采用主从结构的半双工通信方式。帧结构见表1。

1. 帧起始符。

标识一帧信息的开始, 其值为。

2. 地址域。

地址域由6个字节构成, 每字节2位BCD码, 当使用的地址码长度不足6个字节时, 用十六进制的AAH补足6字节, 低地址位在先, 高地址位在后。

3. 控制码。

发送帧信息时为01H, 正确返回帧信息时为81H, 错误返回帧信息时为C1H。

4. 数据长度域。

为数据域的字节数。

5. 数据域。

数据域包括数据标识和数据、密码等, 其结构随控制码的功能而改变。传输时发送方按字节进行加33H处理, 接收方按字节进行减33H处理。

6. 校验码。

从帧起始符开始到校验码之前的所有各字节的模256的和, 即各字节二进制算术和, 不计超过256的溢出值。

7. 结束符。

标识一帧信息的结束, 其值为16H。

三、规约检测软件设计

DL/T645-1997规约检测软件主要利用串口实现上位机与电能表进行通信, 开发平台使用Delphi7。虽然Delphi7是一个非常优秀的Win32软件开发平台, 但其自身并不包含串口通信组件, 实现Delphi7环境下的串口通信, 基本可以使用以下4种方式:一是采用在程序中嵌入汇编语句, 直接对UART串口通信硬件进行操作, 实时性好, 但要求程序员熟悉串行接口芯片的逻辑结构且此方法只能适用于Windows9x操作系统;二是利用Windows的API函数实现, 编程较复杂, 但适用范围广, 实时性较好;三是利用Active X控件来实现, 例如MSComm, 编程简便;四是利用支持Delphi的众多第三方串口通信控件如Com Port、SPComm等, 功能强大, 编程最简单。

基于串口通信的DLT645-1997检测软件使用Delphi开发, 开发过程中使用了Com Port通信控件辅助串口通信的开发, 基本开发流程如图1所示。

1. 配置串口参数。

2. 打开串口。

3. 组帧并发送。

其中str Cmd是符合DL/T645帧格式的字符串, 字符串需要用ASCII码值表示, 例如读取一块电能表地址为023650, 电能量为正向有功总电能的规约命令为:FE FE FE FE 68 50 3602 00 00 00 68 01 02 43 C3 61 16, 则在Dephi下的字符串为#$FE#$FE#$FE#$FE#$68#$50#$36#$02#$00#$00#$00#$68#$01#$02#$43#$C3#$61#$16, #也可以用Chr () 函数代替, 即Chr ($FE) Chr ($FE) …Chr ($16) 。

4. 当发送完命令帧后, 等待串口发回数据。

当串口接收到数据, 会触发Com Port组件的On Rx Char () 事件, 则在On Rx Char () 中利用Com Port1.Read Str () 进行数据的接收, 并检查数据校验和是否正确, 并解析出数据帧。

5. 关闭串口。

四、软件使用

通过以下两条规约命令的执行, 可以判断电能表是否支持DL/T65规约。

1. 规约命令1。

通过发送掩码, 读取电能表的正向有功总电量来判断。

2. 规约命令2。

通过读取电能表地址为的正向有功总电能示值来判断。

现在国家电网公司正在进行电力用户用电信息采集系统建设, 实现计量装置在线监测和用户负荷、电量、计量状态等重要信息的实时采集。及时、完整、准确地为“SG186”信息系统提供基础数据, 其中的基本前提就是电能表能够准确计量, 可靠地将电能各种信息通过通信协议传递给采集终端。

通信规约 篇5

1 变电站自动化系统通信结构

1.1 RS-485/422接口

变电站自动化系统通过RS-485/422接口来连接各个网络节点, 其具有易于实现、成本低、通信设备简单等优点, 但是RS-485/422接口可连接的节点数目一般不能超过32个[1]。RS-485/422接口属于一种物理接口, 接口标准统一, 但是由于通信规约不同, 没有统一的标准, 因此变电站自动化系统中各电力设备信息之间难以实现准确、可靠和高速的交换, 通信控制复杂。同时, RS-485/422接口为变电站自动化系统提供查询通信方式, 这种通信方式不能正常处理任意两个节点之间的通信要求。

1.2 CAN总线

CAN总线是变电站自动化系统通信模块的重要组成部分, 其形成了全分布式多机系统, 没有主机和从机之分, 变电站自动化系统网络中任意一个节点可以在任何时间和其它节点进行信息交换, 通讯方式非常灵活。并且CAN总线可通过全局广播、一点对多点或者点对点等方式接收和传送数据, 其支持超载帧、出错帧、远程帧、数据帧这四类报文帧[2], 这种短帧结构, 重发时间短、受干扰频率低、传输时间短。同时, CAN总线网络中的各个节点划分为不同优先级, 采用保护性总线优先级仲裁技术, 当两个节点同时向变电站自动化系统网络发送信息时, 优先级高的节点先发送数据, 有效避免CAN总线信息交换冲突。另外, CAN总线通信速率高达1Mb/s, 最远通讯距离达10km, 通讯介质可采用光导纤维、同轴电缆或者双绞线。

