Thuật Ngữ Solar

Giao thức IEC 60870-5-104 (IEC 60870-5-104 protocol) là gì?

Đăng vào bởi Việt Nam Solar News

Mục lục · 11 phần
1Giao thức IEC 60870-5-104 (IEC 60870-5-104 protocol) là gì?2Bộ tiêu chuẩn IEC 60870-5 và vị trí của phần 1043Cấu trúc gói tin APDU gồm APCI và ASDU4Ba định dạng khung I, S và U5Tham số thời gian t0 đến t3 và cửa sổ k, w6Kiểu dữ liệu ASDU và nguyên nhân truyền COT7IEC 60870-5-104 trong nhà máy điện mặt trời và kết nối điều độ8Bảo mật giao thức IEC 60870-5-104 và bộ IEC 623519So sánh IEC 104 với IEC 101, IEC 61850, Modbus TCP và DNP310Câu hỏi thường gặp về giao thức IEC 60870-5-10411Việt Nam Solar và danh sách cửa hàng

Giao thức IEC 60870-5-104 (IEC 60870-5-104 protocol) là tiêu chuẩn đồng hành viễn điều khiển, kết hợp lớp ứng dụng của IEC 60870-5-101 với chức năng truyền tải của TCP/IP, phục vụ giám sát và điều khiển quá trình trải rộng về địa lý.[1] Gói tin IEC 104 đi qua TCP ở cổng 2404, phần điều khiển APCI của mỗi gói thường dài 6 byte.[2] Cổng 2404 được đăng ký cho dịch vụ iec-104 trên cả TCP lẫn UDP.[3] Ở nhà máy điện, thiết bị đầu cuối RTU/Gateway thu thập và truyền dữ liệu về hệ thống SCADA của Cấp điều độ có quyền điều khiển.[4] Các cổng truyền thông khác của biến tần (inverter) có ở bài giao tiếp.

Tóm tắt nhanh

MụcThông tin chính
Tên tiếng AnhIEC 60870-5-104 protocol, gọi tắt IEC 104[2]
Định nghĩaGiao thức IEC 60870-5-104 (IEC 60870-5-104 protocol) là tiêu chuẩn đồng hành viễn điều khiển, kết hợp lớp ứng dụng của IEC 60870-5-101 với chức năng truyền tải của TCP/IP, phục vụ giám sát và điều khiển quá trình trải rộng về địa lý[1]
Phiên bảnẤn bản 2.0 năm 2006; bản hợp nhất 2.1 gồm sửa đổi 1, phát hành năm 2016[5]
Cổng TCP2404 cho iec-104; 19998 cho bản bảo mật iec-104-sec[3]
Cấu trúc gói tinAPDU gồm APCI và ASDU;[6] APCI thường dài 6 byte, bắt đầu bằng 0x68[2]
Ba định dạng khungI truyền thông tin có đánh số, S giám sát có đánh số, U điều khiển không đánh số[2]
Thời gian chờ mặc địnht0 30 s, t1 15 s, t2 10 s, t3 20 s trên Beckhoff TF6500[13] và Ensto DEIE2012[12]
Bảo mậtBản gốc thiếu mã hóa, bảo vệ toàn vẹn và xác thực;[7] IEC 62351-3 bảo vệ kết nối TCP bằng TLS[18]
Ứng dụngViễn điều khiển trong hệ thống điện châu Âu;[7] SCADA của công ty điện lực[6]

1. Giao thức IEC 60870-5-104 (IEC 60870-5-104 protocol) là gì?

Giao thức IEC 60870-5-104 (IEC 60870-5-104 protocol) là tiêu chuẩn đồng hành viễn điều khiển, kết hợp lớp ứng dụng của IEC 60870-5-101 với chức năng truyền tải của TCP/IP, phục vụ giám sát và điều khiển quá trình trải rộng về địa lý.[1] Tiêu chuẩn áp dụng cho thiết bị và hệ thống viễn điều khiển (telecontrol) truyền dữ liệu nối tiếp mã hóa theo bit.[1] Mục tiêu của tiêu chuẩn là khả năng tương tác giữa các thiết bị viễn điều khiển tương thích.[1]

Tên đầy đủ và các ấn bản của IEC 60870-5-104

Ấn bản đầu tiên của IEC 60870-5-104 ra đời năm 2000.[2][7] Ấn bản 2.0 phát hành ngày 13/6/2006.[9] Bản hợp nhất 2.1 phát hành ngày 07/6/2016, gồm ấn bản 2.0 và sửa đổi 1.[5] Ấn bản 2 của tiêu chuẩn do ban kỹ thuật IEC TC 57 về quản lý hệ thống điện và trao đổi thông tin liên quan soạn thảo.[1] Nhóm tiêu chuẩn IEC nói chung được giới thiệu ở bài tiêu chuẩn IEC.

Trạm điều khiển và trạm bị điều khiển

Trạm điều khiển (controlling station) là nơi thực hiện điều khiển các trạm xa, tức hệ thống SCADA.[2] Trạm bị điều khiển (controlled station) còn được gọi là trạm xa, RTU, 101-Slave hoặc 104-Server.[2] IEC 104 theo kiến trúc máy khách và máy chủ (client-server).[7] Chỉ trạm điều khiển gửi lệnh STARTDT để điều khiển việc truyền dữ liệu từ trạm bị điều khiển.[2] Hệ thống SCADA được trình bày riêng ở bài SCADA.

Giao thức IEC 60870-5-104: trạm điều khiển SCADA và trạm bị điều khiển RTU trao đổi qua TCP cổng 2404. Ba mốc ấn bản 2000, 2006 và 2016.
Giao thức IEC 60870-5-104: hai loại trạm và các ấn bản. Thẻ thông tin do Việt Nam Solar thiết kế, số liệu từ nguồn.[1][2]

Vai trò của IEC 104 trong viễn điều khiển hệ thống điện

IEC 60870-5-104 là giao thức dùng rộng rãi cho viễn điều khiển trong hệ thống điện châu Âu.[7] Giao thức IEC 104 cũng phổ biến trong hệ thống SCADA hiện nay của các công ty điện lực.[6]

IEC 104 dùng lại lớp ứng dụng của IEC 101,[1] nên trước khi đi vào gói tin cần xem vị trí của phần 104 trong bộ IEC 60870-5.

