工业场景中， IEC104 和 ModbusTCP无法通讯怎么办？

核心协议不匹配场景与挑战

源端协议：

IEC 60870-5-104 (IEC104)：电力系统调度主站与变电站/厂站之间进行远程监控和控制的

标准网络协议。它传输的是关键的遥测（YC）、遥信（YX）、遥控（YK）、遥调（YT） 数

据，是电网调度的“神经”。

DL/T645：电能计量表的专用通信规约。

目标系统：

工业 SCADA/PLC 系统：普遍使用 Modbus TCP 作为通用数据接口。

云平台/IoT 平台：普遍使用 MQTT 作为轻量级物联网数据协议。

不匹配的复杂性：

协议层次深：IEC104 是一个复杂的、基于 TCP/IP 的、面向连接的、带确认机制的应用层

协议，其数据模型（ASDU 类型、信息体地址 IOA）与 Modbus 的寄存器模型完全不同。

语义差异大：IEC104 的数据带有时标、品质描述等信息，而 Modbus 只是原始数据值。

通信模式不同：IEC104 支持平衡式传输（两端均可启动通信）和突发/总召，而 Modbus

是简单的问答式。

安全要求：现代电力通信要求 TLS 加密，而传统 Modbus 通常是明文。

SG-IEC104-TCP 网关的“四步走”系统化解决方案

该网关通过一个集成的硬件平台和强大的配置软件，提供了从连接、采集、转换到发布的

完整闭环。

第一步：物理与网络隔离（解决网络架构不匹配）

网关设计了清晰的网络接口，实现了逻辑隔离：

LAN 口：连接 IEC104 从站设备（如变电站 RTU、保护装置）。作为 IEC104 客户端（主站），

主动采集数据。

WAN 口：连接 Modbus TCP 主站设备（如上位机、PLC）。作为 Modbus TCP 服务器（从

站），被动提供数据。

COM1 (RS485/RS232)：连接 DL/T645 电表等串口设备。

这种设计实现了“南向”采集协议与“北向”转发协议在物理和网络层面的解耦，互不干扰。

第二步：多协议数据采集与建模（解决数据语义不匹配）

这是解决协议不匹配的核心。网关通过配置软件，为每种协议建立精确的数据点模型。

IEC104 数据点配置：

用户需要根据变电站的点表，在软件中逐个添加数据点。

为每个点定义：名称/标签、IOA 地址、ASDU 类型（如 M_SP_NA_1 单点遥信，M_ME_NC_1

测量浮点值）、数据类型（bool, int, float 等）。

这一步，实质上是将 IEC104 抽象的“信息对象”翻译成网关内部统一的、带有明确语义的“数

据标签”。

DL/T645 电表配置：

添加电表，输入表号。

从预定义的丰富数据项列表中（电压、电流、功率、电量等），勾选需要采集的项。

网关自动处理 DL/T645 的复杂数据标识（DI）和编码规则。

第三步：数据转换与发布（解决接口协议不匹配）

网关将采集到的、已统一语义的数据，通过标准接口发布出去。转换为 Modbus TCP（面向传统工业系统）：

在“Modbus TCP 服务配置”中，将上一步定义好的数据点，导入到四种 Modbus 寄存器区

（线圈、离散输入、输入寄存器、保持寄存器）。

软件会自动分配 Modbus 地址。用户无需关心复杂的映射计算，只需知道最终在 Modbus

中的地址。

效果：上位机通过标准的 Modbus TCP 读命令，即可获取 IEC104 的遥信、遥测数据，或

电表的实时参数，如同读取一个本地 Modbus 仪表一样简单。

转换为 MQTT（面向现代物联网平台）：

配置 MQTT 服务器地址、主题、认证信息。

网关支持默认 JSON 格式上报，报文内包含设备名、时间戳、数据点标签和值。

高级功能：支持自定义 JavaScript 脚本，允许用户将数据转换成任意符合云平台要求的

JSON 格式。

效果：数据可以直接接入阿里云 IoT、AWS IoT、私有云平台等，实现云边协同。

第四步：高级功能与安全保障（解决高级需求不匹配）

双向通信：不仅支持数据采集（监控方向），还支持控制（控制方向），可将 Modbus 写入

或 MQTT 下发的指令，转换为 IEC104 的遥控命令，实现对远方设备的操作。

TLS 加密：支持为 IEC104 连接配置数字证书，满足电力系统安全防护要求。

NTP 对时：确保数据时标的准确性，对于事件顺序记录（SOE）至关重要。

数据标签：为所有数据添加自定义标签（如站点 ID、区域号），方便云端数据分类处理。

总结：从“协议转换器”到“数据枢纽”的升华

SG-IEC104-TCP 网关解决协议不匹配的思路，代表了当前工业网关的发展方向：

协议抽象化：将不同来源、不同格式的协议数据，统一抽象为内部“标签化”数据点，屏蔽

底层复杂性。

接口标准化：提供 Modbus TCP 和 MQTT 这两种工业界和物联网界最通用的标准接口，

实现与上层系统的无缝对接。

配置可视化：通过图形化软件进行配置，极大降低了对工程师在 IEC104 等专业规约上的知

识要求。

功能平台化：集数据采集、协议转换、安全加密、边缘计算（脚本处理）于一体，成为一

个功能强大的边缘数据枢纽。

审核编辑 黄宇