1.3 Lon Works

Lon Works是一种应用非常广泛的分布式监控网络, 其包括三个CPU神经元芯片, 通过显式报文和隐式报文进行数据传输, 极大地缩短了变电站自动化系统网络开发时间。Lon Works不受网络通信介质的限制, 可采用红外线、无线、电力线、光纤、双绞线等, 并且可在变电站自动化系统网络中混合使用。Lon Works具有良好的互操作性和开放性, Lon Talk通讯协议符合开放系统OSI互连模型要求, 实现了服务器/客户结构。并且Lon Works的三个CPU分别为应用处理器、网络处理器和介质访问控制器, 其固化了OSI/ISO协议和常见的34种I/O控制对象。同时, Lon Works具有较高的通信可靠性, Lon Works网络通信协议设计了变量捆绑和网络变量, 有效简化了网络通信设计, 每帧有效字节0~228, 这种网络通信协议采用P-CSMA, 当负载较多时, 实现最小化的冲突概率, 当负载较少时, 实现最小化访问延时。

1.4 以太网

变电站自动化系统以太网采用光纤、双绞线、同轴电缆等通信介质, 采用星型或者总线型的网络拓扑结构, 基于结构化布线技术和星型拓结构, 可有效提高以太网的可靠性。即使变电站自动化系统网络节点发生故障, 受到集线器隔离影响, 不会发生扩散, 实现了变电站自动化系统各个智能单元之间的相对独立性。以太网在变电站自动化系统中的应用, 带宽高达10Mbps~100Mbps, 可支持同一个冲突域中的1024个节点。

2 变电站自动化系统通信规约

当前, 变电站自动化系统主要采用IEC60870-5-104规约, 其基于IEC60870-5系列标准, 建立在TCP/IP和以太网上, 采用FTI.2帧格式, 明确定义了用户进程、应用层、链路层和物理层。

IEC60870-5-104规约采用的参考模式主要基于ISO-OSI开放式系统参考模型, 其采用其中的5层[3], 结构表如表1所示。

IEC60870-5-104规约结合了TCP/IP和IEC60870-5-101的网络传输功能, 可在TCP/IP的各种网络中使用IEC60870-5-104规约, 包括综合数据网、异步转移模式、帧中继等, 并且IEC60870-5-104规约具有支持网络传输、便于扩充信息量、数据流量大、可靠性高、实时性好等优点, 不仅可应用在变电站端和电力调度中, 还适用于变电站自动化系统的通信网。

3 结语

近年来, 计算机网络技术和通信技术的快速发展, 变电站自动化系统通信结构和规约不断发生变化, 变电站自动化系统通信结构和规约的相关研究对于变电站自动化系统发展有着重要影响, 在未来发展过程中, 应进一步加大研究力度。

参考文献

[1]李兰欣.基于IEC61850的变电站自动化系统通信体系的研究[D].中国电力科学研究院, 2012.

[2]叶雷.变电站自动化系统通信结构及规约的研究[D].华北电力大学 (北京) , 2011.

通信规约 篇6

103通信规约是我国电力系统制定的一种标准远动通信协议, 使用的参考模型源于开放式系统互连的ISO-OSI参考模型, 具有开放式、标准化、信息完整、通用性强等特点[4], 该规约正逐渐地应用于电力系统中。由于煤矿供电的特殊性, 目前对103通信规约在煤矿供电自动化系统中的应用研究还比较少。本文针对煤矿供电的特点, 设计基于103通信规约的煤矿供电自动化系统的分站, 主要从自动化系统分站的硬件结构和分站软件设计等方面进行详细的介绍。

1 供电自动化系统的网络结构

煤矿供电自动化系统主要实现对整个煤矿供电的自动化控制和管理, 变电所中每一个设备的信息需要通过网络传递到系统主站。整个系统的网络结构如图1所示[4], 由地面集控中心、Profibus-DP环形网络、自动化监控分站和现场智能测控单元等部分组成, 它们构成了3层网络结构:现场设备总线层、中间环形总线层、信息应用层[5,6]。

地面集控中心的工控机和工业以太网络构成了系统的信息应用层, 所有的系统信息可以在该网络层中得到共享, 方便对煤矿所有高压馈电设备进行集中控制和监视。

Profibus-DP环形网络和自动化监控分站构成了系统的中间环形总线层, 它是工作主站与监控分站进行信息传递的通道。采用环形网络冗余技术, 提高了网络通信的可靠性。为了满足煤矿防爆和远距离传输的要求, 网络的传输介质采用光纤。自动化监控分站主要是循环地与现场监控单元进行数据交换, 将获取的监控信息进行综合处理, 通过Profibus-DP环形网络传递给系统主站, 同时接收主站的控制命令, 再发送给相应的现场测控单元进行遥控和遥调操作。

现场智能测控单元和RS485网络构成了系统的现场设备总线层, 通过现场设备总线层对供电设备和线路进行直接监控和保护, 实时地监测设备的工况, 并将采集的数据传送给自动化分站。当接收到遥控命令后, 直接执行控制操作。