2. Bộ tiêu chuẩn IEC 60870-5 và vị trí của phần 104

Tiêu chuẩn đồng hành IEC 60870-5-104 sử dụng các tiêu chuẩn khác trong bộ IEC 60870-5.[1]

Các phần 101, 102, 103 và 104

  • IEC 60870-5-101 là tiêu chuẩn đồng hành cho các nhiệm vụ viễn điều khiển cơ bản, ấn bản 2.0 năm 2003.[10]
  • IEC 60870-5-102 là tiêu chuẩn đồng hành cho việc truyền giá trị tích lũy (integrated totals), ban hành năm 1996.[2]
  • IEC 60870-5-103 là tiêu chuẩn đồng hành cho giao diện thông tin của thiết bị bảo vệ, ban hành năm 1997.[11]
  • IEC 60870-5-104 là phần truy cập mạng cho IEC 60870-5-101 qua các cấu hình truyền tải chuẩn.[2]

Phần 103 có bài riêng IEC 60870-5-103.

IEC 104 dùng lại lớp ứng dụng của IEC 101

Đặc tả IEC 104 kết hợp lớp ứng dụng của IEC 60870-5-101 với chức năng truyền tải do TCP/IP cung cấp.[1] So với IEC 101, IEC 104 thay đổi lớp truyền tải, lớp mạng, lớp liên kết và lớp vật lý, còn lớp ứng dụng giữ nguyên.[7] Ở chế độ cân bằng (balanced) của IEC 101, mỗi trạm đều có thể khởi tạo việc truyền tin.[2] Ở chế độ không cân bằng (unbalanced), trạm điều khiển hỏi vòng các trạm xa.[2]

Kiến trúc mạng và cổng TCP 2404

Tiêu chuẩn quy định dùng giao diện TCP/IP mở tới mạng, ví dụ một mạng LAN cho thiết bị viễn điều khiển chở ASDU của IEC 101.[1] Bộ định tuyến (router) cho các loại mạng WAN như X.25, Frame Relay, ISDN nối vào qua một giao diện TCP/IP LAN chung.[1] Đổi loại mạng chỉ cần thay loại router, không ảnh hưởng thiết bị đầu cuối.[1] Hai loại mạng được giải thích ở bài mạng LAN và bài mạng WAN.

Cổng 2404 được đăng ký cho dịch vụ iec-104, mô tả là điều khiển quá trình theo IEC 60870-5-104 qua IP.[3]

Giao thức IEC 60870-5-104: so sánh chồng lớp IEC 101 và IEC 104, kiến trúc LAN và router WAN, vị trí của phần 104 trong bộ IEC 60870-5.
Giao thức IEC 60870-5-104: lớp ứng dụng IEC 101 và kiến trúc mạng. Thẻ thông tin do Việt Nam Solar thiết kế, số liệu từ nguồn.[1][2]

Phạm vi tiêu chuẩn không gồm an toàn thông tin

Ghi chú trong mục phạm vi của IEC 60870-5-104 nêu cơ chế an toàn thông tin nằm ngoài phạm vi tiêu chuẩn.[1] Nội dung bảo mật được trình bày ở mục 8.

Khi ASDU của IEC 101 đi qua TCP, mỗi ASDU được đặt trong một khung APDU có thêm phần điều khiển APCI, nội dung của mục 3.[6]

3. Cấu trúc gói tin APDU gồm APCI và ASDU

Gói tin IEC 104 gồm phần điều khiển APCI và phần dữ liệu ASDU chứa các đối tượng thông tin.[2][6]

APDU gồm phần điều khiển APCI và phần dữ liệu ASDU

APDU (Application Protocol Data Unit) được chia thành hai phần là ASDU (Application Service Data Unit) và APCI (Application Protocol Control Information).[6] Khung APDU dài tối đa 255 octet.[6] Tham số độ dài APDU tối đa trên Beckhoff TF6500 là 253 octet, bằng 255 byte trừ 1 octet khởi đầu và 1 octet độ dài.[13] Hai con số khác nhau vì 255 octet tính cả khung, còn 253 octet không tính octet khởi đầu và octet độ dài.[13] Tủ điều khiển Ensto DEIE2012 đặt tham số độ dài APDU tối đa mặc định là 253.[12]

Phần điều khiển APCI dài 6 byte

Mỗi APCI bắt đầu bằng byte khởi đầu có giá trị 0x68.[2] Tiếp theo là trường độ dài APDU 8 bit và bốn trường điều khiển, mỗi trường 8 bit.[2] Độ dài APCI nói chung là 6 byte.[2][7] Cộng lại, 1 byte khởi đầu + 1 byte độ dài + 4 byte điều khiển = 6 byte.

Giao thức IEC 60870-5-104: byte khởi đầu 0x68, trường độ dài, bốn trường điều khiển của APCI, phần ASDU, và các giới hạn độ dài 255, 253 octet.
Giao thức IEC 60870-5-104: cấu trúc gói tin APDU. Thẻ thông tin do Việt Nam Solar thiết kế, số liệu từ nguồn.[2][7]

Phần định danh đơn vị dữ liệu của ASDU

ASDU gồm hai phần chính: phần định danh đơn vị dữ liệu dài cố định 6 byte và phần dữ liệu.[2] Phần dữ liệu gồm một hoặc nhiều đối tượng thông tin (information object).[2] Mã kiểu TypeID dài 1 byte.[2] Bit SQ (Structure Qualifier) quy định cách đánh địa chỉ các đối tượng hoặc phần tử thông tin.[2] Nguyên nhân truyền COT là mã 6 bit, dùng để diễn giải thông tin tại trạm nhận.[2] Địa chỉ chung COA dài 1 hoặc 2 octet, cố định theo từng hệ thống.[2] Mỗi ASDU truyền tối đa 127 đối tượng.[2]

Địa chỉ đối tượng thông tin IOA

Địa chỉ đối tượng thông tin IOA dài 3 byte trong IEC 104.[2][7] Với 3 byte, tủ Ensto DEIE2012 cho dải địa chỉ đối tượng từ 0 đến 16777215.[12] Giá trị lớn nhất này bằng 2 mũ 24 trừ 1, tức 16777216 trừ 1. Địa chỉ chung của tủ dài 2 octet, đặt được từ 0 đến 65534, mặc định là 10.[12] Địa chỉ 65535 dùng để phát quảng bá (broadcast).[12]

Trường điều khiển trong APCI xác định khung thuộc định dạng I, S hay U,[1] nội dung của mục 4.

