O protocolo IEC 60870-5-101 ou T101, apresentado em novembro de 1995 em sua primeira versão, foi desenvolvido exclusivamente para sistemas elétricos e possui uma estrutura hierárquica, de modo a suportar ao nível de enlace uma comunicação do tipo balanceada e somente ponto a ponto, para evitar ocorrências de colisões, podendo ser utilizada na configuração de mensagem não solicitada. Suporta também uma comunicação do tipo não balanceada ou multidrop, onde somente o mestre pode iniciar a comunicação. Já quanto ao nível de transporte, os dados são transmitidos no modo bit-serial em redes com baixa largura de banda.
Neste protocolo, o processo de aquisição dos dados é realizado por meio de varreduras efetuadas pelo mestre nos dispositivos escravos, e estas varreduras ocorrem em períodos característicos de um segundo. No início existe uma verificação de integridade e, posteriormente, somente são enviadas as informações que mudaram o valor, chamadas de exceção, como por exemplo em medições que excederam a banda morta ou mudanças de estado de um dispositivo.
A estruturação dos frames ou pacotes de dados, como é possível verificar na figura a seguir, é mais complexa que a utilizada no protocolo Modbus. Nestes telegramas existem caracteres de início e fim de mensagem, o tamanho total do pacote, controle e endereço da informação, além de marcadores que indicam se os dados das Classes 1 e 2, informações digitais e analógicas respectivamente, estão disponíveis.
Estrutura de uma mensagem
Cada frame pode carregar no máximo uma ASDU (Aplication Service Data Unit), alojada na camada de aplicação, onde as informações digitais e analógicas são formatadas de acordo com as necessidades do processo elétrico, conforme apresentado na tabela a seguir.
Estrutura de uma ASDU
Objeto |
Informação |
Descrição |
Unidade de Identificação de Dados |
Tipos de ID |
Define o tipo de dados que contém o formato específico dos objetos de dados, ou seja, ponto simples, duplo ou medições |
Variável de Qualificação de Estrutura |
Indica se o tipo de informação contém ou não objetos múltiplos |
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Causa de Transmissão |
Apresenta a causa das transmissões espontâneas ou cíclicas |
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Endereço Comum da ASDU |
Indica segmentos separados e o endereço dentro de um dispositivo |
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Objeto de Dados 1 |
Endereço do Objeto de Dados |
Fornece o endereço do elemento do objeto de dados |
Elementos de Dados |
Contém detalhes do elemento de informação, de acordo com o tipo |
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Estampa de Tempo |
Utilizado para acompanhamento em tempo real da sequência de eventos |
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Objeto de Dados N |
Endereço do Objeto de Dados |
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Elementos de Dados |
-- |
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Estampa de Tempo |
-- |
Por se tratar de aplicações em tempo real, as mensagens em geral possuem um tamanho de 250 bytes, o que é considerado pequeno. Outro ponto importante da norma é a questão da interoperabilidade, que consiste na facilidade de comunicação entre equipamentos de fabricantes distintos, possibilitando que os IEDs interligados compreendam a sintaxe e a semântica recebida de outro equipamento de mesma tecnologia, eliminando a necessidade do uso de conversores. Logo, se dois dispositivos possuem o mesmo protocolo mas diferente interoperabilidade, podem gerar inúmeros erros de comunicação ou até mesmo não completar a conexão.
O protocolo IEC 60870-5-104 é uma extensão ao protocolo IEC 60870-5-101, com mudanças nas camadas de transporte, rede e física para adaptação às redes TCP/IP. Utiliza a interface padrão TCP/IP para redes LAN (Local Area Network) e roteadores para redes WAN (Wide Area Network).