IEC104協議在電力行業和石油行業都有著廣泛的應用,尤其是在電力行業應用更是普遍。但是IEC104協議在這兩個行業的應用有哪些異同點呢?簡單來說,核心區別在于:協議本身是相同的,但傳輸的數據內涵、應用場景和系統角色完全不同。可以把IEC 104協議看作是一種“通用語言”,電力行業用它來“談論”電網運行,而石油行業用它來“談論”生產工藝。
從協議本身(報文結構、語法、通信機制)來看,兩者完全相同,遵循的是統一的國際標準 IEC 60870-5-104。它們的根本區別在于應用場景、所傳輸數據的內涵(語義)以及在整個自動化系統中所扮演的角色。
一、相同點
1、協議標準:均嚴格遵循 IEC 60870-5-104 這一國際標準,沒有任何差異。
2、通信基礎:都基于標準的 TCP/IP 協議棧,運行于以太網上。
3、通信模式:都采用客戶端/服務器(Client/Server) 架構。通常調度中心(控制主站)作為客戶端,現場站點(變電站、泵站)作為服務器。
4、報文結構:具有完全相同的幀結構(APCI + ASDU)、相同的啟動幀、停止幀、測試幀機制。
5、 傳輸機制:使用相同的發送/確認(S/C)、發送/無回答(S/N) 機制以及序號超時重傳機制來保證可靠性。
6、基本數據類型:都使用遙測(YC - 模擬量測量值)、遙信(YX - 開關狀態)、遙控(YK - 命令)、遙調(YT - 設定值)、累計量(CP - 脈沖計數) 等基本數據類型。
二、不同點
特性維度 | 電力行業 | 石油行業 |
1. 應用場景與數據內涵(核心區別) | 電網監控: 調度變電站、發電廠。數據與電力系統直接相關。 | 工業SCADA: 監控油井、管道、泵站、儲罐。數據與工藝流程直接相關。 |
2. 信息模型(語義) | 映射電力一次系統: | 映射工藝流程圖(P&ID): |
3. 協議角色 | 原生規約: 是現代智能變電站和電力調度系統中的主流和原生通信規約之一。保護測控裝置(IED)直接支持。 | 網關/匯聚協議: 更多作為遠程通信的“主干道”協議。現場設備(PLC、RTU)多用Modbus、OPC等,通過協議轉換網關匯聚并映射為IEC 104數據上傳。 |
4. 實時性與可靠性要求 | 要求極高: 電網控制對毫秒級的實時性和100% 的可靠性有極致要求,事關電網穩定和安全。 | 要求高但側重點不同: 對可靠性要求極高(防止事故),但對大部分過程的實時性要求為秒級即可(部分緊急停車ESD系統除外)。更關注數據完整性和工藝安全。 |
5. 安全規范 | 強制性強制性規定: 必須遵循國家發改委發布的 《電力監控系統安全防護規定》 (“安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證”),通常需配備縱向加密認證裝置。 | 遵循工控安全標準: 遵循 IEC 62443 系列標準,安全建設更多基于區域/管道的概念。加密通常采用 IEC 62351 標準,但目前應用普及度不及電力行業強制。 |
6. 配置與調試 | 調試人員需精通電力系統接線圖和變電站配置描述(SCD)文件。 | 調試人員需精通工藝流程圖(P&ID) 和Modbus等底層設備的寄存器 |
總之,為了更好地理解,我們可以做一個簡單的類比:
IEC 104協議就像是一套標準的“語言語法”(例如:英語語法)。
電力行業和石油行業都在使用這套語法。
電力行業用它來書寫 “電力系統” 的故事,詞匯是:斷路器、功率、電壓、電流。
石油行業用它來書寫 “工藝流程” 的故事,詞匯是:閥門、壓力、流量。
語法規則(協議本身)是完全一樣的,但講述的故事內容(數據含義)和應用的領域(場景)截然不同。因此,當跨行業接觸IEC 104時,不需要重新學習協議細節,但必須花時間深入了解目標行業的生產工藝、設備類型和數據點定義,才能進行有效的配置和集成工作。
宏達信諾HXGE系列電力數據采集網關支持IEC104協議,是打破信息孤島、實現異構設備互聯互通的關鍵橋梁。它通過將各種不同協議的數據“標準化”為電力系統廣泛認可的IEC 104協議,極大地簡化了系統集成難度,是實現智能電網和工業4.0不可或缺的基礎組件。