Giao thức IEC 60870-5-104: hình gốc, mỗi đối tượng thông tin gồm IOA 3 byte, phần tử thông tin và nhãn thời gian. Các trường định danh của ASDU.
Giao thức IEC 60870-5-104: phần dữ liệu ASDU và địa chỉ IOA. Hình gốc: György và Holczer (2021), CEUR-WS Vol. 2874, paper 13, Hình 2, giấy phép CC BY 4.0, nhãn tiếng Việt do Việt Nam Solar dịch. Xem hình gốc tại trang tài liệu gốc.

4. Ba định dạng khung I, S và U

Tiêu chuẩn định nghĩa ba định dạng khung là I, S và U.[7]

Khung I truyền thông tin có đánh số

Khung I (Information transfer format) dùng truyền thông tin có đánh số giữa trạm điều khiển và trạm bị điều khiển.[2] Trường điều khiển của khung I chứa hai số thứ tự 15 bit, tăng thêm 1 cho mỗi APDU theo từng chiều.[2] Khi bộ đếm thứ tự không hợp lệ, kết nối bị ngắt.[7]

Khung S xác nhận có đánh số

Khung S dùng cho các chức năng giám sát có đánh số.[2] Chức năng giám sát chính của khung S là xác nhận (acknowledgment).[6] Trên Beckhoff TF6500, khung S được gửi muộn nhất sau thời gian t2.[13]

Khung U với STARTDT, STOPDT và TESTFR

Khung U dùng cho các chức năng điều khiển không đánh số.[2] Lệnh STARTDT và STOPDT do trạm điều khiển dùng để điều khiển việc truyền dữ liệu từ trạm bị điều khiển.[2] Kết nối đang mở có thể được kiểm tra định kỳ theo cả hai chiều bằng APDU thử TESTFR.[2] TCP cung cấp cho ứng dụng dịch vụ dòng byte tin cậy và đúng thứ tự.[14] TCP hướng kết nối nhưng bản thân không có khả năng phát hiện kết nối còn sống.[14] Trong IEC 104, khung thử được gửi khi đường truyền rảnh lâu, theo thời gian t3.[6]

Thời điểm gửi khung S và khung thử do các tham số thời gian quyết định,[13] nội dung của mục 5.

Giao thức IEC 60870-5-104: hình gốc gồm trường điều khiển 4 octet của khung I, S, U. TCP tin cậy nhưng không tự phát hiện kết nối còn sống [14].
Giao thức IEC 60870-5-104: ba định dạng khung I, S và U. Hình gốc: György và Holczer (2021), CEUR-WS Vol. 2874, paper 13, Hình 1, giấy phép CC BY 4.0, nhãn tiếng Việt do Việt Nam Solar dịch. Xem hình gốc tại trang tài liệu gốc.

5. Tham số thời gian t0 đến t3 và cửa sổ k, w

Bộ tham số giao thức IEC 104 trên Beckhoff TF6500 có bốn thời gian chờ t0 đến t3 và hai tham số đếm k, w.[13]

Thời gian chờ t0 và t1

Thời gian t0 là thời gian chờ khi thiết lập kết nối.[6] Trên Beckhoff TF6500, t0 là chu kỳ thử kết nối, chỉ áp dụng ở trạm điều khiển, mặc định 30 s.[13] Thời gian t1 là thời gian chờ cho APDU gửi đi hoặc APDU thử.[6] Trên Beckhoff TF6500, t1 là thời gian chờ tối đa cho phản hồi của khung STARTDT, STOPDT hoặc TESTFR kích hoạt, mặc định 15 s.[13]

Thời gian chờ t2 và t3

Thời gian t2 là thời gian chờ để gửi xác nhận khi không có thông điệp dữ liệu.[6] Thời gian t2 phải ngắn hơn t1.[15][16] Thời gian t3 là thời gian chờ để gửi khung thử khi đường truyền rảnh lâu.[6] Bảng mặc định của tiêu chuẩn, được trích lại trong một bài báo bình duyệt, ghi t0 30 s, t1 15 s, t2 10 s, t3 20 s.[6] Tủ Ensto DEIE2012 và trình điều khiển Tatsoft cho đặt mỗi thời gian chờ từ 1 đến 255 s.[12][15]

Tham số k và w

Tham số k là số xác nhận còn chờ tối đa, đạt tới k trạm bị điều khiển ngừng gửi thông điệp mới.[15] Trên Beckhoff TF6500, kết nối bị đóng muộn nhất khi APDU dạng I thứ k đã gửi chưa được xác nhận.[13] Tham số w quy định bên nhận xác nhận muộn nhất sau khi nhận w APDU dạng I.[13] Khuyến nghị w không vượt quá hai phần ba giá trị k có trong tài liệu của hai hãng.[12][15] Với k = 12, giới hạn khuyến nghị là 2 × 12 / 3 = 8, đúng bằng w mặc định trên Beckhoff TF6500 và Ensto DEIE2012.