2 分站子系统网络和硬件设计

基于103通信规约的煤矿供电自动化系统分站由嵌入式计算机系统、通信协议转换器、光电转换器和UPS电源等设备组成, 如图2所示。它主要是循环地采集现场智能测控单元的数据, 将其转换成Profibus-DP的数据格式, 再通过网关和环网传递给主站。同时接收主站的控制命令, 再指挥相应的现场测控单元进行遥控和遥调操作。

煤矿变电所中有多个高压馈电柜, 需要为每一个馈电柜设计一个综合保护器 (现场智能测控单元) , 笔者采用的现场测控设备是南瑞集团设计的NSP系列综合保护器, 其通信接口是RS485信号接口, 通信协议采用103通信规约。系统分站使用RS485总线连接所有现场测控单元。RS485总线速度快 (最大10 Mbps) 、传输距离远 (9.6 kbps下可传1 200 m) ;以差分平衡方式传输信号, 具有很强的抗共模干扰的能力;允许1对双绞线上1个发送器驱动多个负载设备。由于RS485接口的输入阻抗一般为1 200 Ω, 因此, 总线最多可以连接32个分站。但是, 为了保证网络信号的稳定性和减少通信的循环时间, 1个RS485网络的分站数量应在15个以下, 如果超过15个分站可以分成几个独立的RS485总线子网络, 每个子网络直接接入系统分站不同的串行接口 (COM口) 。

为了适应煤矿防爆的要求, 分站的所有硬件设备需要安放在防爆柜中, RS485总线使用防爆信号电缆。

3 分站子系统的工作原理

图2中嵌入式计算机作为子系统的总控单元。在基于103规约的监控系统中, 总控单元与各测控单元采用严格的广播式主从通信方式。测控单元不主动发送命令或数据, 一切数据传输都由总控单元来控制。测控单元之间通信不能直接进行, 而必须由总控单元中转。总控单元通过RS485网络广播所要求传输数据的测控单元地址, 所有测控单元都接收该地址的数据。各测控单元把接收到的地址与自己的地址进行比较, 地址相同的测控单元为被选中的下位机, 其余测控单元皆为未选中的下位机, 暂时从网络上隔离。网络上只剩下总控单元与选中的测控单元, 按主从式双机的通信过程进行通信。

在基于103规约的监控系统中, 总控单元与各测控单元数据传输以串行报文格式进行, 有固定帧长报文和可变帧长报文2种报文格式, 前者主要用于传送“召唤、命令、确认、应答”等信息, 后者主要用于传送“命令”和“数据”等信息。

其中, 固定帧长报文格式由5个字节组成, 启动字符 (0～0) 和结束字符 (0～16) 为固定数, 以保证报文的完整性。控制域字节规定了该帧报文的含义和用途, 其中包含:功能码、帧计数位 (FCB) 、1级数据产生标志位 (ACD) 等。地址域字节表示了测控单元地址。和校验码等于控制域加地址域, 用来校验本帧数据传输的正确性。

可变帧长报文格式的报文长度=链路用户数据长度+8, 其长度根据数据类型的不同是可改变的。为了保证报文的完整性, 报文中设计了2个启动字符和1个结束字符, 用户数据的长度由第二和第三个字节 (长度L字节) 来表示, 即用户数据的长度=长度L-2。

在103规约中, 链路用户数据分为1级数据和2级数据。其中, 1级数据是优先级最高的数据, 如遥信变位信息、故障信息等, 2级数据是优先级较低的数据, 如电压、电流、功率、功率因数等遥信数据。

在基于103规约的监控系统中, 总控单元需要对测控单元进行召回数据、遥控和总查询等基本操作。其中, 召回数据程序流程如图3所示。基于103规约的遥控操作程序流程如图4所示。103规约中的总查询程序流程如图5所示。

4 程序设计

自动化分站的监控系统程序采用VC++6.0结合ActiveX通信控件和Timer时间控件开发。系统的主程序流程如图6所示。

下面从串口初始化程序、串行数据发送接收子程序、召回数据子程序、遥控子程序等方面, 详细地讨论103规约监控系统的设计步骤和实现方法。

4.1 通信控件的创建

先启动Visual C++6.0, 建立一个名称为“ComNSP7103”的应用程序。然后将ActiveX通信控件 (Microsoft Communications Control, Version 6.0) 插入到工程的工具框中。最后将通信控件放入对话框中, 并为通信控件设置ID值 (例如ID=IDC_MSCOMM) 。通过ClassWizard为每个通信控件设置一个类型为“CMSComm”的对象名 (例如“m_comport”) [6,7]。程序对通信控件的操作就是通过该对象名来实现的。

利用通信控件实现串行通信, 需要设计串口初始化程序、串行数据发送接收程序。串口的初始化程序主要设置串口号、数据输入输出方式、波特率、数据位和停止位等参数。数据发送子程序将需要发送的数据写入发送缓冲区, 计算机系统会按照设置的串口参数进行自动发送。数据接收子程序从接收缓冲区读出数据并处理。具体的程序实现请查阅相关文献。

