轻松拿捏IEC104协议-源码分享

小头菜编程 · 昨天 17:32

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这篇文章适合对IEC104协议有所了解的开发者。文中概念性的介绍比较少，以干货为主；对IEC104协议了解较少，可以先参考这篇文章 IEC608705104协议解读（含解析源码）

其实网络通信协议很简单，就是两部分组成（网络通信+协议），IEC104也不例外，简单来说就是IEC104=Socket+协议，搞懂这个，你就能搞懂大部分的网络通信协议。

为了方便理解，这里把协议分成两部分：协议组成和工作流程。

那么，我们只需要搞懂以下三点就能轻松掌握（程序解析在最后）。

1. Socket

2. 协议组成

3. 流程

Socket

网络通信底层采用TCP/IP通信方式，不管你用什么编程语言，对于网络通信编程，Socket是绕不开的。

【IO密集型用异步，计算密集型用并行】

对于Socket通信编程，如果是一对多IO密集型，最好使用异步而不是多线程；如果是一对一，那就无所谓了。

private void ContinueReadBuffer(){ try { _stream.BeginRead( _receiveBuffer, _receiveBufferOffset, _receiveBuffer.Length - _receiveBufferOffset, HandleDataReceived, _stream); } catch (Exception ex) { HandleReceiveOperationException(ex); throw; }}

源码中采用了异步回调的方式BeginRead和EndRead相结合，异步可以更高效的利用CPU系统资源，软件不卡顿，用户体验也更好。

在一对多的情况下，怎么能最大化利用系统资源做到高并发通信，答案肯定不是多线程，看了源码你就知道了。

协议组成

需要搞懂这几个名词：APCI、ASDU、APDU、U帧、S帧、I帧。

APCI：控制信息部分，类似于帧头，由1个byte 的起始字节0x68 + 1 byte的长度 + 4个byte控制位域（CF）组成。

ASDU：存储数据部分。

APDU：等于APCI+ASDU，长度等于APCI+ASDU-2，减去起始字节和APDU长度字节。

U帧：控制报文帧（只包括APCI部分），主要有启动帧、停止帧、测试帧。

S帧：监视帧（只包括APCI部分），接收序号。

I帧：信息传输帧（包括APCI+ASDU部分）。

发送序号和接收序列号是保证数据完整性的条件。

类型标识定义发送数据的格式。

遥测常用类型标识

09—带品质描述的测量值，每个遥测值占3个字节

0d—带品质描述的浮点值，每个遥测值占5个字节

遥信常用类型标识

01—不带时标的单点遥信，每个遥信占1个字节

可变结构体定义发送数据信息是有序还是无序，有序即一个信息体地址，元素的对应地址会在此信息地址基础上依次加1。无序即1个地址对应一个元素。

传输原因定义记录传送的原因以及上行下行方向等。

更详细的解释请参考 IEC608705104协议解读（含解析源码）

流程

1. 由客户端（主站）向服务端（从站）发起TCP连接。

2. 连接成功后，向服务端发送链路启动帧。

3. 服务端收到启动帧以后，向客户端回应启动确认帧。

4. 客户端收到启动确认帧，向服务端发送总召唤命令帧。

5. 服务端收到总召唤命令数据请求后，发送总召唤命令数据响应帧，然后继续发送总召唤命令数据。总召唤命令数据发送完成后，发送总召唤命令数据结束帧。

6. 客户端在收到总召唤命令数据结束帧后，发送对时请求帧。

7. 服务器收到对时请求帧后，发送对时响应帧。

8. 由服务器主动向客户端发送变化数据帧。同时，收到客户端发送的控制类命令，回复相应的操作结果。

9. 客户端等到下一个数据总召唤命令数据周期，重复第5步之后的流程。

源码中是针对逆变器进行数据采集，每5分钟发送一次总召，没有涉及对时操作；总召时间间隔可根据需要调整。

程序解析

采用的C#编程语言，Windows Form窗体程序

启动后的窗体

Visual studio开发工具，Common文件夹存放公用类，IEC104文件夹存放104协议逻辑实体，Tools为工具，ZZH是Socket相关类，Form1是主窗体。

主程序流程图

loopTimer定时任务

controlTimer定时任务

void HandleData(int typeId, InformationObject[] infoObjs){ StringBuilder sb = new StringBuilder(); for (int i = 0; i < infoObjs.Length; i++) {       //浮点遥测值       if (typeId == 13)       {          int firstAddress = infoObjs.GetInformationObjectAddress();  // 信息地址起始位          int len = infoObjs.GetInformationElements().Length / 2;          for (int j = 0; j < len; j++)          {             int address = firstAddress + j;             if (address < 16385 || address > 17000)             {                   Console.WriteLine("遥测信息地址超出定义范围");             }             var value = infoObjs.GetInformationElements()[j, 0];
            var kv = "k:" + address + ",v:" + value + "\r\n";             sb.Append(kv);             Config104.InsertHash(address, ((EShortFloat)value).GetValue());
         }       }       //单点遥信       else if (typeId == 1)       {          int firstAddress = infoObjs.GetInformationObjectAddress();  // 信息地址起始位          int len = infoObjs.GetInformationElements().Length; // 所有信息值长度          for (int j = 0; j < len; j++)          {             int address = firstAddress + j;             if (address > 500 || address < 0)             {                   Console.WriteLine("遥信信息超出定义范围：" + address);             }             var value = infoObjs.GetInformationElements()[j, 0];
            var kv = "k:" + address + ",v:" + value + "\r\n";             sb.Append(kv);             Config104.InsertHash(address, ((ESinglePointWithQuality)value).IsOn());          }       } } if(checkBox1.Checked)       WriteLog.WriteLogs(sb.ToString());}