Giá trị mặc định trên hai sản phẩm cụ thể

Phần mềm Beckhoff TF6500 và tủ Ensto DEIE2012 dùng cùng bộ giá trị mặc định cho sáu tham số.[13][12]

Tham sốBeckhoff TF6500[13]Ensto DEIE2012[12]
t030 s30 s
t115 s15 s
t210 s10 s
t320 s20 s
k và w12 và 812 và 8
Giao thức IEC 60870-5-104: giá trị mặc định t0 30 s, t1 15 s, t2 10 s, t3 20 s trên Beckhoff TF6500 và Ensto DEIE2012, cùng k = 12, w = 8.
Giao thức IEC 60870-5-104: thời gian chờ t0 đến t3 và tham số k, w. Thẻ thông tin do Việt Nam Solar thiết kế, số liệu từ nguồn.[6][13]

Ví dụ kiểm tra bộ tham số trước khi chạy thử

  1. Ghi lại giá trị mặc định trên Beckhoff TF6500: t1 = 15 s, t2 = 10 s, k = 12 và w = 8.[13]
  2. Kiểm tra điều kiện t2 ngắn hơn t1: 10 s nhỏ hơn 15 s, đạt yêu cầu.[15]
  3. Tính giới hạn khuyến nghị của w: 2 × 12 / 3 = 8.[12]
  4. So sánh w = 8 với giới hạn 8: w không vượt hai phần ba k, đạt yêu cầu.
  5. Kiểm tra địa chỉ chung trong thẻ dữ liệu khớp địa chỉ thiết bị của kênh trên gateway Advantech EdgeLink.[16]

Khi kết nối đã ổn định, nội dung truyền đi nằm trong các kiểu ASDU và nguyên nhân truyền ở mục 6.

Giao thức IEC 60870-5-104: năm bước kiểm tra t1, t2, k, w và địa chỉ chung trước khi chạy thử một kết nối IEC 104.
Giao thức IEC 60870-5-104: ví dụ kiểm tra bộ tham số. Thẻ thông tin do Việt Nam Solar thiết kế, số liệu từ nguồn.[13][15]

6. Kiểu dữ liệu ASDU và nguyên nhân truyền COT

Mã kiểu TypeID cho biết kiểu ASDU, còn nguyên nhân truyền COT dùng để diễn giải thông tin tại trạm nhận.[2]

Mã kiểu TypeID theo chiều giám sát và chiều điều khiển

Trong phạm vi định nghĩa của IEC 101, hiện có 58 kiểu ASDU cụ thể.[2] Mã 1 đến 40 là thông tin quá trình theo chiều giám sát.[2] Mã 45 đến 51 là thông tin quá trình theo chiều điều khiển.[2] Điều 6 của IEC 60870-5-104 chọn các ASDU định nghĩa trong IEC 60870-5-101 và bổ sung thêm ASDU.[1]

Các kiểu dữ liệu thường gặp

  • Mã 1, M_SP_NA_1: thông tin điểm đơn (single point information).[2]
  • Mã 3, M_DP_NA_1: thông tin điểm kép (double point information).[2]
  • Mã 13, M_ME_NC_1: giá trị đo dạng số thực dấu phẩy động ngắn theo IEEE 754.[2]
  • Mã 36, M_ME_TF_1: giá trị đo số thực ngắn kèm nhãn thời gian CP56Time2a.[2]
  • Mã 45, C_SC_NA_1 là lệnh đơn; mã 46, C_DC_NA_1 là lệnh kép.[2]
  • Mã 50, C_SE_NC_1: lệnh đặt giá trị (setpoint) dạng số thực ngắn.[2]

Tủ Ensto DEIE2012 gửi các lệnh điều khiển từ xa bằng ASDU 46.[12]

Giao thức IEC 60870-5-104: các kiểu dữ liệu thường gặp theo chiều giám sát và chiều điều khiển, cùng dải mã của IEC 101.
Giao thức IEC 60870-5-104: mã kiểu TypeID. Thẻ thông tin do Việt Nam Solar thiết kế, số liệu từ nguồn.[2][1]

Nguyên nhân truyền COT

Mã COT 1 là truyền định kỳ (periodic, cyclic), mã 3 là truyền tự phát (spontaneous).[2] Mã 6 là kích hoạt (activation), mã 7 là xác nhận kích hoạt (activation confirmation).[2] Mã 20 là dữ liệu trả lời lệnh tổng hỏi (interrogated by general interrogation).[2] Tủ Ensto DEIE2012 gửi dữ liệu trả lời tổng hỏi với nguyên nhân 0x14.[12] Số thập lục phân 0x14 bằng 1 × 16 + 4 = 20, đúng mã COT 20.

Lệnh tổng hỏi, đồng bộ đồng hồ và nhãn thời gian

Mã 100, C_IC_NA_1 là lệnh tổng hỏi (general interrogation).[2] Mã 103, C_CS_NA_1 là lệnh đồng bộ đồng hồ.[2] Tủ Ensto DEIE2012 dùng ASDU 100 cho tổng hỏi và ASDU 103 cho đồng bộ đồng hồ.[12] Trên trình điều khiển IEC 104 Master của Tatsoft, giá trị 0 của tham số thời gian đồng bộ nghĩa là không cần đồng bộ.[15] Theo lưu ý trong cùng tài liệu, trạm chủ không nên đồng bộ các IED đã được đồng bộ bằng GPS.[15] Nhãn thời gian CP56Time2a là dạng thời gian nhị phân 7 octet.[2]

Các kiểu đo lường, tín hiệu và lệnh nêu trên là nội dung trao đổi giữa nhà máy điện và trung tâm điều khiển ở mục 7.

Giao thức IEC 60870-5-104: năm mã COT thường gặp, phép đổi 0x14 sang 20, cùng lệnh tổng hỏi, đồng bộ đồng hồ và nhãn thời gian CP56Time2a.
Giao thức IEC 60870-5-104: nguyên nhân truyền COT. Thẻ thông tin do Việt Nam Solar thiết kế, số liệu từ nguồn.[2][15]

7. IEC 60870-5-104 trong nhà máy điện mặt trời và kết nối điều độ

Các ví dụ dưới đây chỉ đúng với thiết bị được nêu tên.

Dữ liệu từ nhà máy điện về cấp điều độ tại Việt Nam

Hệ thống SCADA là hệ thống thu thập số liệu để phục vụ giám sát, điều khiển và vận hành hệ thống điện.[4] Thiết bị đầu cuối RTU/Gateway là thiết bị đặt tại trạm điện hoặc nhà máy điện.[4] RTU/Gateway thu thập và truyền dữ liệu về hệ thống SCADA của Cấp điều độ có quyền điều khiển hoặc Trung tâm điều khiển.[4] Yêu cầu đấu nối nhà máy vào lưới được tổng hợp ở bài tiêu chuẩn kết nối lưới.