4.2 总查询子程序

总查询时, 需要先将总查询报文内容赋给发送数组 (senddata) , 然后再通过串口发送给下级测控单元。

4.3 召回2级数据子程序

系统正常工作时, 总控单元会循环地发送召回2级数据报文, 去获取测控单元的遥测数据。

4.4 遥控选择子程序

当自动化分站接收到系统主站的遥控命令时, 需要将遥控命令转换为103规约的报文格式, 转发至测控单元来完成遥控操作。

4.5 其它子程序

煤矿供电自动化系统的分站不仅须具有将各测

控单元的信息进行集成、再传递给主站的功能, 而且要有就地集中显示信息和控制的功能以及保存参数等的功能, 这些辅助功能的程序实现可以参阅相关文献。

5 结语

煤矿供电自动化系统的使用能够提高煤矿供电的安全性和可靠性, 可以改善供电系统的管理水平。其中, 分站是整个系统的中间管理环节, 它起到一个桥梁作用, 一方面将现场设备信息进行集成, 另一方面将数据信息转换成统一协议的数据, 并且通过环网传递给主站。基于103通信规约的分站具有典型性和通用性, 在煤矿供电自动化系统中可以推广使用。本文设计的供电综合自动化系统分站已经在宁煤集团羊场湾煤矿中使用, 取得了满意的效果。

参考文献

[1]金祖广.煤矿井下采区变电站综合自动化设计方案[J].工矿自动化, 2005 (2) :67~69.

[2]关敬忠, 张凌云, 曹久永.变电所的综合自动化探讨[J].煤炭技术, 2005, 24 (1) :109~110.

[3]邓先明, 杨宇, 方荣惠.基于现场总线的煤矿供电自动化系统[J].电力自动化设备.2007, 27 (4) :95~98.

[4]周丽.基于IEC60870-5-103规约的变电站内部通信系统的研究与实现[D].青岛:山东科技大学, 2005.

[5]党存禄, 靳路宁, 马安仁, 等.基于现场总线的变电站综合自动化系统[J].甘肃科学学报, 2006, 18 (1) .

[6]张泉.变电站综合自动化系统的设计与研究[D].天津:天津大学, 2005.

[7]王华, 叶爱亮, 祁立学, 等.Visual C++6.0编程实例与技巧[M].北京:机械工业出版社, 1999.

通信规约 篇7

随着超高压电网的发展，500kV无人值班或少人值班变电站的大量出现，作为电力主网架的超高压电网实时数据的传输和监测更是尤其重要，远动系统的正常运行直接影响到整个主网架实时数据的可靠、及时传输和监测。远动系统中应用的通信规约主要有厂家自定义[1]、参照负控规约、参照远动规约、采用国际上较为流行的规约[2]等几种。按照可靠性、及时性、冗余度、负载能力等指标的要求，远动系统首选IEC60870-5-101[3]和IEC60870-5-104[4]规约配套通信的方式。

1 超高压电网的远动系统应用方式

1.1 通信网络

某区域电网调控中心承担14座500kV变电站的调度与控制功能，在500kV无人值班或少人值班变电站的实践中积累了成功的经验，电网调控中心与500kV变电站远动通道使用的通信规约包括两种，远动机104通道通过电力调度数据网实时进行连接，远动机101通道通过专用模拟通道实时进行连接，网络拓扑图如图1所示。

1.2 系统硬件冗余通道的配置

在电网调度系统实际应用中，站端远动系统包括两台远动机，保证在任何时间101通道和104通道在一台远动机正常工作，在另一台远动机备用状态。为了确保系统的安全稳定运行，根据双配置互补性的原则，采用了冗余配置设计。主、备远动主机同时接入并运行，当主机发生故障时，将自动切换到备机工作，整个切换工作不超过5秒。另外101通道为专用模拟通道，104通道为基于TCP/IP协议的数字通道，两种通道独立运行，当一条通道出现故障不影响另一通道，另一条通道正常运行，保证变电站实时数据的可靠、及时传输。

2 IEC60870-5-101规约的通信实施过程

2.1 101规约帧格式

IEC60870-5-101规约采用的帧格式是基本标准中的FT1.2异步式字节传输帧格式，分为可变帧长帧 (如图2) 和固定帧长帧 (如图3) 两种。可变帧长格式用于主站向子站传输数据或者子站向主站传输数据；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。

2.2 101规约的参考网络模型

101规约的网络层模型源于开放式互联的OSI/ISO参考模型，考虑到实际应用时的传输效率，所以采用EPA结构模型，这种参考模型仅用三层，分别为物理层、链路层、应用层。物理层主要实现将信息体从一个物理信道送经另一个实体，向链路层提供一个透明的比特流服务；链路层是将一条不太可靠的通信链路转化为对高层协议而言是一条无误的可靠的传输线路；应用层是OSI的最高层，主要为用户进程提供服务和OSI工作环境。

