DLMS电能表通讯协仪.docx

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DLMS电能表通讯协仪

DLMS电能表通讯协仪（2003626）

本文是对于IEC62056协议族，即DLMS协议族的中文说明手册。

本文并没有包含DLMS协议族的全部，但解释了在应用中可能出现的大多数情况。

本文的目的是为电能量数据采集终端提供与使用DLMS协议族的电能表通讯的协议说明。

本文参考文献如下：

（1）DLMSUserAssociation,COSEMIdentificationSystemandInterfaceObjects,ThirdEdition

（2）IEC62056－53Electricitymetering-Dataexchangeformeterreading,tariffandloadcontrol-Part53:

COSEMapplicationlayer

（3）IEC62056－46Electricitymetering-Dataexchangeformeterreading,tariffandloadcontrol-Part46:

DatalinklayerusingHDLCprotocol

（4）IEC62056－42Electricitymetering-Dataexchangeformeterreading,tariffandloadcontrol-Part42:

Physicallayerservicesandproceduresforconnection-orientedasynchronousdataexchange

（5）IEC62056－61Electricitymetering-Dataexchangeformeterreading,tariffandloadcontrol-Part61:

Objectidentificationsystem（OBIS）

（6）AmberManagementlogicaldevice－FR:

AMBER/FWTECH_SPECMANAGEMENT_LOGICAL_DEVICE

（7）AmberElectricityLogicalDevice－FR:

AMBER/FWTECH_SPECELECTRICITY_LOGICAL_DEVICE

（8）ALayman'sGuidetoaSubsetofASN.1,BER,andDER－

AnRSALaboratoriesTechnicalNote

BurtonS.KaliskiJr.RevisedNovember1,1993

（9）IEC61334采用配线载波的配电自动化，译文汇编。

一、本文的结构

由于DLMS协议族的复杂性，必然导致本文篇幅较长，涉及的内容比较多。

这里有必要把本文的内容，做一个综述，并解释各部分之间的相互关系。

一、DLMS协议模型：

从整体上介绍DLMS协议。

二、DLMS物理层协议：

讲述DLMS物理层在整个协议族中的作用。

三、DLMS链路层协议：

讲述HDLC链路层协议在整个协议族中的作用。

四、DLMS应用层协议：

讲述DLMS应用层协议在整个协议族中的作用。

这一部分又包括如下几部分内容。

（一、）ASN.1语法：

这个语法是用来描述DLMS应用层协议帧的组成的。

（二、）BER编码与AXDR编码：

这两种编码是用来实现ASN.1语法的。

（三、）AARQ与AARE数据帧：

这是两个特殊的数据帧，它用来构筑DLMS协议中的client端与server端的应用层连接。

（四、）数据请求过程描述：

介绍请求数据时所用的的数据帧。

五、请求数据实例：

这里提供了几个请求数据的实际范例的数据包文。

1、请求电量

2、请求瞬时量（电压、电流、功率）

3、请求负荷曲线

4、请求时间

一、DLMS协仪模型

下图从整体上描述了DLMS协仪模型。

协仪共分为3层，物理层，链路层，应用层。

层与层之间使用指定的服务通讯。

通讯的双方采用Client—Server结构，数据请求端（采集器）为Client，数据提供端（电表）为Server.