Bộ thu thập dữ liệu Huawei SmartLogger3000

SmartLogger3000 dùng IEC 104, một giao thức chuẩn, để kết nối với hệ thống quản lý của bên thứ ba.[17] Sau khi đặt tham số IEC 104, hệ thống quản lý bên thứ ba giám sát được các thiết bị nối vào SmartLogger3000.[17] SmartLogger3000 giám sát và quản lý hệ thống điện mặt trời và hệ thống lưu trữ năng lượng (ESS).[26] SmartLogger3000 kết nối với hệ thống quản lý hoặc thiết bị bên thứ ba dùng IEC 104 trong mạng LAN có dây.[26] SmartLogger3000 không kết nối được với hệ thống quản lý dùng IEC 104 qua mạng 4G/3G/2G hoặc mạng LTE chuyên dụng.[26]

Giao thức IEC 60870-5-104: ảnh thiết bị Huawei SmartLogger3000 và bốn điều kiện khi dùng IEC 104 để kết nối hệ thống quản lý của bên thứ ba.
Giao thức IEC 60870-5-104: SmartLogger3000 kết nối hệ thống bên thứ ba. Ảnh: Việt Nam Solar.

Tủ điều khiển từ xa Ensto DEIE2012

Tủ DEIE2012 gửi tín hiệu trạng thái theo thời gian thực về trung tâm điều khiển (centre de conduite).[12] Các đơn vị đo của tủ gồm công suất tác dụng kW, công suất phản kháng kVAR và điện áp V.[12] Theo bảng thuật ngữ của hãng, tủ là trạm được một trạm điều khiển từ xa giám sát và điều khiển.[12]

Cổng và địa chỉ trên gateway Advantech EdgeLink

Dịch vụ IEC-104 Server của EdgeLink mặc định dùng cổng 2404, mỗi kênh cần một số cổng khác nhau.[16] Địa chỉ thiết bị của kênh mặc định là 1, địa chỉ chung trong thẻ dữ liệu phải khớp địa chỉ này.[16] Màn hình vận hành tại chỗ cho người vận hành được trình bày ở bài giao diện người máy HMI.

Dữ liệu và lệnh của các thiết bị trên đi qua lớp IP, nơi IEC 104 gốc bị lộ điểm yếu bảo mật,[2] nội dung của mục 8.

Giao thức IEC 60870-5-104: đường dữ liệu từ nhà máy qua RTU/Gateway về SCADA Cấp điều độ, ví dụ tủ Ensto DEIE2012 và gateway Advantech EdgeLink.
Giao thức IEC 60870-5-104: kết nối cấp điều độ và thiết bị. Thẻ thông tin do Việt Nam Solar thiết kế, số liệu từ nguồn.[16]

8. Bảo mật giao thức IEC 60870-5-104 và bộ IEC 62351

Bảo mật cho IEC 104 được bổ sung bằng TLS bảo vệ kết nối TCP[18] và cơ chế truyền thông an toàn ở hồ sơ ứng dụng.[8]

Điểm yếu bảo mật của IEC 104

IEC 104 được thiết kế từ thập niên 1990 và có các lỗ hổng bảo mật đã biết.[7] Giao thức thiếu các tính năng bảo mật quan trọng như mã hóa, bảo vệ toàn vẹn và xác thực.[7] IEC 104 truyền dữ liệu dạng văn bản rõ và không có cơ chế xác thực.[6] Lỗ hổng này nghiêm trọng hơn khi dữ liệu đi qua lớp IP không an toàn.[2] Kẻ tấn công có thể gửi lệnh tổng hỏi để biết các IOA một máy chủ đang dùng.[7]

IEC 62351-3 bảo vệ kết nối TCP bằng TLS

IEC 62351-3:2014 quy định cách bảo đảm tính bí mật, bảo vệ toàn vẹn và xác thực mức thông điệp.[18] Phạm vi áp dụng là các giao thức SCADA và viễn điều khiển dùng TCP/IP làm lớp truyền thông điệp.[18] TLS được áp dụng để bảo vệ kết nối TCP.[18] Ấn bản 2.0 năm 2023 thay thế ấn bản 2014, dùng TLS 1.2 theo RFC 5246 và TLS 1.3 theo RFC 8446.[19]

IEC 62351-5 và IEC TS 60870-5-7 xác thực ở lớp ứng dụng

IEC 62351-5:2023 quy định cơ chế truyền thông an toàn ở hồ sơ ứng dụng (A-profile) cho các giao thức dựa trên IEC 60870-5.[8] IEC TS 60870-5-7:2013 mô tả thông điệp và định dạng dữ liệu để triển khai xác thực an toàn theo IEC TS 62351-5.[20] Bên nhận kiểm tra được APDU do người dùng có quyền gửi và không bị sửa trên đường truyền.[20] Với IEC 60870-5-104, IEC TS 60870-5-7 được dùng cùng IEC TS 62351-3.[20] Ấn bản 2013 của IEC TS 60870-5-7 đã bị thu hồi ngày 18/3/2025 và được thay bằng ấn bản 2 năm 2025.[27]

Cổng 19998 và mức hỗ trợ trong phần mềm

Cổng TCP 19998 được đăng ký cho dịch vụ iec-104-sec, mô tả là điều khiển quá trình IEC 60870-5-104 bảo mật.[3] Thư viện mã nguồn mở lib60870 hỗ trợ phần lớn tính năng TLS do IEC 62351-3 yêu cầu.[21] Xác thực an toàn theo IEC 60870-5-7 của lib60870 là phần bổ sung được bán thương mại.[21] Các nhà sản xuất còn ngần ngại triển khai IEC 62351 vì độ phức tạp tăng thêm.[7]

Mức bảo mật là một điểm khác biệt khi đặt IEC 104 cạnh các giao thức khác ở mục 9.