2.3 101规约数据传输

2.3.1 初始化过程

主站→子站，请求链路状态（10 49 01 4a 16）；子站→主站，回答链路状态 (10 0b 01 0c 16) ；主站→子站，复位远方链路请求（10 40 01 41 16）；子站→主站，复位远方链路确认（10 00 01 01 16）。

2.3.2 总召唤过程

主站→子站，总召唤命令帧（68 09 09 68 73 01 64 0106 01 00 00 00 e0 16）；子站→主站，总召唤确认帧（1000 01 01 16）；子站→主站，遥测帧M＿ME＿NA＿1，或采用不带品质描述的遥测帧M＿ME＿ND＿1；子站→主站，单点遥信M＿SP＿NA＿1；子站→主站，双点遥信M＿DP＿NA＿1；单双点遥信也可采用状态和状态变位的遥信M＿SP＿NA＿1；子站→主站，总召唤结束帧 (68 09 09 68 28 01 64 01 0a 01 00 00 14 ad16) 。

2.3.3 轮询过程

当没有任何数据变化数据时：主站→子站，召唤二级用户数据帧（10 7b 01 7c 16）；子站→主站，无所请求数据确认帧 (10 09 01 0a 16) 。

当有变化遥信数据时，理论上子站先回答1个无所请求数据确认帧，同时把其中控制域的要求访问位置为1，等待主站下一次询问以召唤一级数据帧而后以一级数据应答。101规约允许子站直接以以及数据回答召唤二级数据的询问，减少了一次问答的过程，其过程如下：主站→子站，召唤二级数据帧C＿P2＿NA＿1；子站→主站，单点遥信变化响应帧M＿SP＿NA＿1；或双点遥信变化响应帧M＿DP＿NA＿1。

当子站发生遥测变化时，报告变化遥测：主站→子站，召唤二级数据帧C＿P2＿NA＿1；子站→主站，遥测数据变化响应帧M＿ME＿NA＿1。

当子站发生事件顺序记录SOE时，报告SOE：主站→子站，召唤二级数据帧C＿P2＿NA＿1；子站→主站，单点信息的事件顺序记录M＿SP＿TA＿1，或双点信息的事件顺序记录M＿DP＿TA＿1。

2.3.4 遥控过程

主站→子站，遥控选择命令的发送帧（68 09 09 68 5345 2e 01 06 45 07 0b 81 chk 16）；子站→主站，遥控选择命令的确认帧（68 09 09 68 a0 45 2e 01 07 45 07 0b 81chk 16）；主站→子站，遥控执行命令的发送帧 (68 09 0968 73 45 2e 01 06 45 07 0b 01 chk 16) ；子站→主站，遥控执行命令的确认帧 (68 09 09 68 a0 45 2e 01 07 45 07 0b01 73 16) 。

3 IEC60870-5-104规约的通信实施过程

3.1 101规约帧格式

IEC-104规约是以IEC-101规约为基础，该协议以太数据网上的应用。IEC-104本身具有TCP/IP的冲突检测和错误重传机制，在传输效率上有很大的提高，且具有更加丰富的应用服务数据单元ASDU，因此比IEC-101具有更高的可靠性和稳定性。

IEC60870-5-104规约采用的帧格式是基本标准中的FT1.2异步式字节传输帧格式，同样分为可变帧长帧 (如图4) 和固定帧长帧 (如图5) 两种。可变帧格式为应用规约控制单元（APDU），包括应用规约控制信息（APCI）和应用服务数据单元（ASDU）两部分。固定帧格式只有应用规约控制信息（APCI）部分，分为I帧、S帧、U帧三种格式。

3.2 104规约的参考网络模型

104规约的网络层模型与101规约相同，它实际上处于应用层协议的位置。基于TCP/IP的应用层协议很多，每一种应用层协议都对应着一个网络端口号。IEC104在传输层采用TCP协议，其对应的网络端口号为2404。

3.3 104规约数据传输

3.3.1 初始化过程

主站→子站，启动数据传输，U格式帧STARTDT:ACT=1 (68 04 07 00 00 00）；子站→主站，链路连接完成，U格式帧STARTDT:CON=1 (68 04 0b 00 00 00）；主站→子站，测试链路，U格式帧TESTFR:ACT=1 (68 04 43 00 00 00）；主站→子站，测试链路完成，U格式帧TESTFR:CON=1 (68 0483 00 00 00）；如果主站检测到异常，主站发送数据停止传送帧，主站→子站，U格式帧STOPDT:ACT=1 (68 04 13 0000 00）；子站确认数据停止传送帧，子站→主站，U格式帧STOPDT:CON=1 (68 04 23 00 00 00) 。

2.3.2 总召唤过程

主站→子站，总召唤命令帧（68 0E 48 05 02 00 64 0106 00 01 00 00 00 00 14）；子站→主站，总召唤确认帧（68 0E 00 00 00 00 64 01 07 00 01 00 00 00 00 14）；子站→主站，遥测帧M＿ME＿NA＿1，或采用不带品质描述的遥测帧M＿ME＿ND＿1；子站→主站，单点遥信M＿SP＿NA＿1；子站→主站，双点遥信M＿DP＿NA＿1；单双点遥信也可采用状态和状态变位的遥信M＿SP＿NA＿1；子站→主站，总召唤结束帧 (680E 00 00 00 00 64 01 0A 00 01 00 00 00 00 14) 。

