IEC104协议在电力行业和石油行业都有着广泛的应用,尤其是在电力行业应用更是普遍。但是IEC104协议在这两个行业的应用有哪些异同点呢?简单来说,核心区别在于:协议本身是相同的,但传输的数据内涵、应用场景和系统角色完全不同。可以把IEC 104协议看作是一种“通用语言”,电力行业用它来“谈论”电网运行,而石油行业用它来“谈论”生产工艺。
从协议本身(报文结构、语法、通信机制)来看,两者完全相同,遵循的是统一的国际标准 IEC 60870-5-104。它们的根本区别在于应用场景、所传输数据的内涵(语义)以及在整个自动化系统中所扮演的角色。
一、相同点
1、协议标准:均严格遵循 IEC 60870-5-104 这一国际标准,没有任何差异。
2、通信基础:都基于标准的 TCP/IP 协议栈,运行于以太网上。
3、通信模式:都采用客户端/服务器(Client/Server) 架构。通常调度中心(控制主站)作为客户端,现场站点(变电站、泵站)作为服务器。
4、报文结构:具有完全相同的帧结构(APCI + ASDU)、相同的启动帧、停止帧、测试帧机制。
5、 传输机制:使用相同的发送/确认(S/C)、发送/无回答(S/N) 机制以及序号超时重传机制来保证可靠性。
6、基本数据类型:都使用遥测(YC - 模拟量测量值)、遥信(YX - 开关状态)、遥控(YK - 命令)、遥调(YT - 设定值)、累计量(CP - 脉冲计数) 等基本数据类型。
二、不同点
特性维度 | 电力行业 | 石油行业 |
1. 应用场景与数据内涵(核心区别) | 电网监控: 调度变电站、发电厂。数据与电力系统直接相关。 | 工业SCADA: 监控油井、管道、泵站、储罐。数据与工艺流程直接相关。 |
2. 信息模型(语义) | 映射电力一次系统: | 映射工艺流程图(P&ID): |
3. 协议角色 | 原生规约: 是现代智能变电站和电力调度系统中的主流和原生通信规约之一。保护测控装置(IED)直接支持。 | 网关/汇聚协议: 更多作为远程通信的“主干道”协议。现场设备(PLC、RTU)多用Modbus、OPC等,通过协议转换网关汇聚并映射为IEC 104数据上传。 |
4. 实时性与可靠性要求 | 要求极高: 电网控制对毫秒级的实时性和100% 的可靠性有极致要求,事关电网稳定和安全。 | 要求高但侧重点不同: 对可靠性要求极高(防止事故),但对大部分过程的实时性要求为秒级即可(部分紧急停车ESD系统除外)。更关注数据完整性和工艺安全。 |
5. 安全规范 | 强制性强制性规定: 必须遵循国家发改委发布的 《电力监控系统安全防护规定》 (“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”),通常需配备纵向加密认证装置。 | 遵循工控安全标准: 遵循 IEC 62443 系列标准,安全建设更多基于区域/管道的概念。加密通常采用 IEC 62351 标准,但目前应用普及度不及电力行业强制。 |
6. 配置与调试 | 调试人员需精通电力系统接线图和变电站配置描述(SCD)文件。 | 调试人员需精通工艺流程图(P&ID) 和Modbus等底层设备的寄存器 |
总之,为了更好地理解,我们可以做一个简单的类比:
IEC 104协议就像是一套标准的“语言语法”(例如:英语语法)。
电力行业和石油行业都在使用这套语法。
电力行业用它来书写 “电力系统” 的故事,词汇是:断路器、功率、电压、电流。
石油行业用它来书写 “工艺流程” 的故事,词汇是:阀门、压力、流量。
语法规则(协议本身)是完全一样的,但讲述的故事内容(数据含义)和应用的领域(场景)截然不同。因此,当跨行业接触IEC 104时,不需要重新学习协议细节,但必须花时间深入了解目标行业的生产工艺、设备类型和数据点定义,才能进行有效的配置和集成工作。
宏达信诺HXGE系列电力数据采集网关支持IEC104协议,是打破信息孤岛、实现异构设备互联互通的关键桥梁。它通过将各种不同协议的数据“标准化”为电力系统广泛认可的IEC 104协议,极大地简化了系统集成难度,是实现智能电网和工业4.0不可或缺的基础组件。