Giao thức IEC 60870-5-104: năm điểm yếu của IEC 104 gốc, lớp TLS theo IEC 62351-3, xác thực ở lớp ứng dụng theo IEC 62351-5 và IEC TS 60870-5-7.
Giao thức IEC 60870-5-104: bảo mật theo bộ IEC 62351. Thẻ thông tin do Việt Nam Solar thiết kế, số liệu từ nguồn.[7][2]

9. So sánh IEC 104 với IEC 101, IEC 61850, Modbus TCP và DNP3

IEC 104 chạy trên TCP với cổng 2404, còn Modbus TCP dùng cổng 502.[3][24] DNP3 phục vụ cùng mục đích viễn điều khiển tại Bắc Mỹ, còn IEC 61850 có hướng dẫn ánh xạ dữ liệu sang IEC 104.[7][23]

IEC 104 và IEC 101

IEC 101 dùng các giao diện vật lý nối tiếp V.24/V.28 hoặc X.24/X.27.[2] IEC 104 chở thông điệp IEC 101 làm dữ liệu ứng dụng qua TCP, cổng 2404.[2] Hai giao thức dùng chung lớp ứng dụng của IEC 60870-5-101.[1] Chuẩn RS485 và khái niệm tốc độ baud có ở bài RS485 và bài tốc độ baud.

IEC 104 và IEC 61850

IEC TR 61850-90-2:2016 hướng dẫn dùng IEC 61850 để trao đổi thông tin giữa trạm biến áp và trung tâm điều khiển hoặc bảo trì.[22] IEC TS 61850-80-1:2016 hướng dẫn trao đổi thông tin từ mô hình dữ liệu dựa trên CDC qua IEC 60870-5-101 hoặc IEC 60870-5-104.[23] Phép ánh xạ dùng các ASDU và dịch vụ đã định nghĩa sẵn của IEC 60870-5-104 hoặc IEC 60870-5-101.[23]

IEC 104 và Modbus TCP

Modbus TCP cung cấp trao đổi theo mô hình máy khách và máy chủ giữa các thiết bị trên mạng Ethernet TCP/IP.[24] Mọi ADU của Modbus TCP được gửi qua TCP tới cổng đăng ký 502.[24]

Tiêu chíIEC 60870-5-104Modbus TCP
Cổng TCP2404[3]502[24]
Mô hình trao đổiMáy khách và máy chủ[7]Máy khách và máy chủ[24]
Phần đầu khungAPCI 6 byte, bắt đầu bằng 0x68[2]MBAP 7 byte[24]
Truyền không cần hỏiCó mã COT 3 cho dữ liệu tự phát[2]Phản hồi do máy chủ gửi sau yêu cầu của máy khách[24]

IEC 104 và DNP3

DNP3 phục vụ cùng mục đích viễn điều khiển như IEC 104, tại Bắc Mỹ.[7] IEEE 1815-2012 quy định cấu trúc, chức năng và các mức tập con tương tác của DNP3.[25] Tiêu chuẩn IEEE 1815-2012 chuyển sang trạng thái không còn hiệu lực (Inactive-Reserved) từ ngày 30/3/2023.[25] IEC 62351-5 áp dụng cho cả IEC 60870-5-104 và DNP3.[8]

Các mục từ 1 đến 9 trả lời phần lớn câu hỏi kỹ thuật, các câu hỏi ngắn được gom ở mục 10.

Giao thức IEC 60870-5-104: bảng IEC 104 và Modbus TCP theo cổng, mô hình trao đổi, phần đầu khung, truyền tự phát. Liên hệ với IEC 101, 61850, DNP3.
Giao thức IEC 60870-5-104: so sánh với Modbus TCP, IEC 101, IEC 61850 và DNP3. Thẻ thông tin do Việt Nam Solar thiết kế, số liệu từ nguồn.[2][1]

10. Câu hỏi thường gặp về giao thức IEC 60870-5-104

Q1Giao thức IEC 104 dùng cổng nào?

Giao thức IEC 104 dùng cổng 2404, cổng được đăng ký cho dịch vụ iec-104.[3] Bản bảo mật iec-104-sec dùng cổng TCP 19998.[3]

Q2IEC 104 khác IEC 101 ở điểm nào?

IEC 104 khác IEC 101 ở lớp truyền tải, lớp mạng, lớp liên kết và lớp vật lý.[7] IEC 101 dùng giao diện nối tiếp như V.24/V.28.[2]

Q3Khung I, S và U khác nhau thế nào?

Khung I, S và U khác nhau ở chức năng: khung I truyền thông tin có đánh số, khung S giám sát có đánh số.[2] Khung U thực hiện chức năng điều khiển không đánh số như STARTDT, STOPDT và TESTFR.[2]

Q4Giá trị mặc định của t0, t1, t2 và t3 là bao nhiêu?

Giá trị mặc định của t0, t1, t2 và t3 trên Beckhoff TF6500 là 30 s, 15 s, 10 s và 20 s.[13] Tủ Ensto DEIE2012 dùng cùng bộ giá trị này.[12] Thời gian t2 phải ngắn hơn t1.[15]

Q5Tham số k và w nên đặt thế nào?

Tham số k và w trên Beckhoff TF6500 mặc định là 12 và 8.[13] Tài liệu của Ensto và Tatsoft cùng khuyến nghị w không vượt quá hai phần ba k.[12][15]

Q6Vì sao kết nối IEC 104 bị ngắt khi số thứ tự sai?

Kết nối IEC 104 bị ngắt khi số thứ tự sai do khung I và khung S mang số thứ tự của các thông điệp đã gửi.[7] Khi bộ đếm không hợp lệ, kết nối bị chấm dứt.[7]

Q7IEC 104 có mã hóa dữ liệu không?

Mã hóa dữ liệu không có trong IEC 104 bản gốc, giao thức truyền dữ liệu dạng văn bản rõ.[6] Bảo vệ kết nối TCP bằng TLS được quy định ở IEC 62351-3.[18]

Q8Lệnh tổng hỏi trong IEC 104 là gì?