2.3.3 数据传输

当有变化遥信数据时，报告变化遥信：子站→主站，单点遥信变化响应帧M＿SP＿NA＿1 (68 0e 20 00 2a 00 01 0103 00 01 00 01 00 00 00）；或双点遥信变化响应帧M＿DP＿NA＿1 (68 0e 2e 00 2a 00 03 01 01 00 01 00 01 00 00 01）。

当子站发生遥测变化时，报告变化遥测：子站→主站，短浮点数遥测数据变化响应帧M＿ME＿NC＿1 (68 12 4e 00 2a00 0d 01 01 00 01 00 01 00 00 aa aa aa aa 11）。当子站发生事件顺序记录SOE时，报告SOE：子站→主站，单点信息的事件顺序记录M＿SP＿TB＿1 (68 15 08 00 2a 00 1e 0103 00 01 00 01 00 00 01 e8 a3 00 0e 0e 0c 04），或双点信息的事件顺序记录M＿DP＿TB＿1 (68 15 10 00 2a 00 1f01 03 00 01 00 c8 00 00 01 13 e7 0f 0e 0e 0c 04）。

2.3.4 遥控过程

主站→子站，遥控选择命令的发送帧（68 0E 0A 00CC 00 2E 01 06 00 01 00 14 60 00 81）；子站→主站，遥控选择命令的确认帧（68 0E CE 00 0C 00 2E 01 07 00 0100 14 60 00 81）；如果遥控失败，子站→主站，遥控失败确认帧 (68 0E 9A 01 16 00 2E 01 47 00 01 00 26 60 0081) ；主站→子站，遥控执行命令的发送帧 (68 0E 0C 00 D000 2E 01 06 00 01 00 14 60 00 01) ；子站→主站，遥控执行命令的确认帧 (68 0E D2 00 0E 00 2E 01 07 00 01 00 1460 00 01) 。如果遥控失败，子站→主站，遥控失败确认帧 (68 0E D2 00 0E 00 2E 01 07 00 01 00 14 60 00 01) 。

4 运行中存在的问题

IEC101和IEC104规约在电网中得到了很好的应用，其中优势是明显的，但是实践过程中有些要求和问题需要我们注意。

1) 现场应用104规约时，由于要对数据网设备进行相应的网关、路由器和安全装置的设置，必要时需与数据网人员进行配合，增加了通讯发生故障时问题的分析难度。

2) 101模拟通道的波特率、频偏、中心频率必须与对侧设置一致，否则会造成数据的传输异常。

3) 不同的生产厂家由于对规约认识理解上存在差异，会造成通信失败。设备运行过程中，有时会出现通信中断的现象。

4) 当通信链路较好时，如果发送总召周期太短，可能会导致全数据上送慢。

5) 配置文件的起始地址不对或遥测类型码不对，都会造成遥测数据上送异常；问答过程中出现死循环，会造成遥测数据不能上送。

5 结束语

本文对IEC60870-5-101/104规约传输帧格式及报文应用进行了分析，对现场维护人员的调试、维护工作具有很强的实用价值。随着超高压电网实现少人值守或无人值守的发展趋势，超高压电网对远动通信的各项指标要求越来越高，远动系统主、备机和数字、模拟通道的双备用模式，是能满足各种数据类型的传输和保证通信可靠性的方案。

参考文献

[1]傅钦翠, 陈剑云.基于FSM的IEC60870-5-104规约的实现[J].继电器, 2008, 36 (10) :45-48.

[2]梁竹靓, 韩兵, 彭永.IEC60870-5-104规约在分布式电力监控系统中的应用[J].电力系统保护与控制, 2011, 39 (4) :124-127.

[3]DL/T634.5101-2002idt IEC60870-5-101 (57/566/CDV) :2002, 远动设备及系统第5-101部分:基本远动任务配套标准[M]北京:中国电力出版社, 2002.

通信规约 篇8

通信管理机是水电厂计算机监控系统的重要部件,担负着数据采集、协议转换、命令下发等工作,是下层微机化设备和上层监控系统间的通信枢纽。一般要求其具有:极高的可靠性,能够24 h不间断运行;较好的实时性,在允许延时范围内上传各类数据;高互连性,能兼容各种电力系统规约,方便与各类设备通信;较好的可扩展性,使其能不断地加入新的协议、采集对象等,以适应水电厂的局部的升级改造。本设计实现了一种基于Win CE平台嵌入式工业计算机的水电厂通信管理机,可完成对水电厂监控系统的各种设备的数据采集、命令下发、规约转换任务。以IEC60870-5-104规约将数据上传多个客户端,简化了上位机数据采集过程,提高了水电厂监控系统通信可靠性,满足通信管理机长期稳定运行需要[1,2]。