通讯过程描述：

（一）建立物理层连接

物理层位于通讯模型的最底层。

DLMS规约可以建立在多种物理层之上，物理层的做用主要是对底层通讯硬件的操做（如对PSTNMODEM的初始化，打开，关闭。

）

（二）建立链路层连接

物理层连接建立之后，数据通讯的第一步是建立链路层的连接，链路层主要负责数据传输的可靠性，包括以下几个方面，地址校验，帧长校验，数据的CRC校验。

长数据帧的拆包组包。

同时向应用层提供链路传输的服务。

（三）建立应用层连接

链路层连接建立之后，在DLMS协议中还要建立应用层连接，才可进行数据通讯。

这个应用层连接建立过程被称为Negotiation（协商）。

这个过程是为数据通讯提供一些配置参数。

应用层连接请求由Client端发起，Client端发aarq帧，Server端响应aare帧

（四）进行数据通讯

当连接建立起后，就可进行数据通讯了。

Client端发送数据请求帧Server端以数据响应。

Client在请求不同的数据时，要使用特定数据的独有的classid和OBIS，用以标识不同类型的数据。

（五）数据通讯结束，释放链路，解除连接。

数据通讯结束后，发链路结束帧，结束一次通讯过程。

一次数据通讯结束后，可以通过发链路结束帧，来结束一次通讯过程。

也可以，不发任何数据帧，依靠server端的超时挂断机制，来结束一次通讯过程。

一般应使用前者。

（六）解除物理层连接

关闭物理端口（如挂断Modem）。

从物理上结束一次通讯。

二、DLMS物理层协议

物理层协议位于DLMS协议族的最底层，负责数据通讯的物理传输。

DLMS可以工作于多种不同的物理介质上（PSTN，网络，串行通道等）。

物理层的功能是接受链路层数据，发送到物理介质上，传送到通信的对端。

或是接收通信的对端传送来得数据，再传送到链路层，供更高层的协议处理数据。

DLMS物理层协议，主要规定了物理层应实现的服务，如：

打开端口，初始化端口，收发数据，关闭端口等。

在通常的嵌入式系统中（如电能量采集装置），物理层对应于系统的底层驱动部分。

这部分一般不被通讯规约控制。

因此，在不影响通讯协议功能实现的前提下，本文将不具体讨论物理层服务。

三、DLMS链路层协议

物理层之上即为链路层，链路层是物理层与应用层通信的通道。

DLMS链路层使用的是HDLC高速链路控制协议。

链路层的构成：

链路层由两个子层构成，即LLC子层，和MAC子层。

（一）、LLC子层（逻辑链路控制子层）

这一层的功能是将MAC子层的数据转发到应用层，或将应用层的数据转发到MAC子层。

LLC子层只是作转发而不对数据做出处理。

其存在的重要性在于向应用层提供链路传输的服务（从链路层接收或发送数据）。

具体到数据通讯时，对于client端应用层发送的数据，要加上LLC帧头（0xe6,0xe6,0x00）,server端应用层发送的数据，要加上LLC帧头（0xe6,0xe7,0x00）。

由于LLC子层链路传输服务的具体实现，可以不受DLMS协议的限制，由应用程序实现。

故本文不具体说明LLC子层的各种服务。

（二）、MAC子层（媒体访问控制子层）

MAC子层在链路层中负责数据传输的可靠性，包括地址检查，数据的CRC校验，长数据帧的打包拆包等。

这些工作对于数据通讯都是必不可少的，MAC子层功能的说明将是以下的重点。

1HDLC帧格式

（1）不包含应用层数据信息

0x7e

帧类型与帧长

目的地址域

源地址域

控制域

数据帧校验

0x7e

两个0x7e是HDLC数据帧固定的帧头与帧尾，两个0x7e之间是链用户数据。

（2）包含应用层数据信息

0x7e

帧类型与帧长

目的地址域

源地址域

控制域

帧头校验

LLC帧头

用户数据信息

数据帧校验

0x7e

与不包含应用层数据信息的数据帧相比这里多了3项：

帧头校验：

为增强通讯的可靠性，对帧头的数据也加上CRC校验。

帧头包括如下字段：

帧类型与帧长、目的地址域、源地址域、和控制域

LLC帧头：

用户数据信息前要加0xe6,0xe6,0x00或0xe6,0xe7,0x00。

用户数据信息：

应用层处理的数据。

注：

出于数据完整性的考虑，用户数据信息的最大长度，默认为128字节。

如果想要更多的字节，可以在SNRM数据帧中协议。

2帧类型字段与‘S’位

帧类型与帧长字段，共两个字节。

内容如下：

FrameType：

用于指出当前数据帧的类型。

HDLC有多种数据帧类型，DLMS使用FrameType3。

FrameType恒为A（1010）。

S：

（segmentationBit）这个字段只有一位，它用于说明数据帧是否被分割（在报文

中，该字节为A0表示数据到本帧就已经结束，A8表示下面还有数据帧）。

在长数据帧传输时要使用到这一位。

长数据帧的传输将在后面解释。

FrameLengthSub－field：

这个字段用于说明当前数据帧的长度，（以字节为单位，不包括两个0x7e）

3地址解析

地址域分为两部分。

目的地址域和源地址域。

对于client端，目的地址为server的地址，源地址为client的地址。

对于server端正好相反。

（1）扩展编址技术

HDLC使用扩展编址技术，即某一个地址字节的最低位如为0，则表明该地址域没有结束，仍有后续字节是该地址域的一部分。

若某一地址字节最低位为1，则说明该地址域已经结束，没有后续字节。

（2）地址结构

Client端的地址永远是一个字节，由于扩展编址技术的使用，最低位置1，所以client端的地址只能有128个。

Server端为了实现一个物理地址对应多个逻辑地址，将地址分成了两部分upperHDLCAddress用于表述逻辑地址，lowerHDLCaddress用于表述物理地址。

Upperaddress总是应当有的，loweraddress在确认不需要的情况下，可以不出现。

（sl7000电表这两部分地址都是需要的）。

Server端的地址在使用扩展编址技术时，也并非是可以无限长（虽然在理论上可以，但在实践上是有上限的）。

Server端的地址结构可以使用如下方式：

Onebyte:

onlytheupperHDLCaddressispresent.

一字节：

只出现HDLC高位一字节地址。

两字节：

只出现HDLC高位一字节地址，和HDLC低位一字节地址。

四字节：

只出现HDLC高位两字节地址，和HDLC低位两字节地址

对于SL7000电表，经测试只有四字节sever地址结构可用。

（3）特殊地址

有一些地址被HDLC定为保留地址。

这其中比较重要的是广播地址。

对于SL7000电能表，实践中可行的地址结构是client端一字节，server端4字节。

对于DLMS协议族是可以使用上述地址结构中的任一种，并且支持特殊地址。

4帧控制字

帧控制字字段主要负责，通讯中的帧计数，以及特殊数据帧的标识。