Lệnh tổng hỏi trong IEC 104 là ASDU mã 100, ký hiệu C_IC_NA_1.[2] Dữ liệu trả lời lệnh này mang mã COT 20.[2]

Q9IEC 61850 có trao đổi dữ liệu qua IEC 104 được không?

IEC 61850 trao đổi dữ liệu qua IEC 104 được theo hướng dẫn của IEC TS 61850-80-1.[23] Tài liệu này ánh xạ mô hình dữ liệu dựa trên CDC lên các ASDU và dịch vụ sẵn có của IEC 104.[23]

Q10SmartLogger3000 có kết nối IEC 104 qua mạng 4G được không?

SmartLogger3000 không kết nối được với hệ thống quản lý dùng IEC 104 qua mạng 4G/3G/2G hoặc LTE chuyên dụng.[26] SmartLogger3000 kết nối IEC 104 qua mạng LAN có dây.[26]

Cấu hình các kết nối IEC 104 cho từng dự án là phần việc của đội kỹ thuật Việt Nam Solar, giới thiệu ở mục 11.

11. Việt Nam Solar và danh sách cửa hàng

Việt Nam Solar là công ty cung cấp toàn bộ giải pháp điện mặt trời, phân phối chính hãng hơn 20 thương hiệu thiết bị. Công ty hoạt động từ năm 2018, làm tổng thầu EPC và ESCO cho các dự án điện mặt trời. Đội kỹ thuật tư vấn cấu hình kết nối IEC 60870-5-104 giữa nhà máy điện mặt trời và hệ thống SCADA của từng dự án. Khách hàng được khảo sát tận nơi, thiết kế và lắp đặt hoàn chỉnh. Ba chi nhánh tại Hồ Chí Minh, Cần Thơ và Khánh Hòa trưng bày sản phẩm thật và nhận yêu cầu báo giá.

Giao thức IEC 60870-5-104: bản đồ Việt Nam có quần đảo Hoàng Sa, Trường Sa, ba chi nhánh Hồ Chí Minh, Cần Thơ, Khánh Hòa kèm ảnh thật, địa chỉ, đường dây nóng.
Giao thức IEC 60870-5-104: hệ thống chi nhánh Việt Nam Solar. Thông tin chi nhánh theo nguồn.[28]
Chi nhánhĐịa chỉKhoĐường dây nóng
Trụ sở chính Hồ Chí Minh188 ĐHT41, Phường Đông Hưng Thuận, Tp. HCM2939 QL1A, Phường Đông Hưng Thuận, Tp. HCM088.60.60.660
Chi nhánh Cần Thơ41D Mậu Thân, Phường Cái Khế, Tp. Cần ThơKhu vực Tràng Thọ A, Phường Trung Nhứt, Tp. Cần Thơ094.42.44.424
Chi nhánh Khánh HòaThôn Đông Dinh, Xã Diên Khánh, Tỉnh Khánh HòaThôn Đông Dinh, Xã Diên Khánh, Tỉnh Khánh Hòa081.60.60.660

Thông tin chi nhánh lấy theo danh sách cửa hàng của Việt Nam Solar.[28]

Tài liệu tham khảo từ nguồn quốc tế

  1. 1IEC. (2016). IEC 60870-5-104:2006+AMD1:2016 CSV, Telecontrol equipment and systems, Part 5-104: Transmission protocols, Network access for IEC 60870-5-101 using standard transport profiles (preview). International Electrotechnical Commission.
  2. 2Matoušek, P. (2017). Description and analysis of IEC 104 Protocol, Technical Report FIT-TR-2017-12. Brno University of Technology.
  3. 3IANA. (2026). Service Name and Transport Protocol Port Number Registry. Internet Assigned Numbers Authority.
  4. 4Bộ Công Thương. (2025). Văn bản hợp nhất Thông tư 05/2025/TT-BCT và Thông tư 46/2025/TT-BCT quy định hệ thống truyền tải điện, phân phối điện và đo đếm điện năng. Bộ Công Thương.
  5. 5IEC. (2016). IEC 60870-5-104:2006+AMD1:2016 CSV, Consolidated version, Edition 2.1. International Electrotechnical Commission.
  6. 6Hareesh, R., Kalluri, R., Mahendra, L., Senthil Kumar, R. K., & Bindhumadhava, B. S. (2020). Passive Security Monitoring for IEC-60870-5-104 based SCADA Systems. International Journal of Industrial Control Systems Security, 3(1), 90-99.
  7. 7György, P., & Holczer, T. (2021). Attacking IEC 60870-5-104 Protocol. Proceedings of the 1st Conference on Information Technology and Data Science, CEUR-WS Vol. 2874.
  8. 8IEC. (2023). IEC 62351-5:2023, Power systems management and associated information exchange, Data and communications security, Part 5: Security for IEC 60870-5 and derivatives (preview). International Electrotechnical Commission.
  9. 9IEC. (2006). IEC 60870-5-104:2006, Telecontrol equipment and systems, Part 5-104: Transmission protocols, Network access for IEC 60870-5-101 using standard transport profiles. International Electrotechnical Commission.
  10. 10IEC. (2003). IEC 60870-5-101:2003, Telecontrol equipment and systems, Part 5-101: Transmission protocols, Companion standard for basic telecontrol tasks. International Electrotechnical Commission.
  11. 11IEC. (1997). IEC 60870-5-103:1997, Telecontrol equipment and systems, Part 5-103: Transmission protocols, Companion standard for the informative interface of protection equipment. International Electrotechnical Commission.
  12. 12Ensto Novexia. (2018). Coffret DEIE2012, Notice protocole IEC60870-5-104 (NX2009089, révision A). Ensto.
  13. 13Beckhoff Automation. (n.d.). TF6500 TwinCAT 3 IEC 60870-5-10x, ST_IEC870_5_104ProtocolParams. Beckhoff Automation GmbH.
  14. 14Eddy, W. (Ed.). (2022). RFC 9293, Transmission Control Protocol (TCP). Internet Engineering Task Force.
  15. 15Tatsoft. (2018). IEC-60870-5-104 Master Communication Protocol, Reference Manual. Tatsoft LLC.
  16. 16Advantech. (n.d.). EdgeLink Protocol, IEC104. Advantech Co., Ltd.
  17. 17Huawei Technologies. (2025). SmartLogger3000 User Manual (EDOC1100108365), Setting Parameters for Connecting to the Management System. Huawei Technologies Co., Ltd.
  18. 18IEC. (2014). IEC 62351-3:2014, Power systems management and associated information exchange, Data and communications security, Part 3: Communication network and system security, Profiles including TCP/IP (preview). International Electrotechnical Commission.
  19. 19IEC. (2023). IEC 62351-3:2023, Power systems management and associated information exchange, Data and communications security, Part 3: Communication network and system security, Profiles including TCP/IP, Edition 2.0. International Electrotechnical Commission.
  20. 20IEC. (2013). IEC TS 60870-5-7:2013, Telecontrol equipment and systems, Part 5-7: Transmission protocols, Security extensions to IEC 60870-5-101 and IEC 60870-5-104 protocols (applying IEC 62351) (preview). International Electrotechnical Commission.
  21. 21MZ Automation. (n.d.). lib60870, IEC 60870-5-101/104 protocol library. MZ Automation GmbH.
  22. 22IEC. (2016). IEC TR 61850-90-2:2016, Communication networks and systems for power utility automation, Part 90-2: Using IEC 61850 for communication between substations and control centres (preview). International Electrotechnical Commission.
  23. 23IEC. (2016). IEC TS 61850-80-1:2016, Communication networks and systems for power utility automation, Part 80-1: Guideline to exchanging information from a CDC-based data model using IEC 60870-5-101 or IEC 60870-5-104 (preview). International Electrotechnical Commission.
  24. 24Modbus Organization. (2006). MODBUS Messaging on TCP/IP Implementation Guide V1.0b. Modbus Organization.
  25. 25IEEE. (2012). IEEE 1815-2012, IEEE Standard for Electric Power Systems Communications, Distributed Network Protocol (DNP3). IEEE Standards Association.
  26. 26Huawei Technologies. (2024). SmartLogger3000 User Manual, Issue 23 (bản PDF lưu tại sig.energy). Huawei Technologies Co., Ltd.
  27. 27Institute for Standardization of Serbia. (2025). IEC TS 60870-5-7:2013 ED1, project status: withdrawn 2025-03-18, replaced by IEC TS 60870-5-7:2025 ED2. ISS.
  28. 28Việt Nam Solar. (n.d.). Danh sách cửa hàng và hệ thống chi nhánh. Công ty TNHH Việt Nam Solar.
BIÊN SOẠN VÀ KIỂM DUYỆT