1 通信管理机软、硬件环境

随着嵌入式系统的发展,嵌入式计算机以其稳定、可靠、低功耗的特点在各种工业领域得到了广泛应用,而通信管理机的运行环境和性能要求都非常适合以嵌入式系统来实现。在这种需求的支持下,MOXA推出了UC系列工业计算机,该系列产品以通信功能为核心,整合了各种相关软、硬件,适用于协议转换、数据集中、接口转换等多种数据处理场合。

本设计中使用MOXA UC7410CE智能通信服务器。硬件方面,该产品采用Intel XScale 266 MHz CPU,128 MB内存,32 MB Flash闪存,集成8个RS-232/422/485串口,双以太网卡和1块128×64点阵液晶显示器。Intel XScale处理器是Intel公司在ARM处理器构架基础上重新设计内核的高性能处理器,主要应用于高端的网络产品,满足通信管理机的处理能力需求;双网卡和8串口设计使该机拥有完善的设备连接能力;该系列产品强调工业应用,采用无风扇、机壳密封防尘、无旋转设备、可靠电磁屏蔽、浪涌保护等设计,提高了稳定性和使用寿命,非常适合在条件复杂的工业现场使用。

软件方面,该机预装Win CE5.0和完整的设备驱动程序。专门定制的Win CE系统只保留了通信相关的功能,小巧而高效,完善支持串口API、Winsock,并拥有多线程并发执行能力。

2 通信管理机软件设计[3,4,5]

2.1 UC7410CE开发基础

UC7410CE的典型的开发环境为e VC4.0+SP4+UC7400SDK1.2,可直接调用Win CE API实现对串口、以太网的编程。

a.串口操作。水电厂中很多微机化设备采用RS-485/232方式向外提供数据,故串口数据采集是通信管理机设计的一个重点。Win CE下串口操作过程为:调用Create File()创建串口句柄;Get Comm State()读取DCB,修改DCB参数并调用Set Comm State()写回DCB;创建COMMTIMEOUTS变量设置读取写入超时参数并调用Set Comm Timeouts()将其设置到已创建的串口句柄;串口读写用Write File()与Read File()函数,类似于一般的文件读写。这部分内容在很多著作中都有详细介绍,文中不再赘述。

b.以太网的操作。Win CE自4.1版起开始支持Winsock2.2,以太网操作用到的API主要有:

Recv()、Send()等。下面是一段以太网监听与创建客户服务线程程序。

2.2 通信软件设计

通信管理机是监控系统的前置机,主要功能是数据采集、命令下发和规约转换,在水电站监控系统中的连接关系如图1所示。其中,粗线表示以太网,细线表示RS-485网络。水电厂存在多个协议不同、接口相异的设备:如常见的励磁调节器采用Modbus协议、RS-485口;电能表采用DL/T645协议、RS-485口;直流监控系统采用循环远动规约(CDT)、RS-485口;保护装置采用Modbus协议或IEC60870-5-103/104协议、以太网或RS-485口等。通信管理机应能采集所有这些设备的数据并按照一定的协议传到上位机,以简化上位机的采集过程。

通信管理机软件结构如图2所示。

下面介绍软件主要模块。

a.主线程。主线程负责创建其他任务线程,并显示当前系统信息(如系统内存使用情况、IP地址信息、上传数据队列长度、缓冲区长度等),并负责响应按键输入。

b.采集线程。采集线程由主线程创建,完成下位机数据采集并对采集的数据进行判断,按照判断结果确定是否将其置入发送队列。采集线程有多个,可分为2组:低优先级组和高优先级组。低优先级线程实现对数据实时性要求较低的设备进行采集,如励磁调节器、调速器、电能表、温度模块、直流系统等。对此类设备的采集应采用单线程采用轮询的方法,以避免多个线程同时采集时数据刷新过快,浪费系统资源。高优先级线程实现对数据实时性要求较高的设备的采集,如基于RS-485的保护设备、基于TCP/IP保护设备等。这类设备传输数据量大,并要求数据快速送上位机,故对每个设备以独立线程进行采集,且设置该类线程有高优先级,确保数据转发的实时性。

c.IEC60870-5-104协议上传线程对组(下称上传线程组)。上传线程组负责从上传数据发送队列中取得数据,并发送到上位机。该类线程在上位机客户端连接时由主线程创建,并且每个上位机客户连接独享一个上传线程对(一个接收线程、一个发送线程)。上传线程组中的多个线程同时访问上传数据发送队列时必须进行同步化。

d.数据区包括上传数据队列和可编程序控制器(PLC)数据缓冲区2部分。上传数据队列是为解决采集过程与上传过程速度匹配问题而引入的一个队列结构。采集线程将待上传的数据插入队列,发送线程取出数据并发送到上位机。PLC数据缓冲区是一个线性表,存储了现地PLC需要的全部数据,由采集线程负责刷新。