Bài viết do đội ngũ 50 kỹ sư của Công ty TNHH Việt Nam Solar biên soạn và kiểm duyệt. Công ty hoạt động liên tục trong lĩnh vực điện mặt trời từ năm 2018, đã khảo sát, thiết kế và thi công hàng nghìn công trình trên cả nước, đồng thời là nhà phân phối chính hãng hơn 20 thương hiệu biến tần, tấm pin và pin lưu trữ. Mọi kỹ sư tham gia biên soạn đều nắm chứng chỉ hành nghề về điện và xây dựng do cơ quan quản lý Nhà nước cấp.

Việt Nam Solar hoạt động với đầy đủ tư cách pháp nhân, gồm Giấy phép hoạt động điện lực số 175/GP-SCT do Sở Công Thương cấp, Giấy phép năng lực hoạt động xây dựng HCM-00076550 công bố trên cổng thông tin Bộ Xây dựng, cùng nhãn hiệu độc quyền số 604703 do Cục Sở hữu trí tuệ cấp văn bằng bảo hộ. Công ty duy trì ba chứng nhận hệ thống quản lý còn hiệu lực gồm ISO 9001:2015, ISO 14001:2018 và ISO 45001:2018, trạng thái hiệu lực xác minh trên IAF CertSearch.

Mọi số liệu kỹ thuật, thông tin pháp lý và mốc thời gian nêu trong bài đều được đối chiếu với hồ sơ chính hãng của nhà sản xuất và văn bản pháp luật hiện hành trước khi xuất bản, để nội dung công bố có thể kiểm chứng độc lập.

Mã số thuế: 0315209693Đường dây nóng: 088.60.60.660Thư điện tử: [email protected]Trang: vietnamsolar.vn
Việt Nam Solar News

Việt Nam Solar tự hào là một trong những nhà phân phối hàng đầu tại Việt Nam trong lĩnh vực năng lượng mặt trời. Hiện nay, chúng tôi là đối tác phân phối chính thức của hơn 20 thương hiệu hàng đầu thế giới, tiêu biểu như Huawei, BYD, Sigenergy, Panasonic, Risen, Solis, Pylontech cùng nhiều thương hiệu quốc tế uy tín khác. Được hơn 1.000 đối tác và 2.000 đơn vị lắp đặt trên toàn quốc tin tưởng lựa chọn, Việt Nam Solar không ngừng khẳng định vị thế trên thị trường bằng năng lực cung ứng mạnh mẽ, dịch vụ chuyên nghiệp và cam kết đồng hành lâu dài. Với đội ngũ hơn 50 kỹ sư giàu kinh nghiệm cùng hệ thống hơn 10 chi nhánh phủ khắp cả nước, Việt Nam Solar cam kết mang đến những giải pháp năng lượng sạch hiệu quả, an toàn và bền vững, đáp ứng tối ưu nhu cầu của khách hàng và đối tác trong hành trình hướng tới tương lai xanh. Cam kết của chúng tôi

“Chữ tín quý hơn vàng”. Việt Nam Solar vô cùng trân trọng sự tín nhiệm của Quý khách hàng. Chúng tôi đặt sự nghiệp của mình trong tay Quý vị bằng chất lượng, uy tín, tính chuyên nghiệp và giá cả cạnh tranh hàng đầu. Hãy tới và trải nghiệm!
CEO VIỆT NAM SOLAR

Để lại một bình luận

Trợ lý AI Việt Nam Solar
1