2.3 软件设计中需要注意的问题

a.多线程同步。多个采集线程或发送线程可能同时访问数据区,因此必须采取同步化措施,互斥体是Windows系统提供的一种多线程同步方法。使用互斥体之前必须先用Create Mutex()对互斥体进行初始化;在访问临界资源前调用Wait For Single Object()阻塞其他线程;对临界资源的访问结束后调用Release Mutex()释放阻塞。

b.客户线程管理。多个客户端同时与通信管理机连接时,任何客户服务线程在删除上传数据队列节点前都要确保所有客户服务线程都已获取了该节点的数据,不能直接删除。可用一个客户线程线程状态字(Clientstatus)和一个看门变量(ready)来判断当前客户端连接状态和各客户服务线程对上传数据队列的访问情况。图3说明了客户状态字和看门变量的工作原理。

3 IEC60870-5-104规约实现[6,7,8,9,10,11,12,13,14,15]

IEC60870-5-104是应用于远动设备的传输/控制规约,其科学性、可靠性都得到了实践的证明,非常适合作为通信管理机与上层系统间的通信规约。这里不详细介绍IEC60870-5-104的细节,只就其实现过程中的一些重要问题进行探讨。

3.1 IEC60870-5-104规约帧结构

一个标准的IEC60870-5-104数据帧称为应用规约数据单元APDU(Application Protocol Data Unit),由应用规约控制信息APCI(Application Protocol Control Information)和应用服务数据单元ASDU(Application Service Data Unit)组成。其结构如图4所示。

APCI结构中,启动字符固定为68 H,表示一个数据帧的开始;APDU长度为控制域开始到本帧结束的总字节数;4个8位控制域分别表示发送序列号和接收序列号,可用以实现报文丢失检测和报文重传。规约帧(即APDU)有3种格式:I格式、S格式和U格式。I格式即用于编号的信息传输,其结构是一个包含APCI和ASDU的完整的APDU;S格式帧只含有一个APCI,是收端发给发端的确认帧;U格式帧也只含有一个APCI,用于传输过程的控制,如启动传输、停止传输、测试帧等。

3.2 通信流程

通信时,通信管理机是TCP连接的服务器,上位机是客户端,通信过程由客户端发起。一旦TCP连接建立,则服务器端创建一个接收线程对某一客户端服务。接收线程接收来自上位机的数据帧并上传相应的应答帧;自动上传线程由接收线程创建,用于实现数据的自动上传。图5是服务器端接收流程图,图6是自动上传流程图。

3.3 防止报文丢失和报文重传

IEC60870-5-104采用发送、接收序列号(下文称N(S)、N(R))来实现防止报文丢失和报文重传[5]。当TCP连接建立后,N(S)、N(R)均被重置为0。此后,N(S)、N(R)在每个APDU和每个方向上都应按顺序加2,发送方增加N(S)而接收方增加N(R)。当接收站按连续正确收到的APDU的数字返回N(R),表示接收站认可这个APDU或者多个APDU。发送站把一个或几个APDU保存到一个缓冲区里直到它将自己的N(S)作为一个N(R)收回,而这个N(R)是对所有数字小于或等于该号的APDU的有效确认,这时就可以删除缓冲区里已正确传送过的APDU。若更长的数据传输只在一个方向进行,就得在另一个方向发送S格式确认帧,在缓冲区溢出或超时前认可APDU。这种方法应该在2个方向上应用。在实际的应用中,可不设已发数据缓冲区,当一方发送了U或I格式帧后,必须在超时前得到收方确认才进行下一个数据帧的发送。所以上位机每收到一帧要发送一个确认帧,不要等收到多帧后再回复。

3.4 超时时间常数

IEC60870-5-104引入了τ0~τ3共4个时间常数来判断整个传输过程中的超时情况[5],其定义可参考文献[5]。实际应用中可不采取τ0时间,通信管理机在连接建立前一直处于连接状态,客户端随时连接;τ1按规约推荐取15 s;若不使用已发数据帧缓冲机制,则不使用τ2,一旦有数据接收到就进行确认;τ3按规约推荐取20 s。

4 与现地单元共享数据

通信管理机负责大部分设备的数据采集,但由于目前的中小水电厂广泛采用2级控制模式,即后台+现地控制单元(LCU)。因此,现地PLC也有分享数据的需求。通信管理机可以通过以太网或RS-485方式与现地LCU连接,通信规约可以采用CDT或Modbus。下面是一个采用Modbus协议,实现与PLC数据共享的例子,括弧中的数字代表发送数据的长度,单位为bit。

PLC发送命令帧,其格式为:子站号(8)+功能码(8)+数据地址(16)+CRC16效验(16)。通信管理机返回数据帧,其格式为:子站号(8)+功能码(8)+上传数据(16)+CRC16效验(16)。其中,子站号可编0~255,在单PLC对多通信管理机时用;功能码固定,命令时为03 H,应答时为04 H;数据地址可编0000 H~FFFF H,遥测值、遥信值统一编址,命令接收端实现地址变换;上传数据占16位,即每个遥测量占一个数据帧;每16个遥信量占一个数据帧。当通信管理机接收到一个错误帧(效验出错,地址越限)时,返送错误帧,格式为:子站号(8)+FF+00 H+00 H+CRC16(16)。

5 结语