moudbus、103、104、61850通讯协议有什么区别？

    在工业自动化和电力系统通信中，Modbus、IEC 60870-5-103/104 和 IEC 61850 是几种广泛应用的通信协议。它们的核心区别体现在设计目标、应用场景、协议架构以及技术特性上。以下是详细对比：

1. 协议概述

    Modbus 一种通用工业控制协议，简单、开放，适用于设备间基础数据交换（如PLC、传感器）。

    IEC 60870-5-103 电力系统继电保护设备专用协议，用于保护装置与监控系统间的通信（如故障录波、定值管理）。

    IEC 60870-5-104 103协议的网络扩展版，基于TCP/IP实现电力系统的远程监控（如调度中心与变电站通信）。

    IEC 61850 智能电网核心标准，面向变电站自动化系统（SA），支持高实时性、互操作性和面向对象数据模型。

2. 协议架构与通信方式

    Modbus：- Modbus RTU/ASCII：基于串口（RS-485/232），主从轮询模式，- Modbus TCP：基于以太网，TCP/IP传输。网络层级：应用层协议（OSI第7层）

    IEC 60870-5-103：基于串行通信（RS-485），链路层为FT1.2帧格式，物理层依赖硬件接口。网络层级：链路层+应用层（OSI第2/7层）。

    IEC 60870-5-104：基于TCP/IP，将103协议的ASDU（应用服务数据单元）封装为TCP数据包。网络层级：传输层+应用层（OSI第4/7层）。

    IEC 61850：基于以太网，支持MMS（制造报文规范）、GOOSE（快速报文）、SV（采样值）三种通信模式。网络层级：完整OSI七层模型，支持多种服务模型。

3、核心功能与特点：

   Modbus：- 简单易用：仅支持读/写寄存器、线圈等基础功能。 无安全性设计：无加密或认证机制。应用场景：工业设备间简单数据采集（如温度、压力传感器）。

   IEC 60870-5-103： 保护设备专用：支持故障录波、事件记录、定值下发。- 低带宽需求：适合串口低速通信。应用场景：微机保护装置与当地监控系统通信（如保护动作信号上传）。

   IEC 60870-5-104：- 远程监控：支持“四遥”（遥测、遥信、遥控、遥调）。- 网络化扩展：兼容103功能，适应广域网。应用场景：调度中心与变电站间的远程监控（如电网SCADA系统）。

   IEC 61850： 面向对象建模：设备功能按逻辑节点（LN）抽象，支持自描述。高实时性：GOOSE报文实现微秒级传输（如跳闸信号）。互操作性：设备厂商独立实现协议即可互联。应用场景：智能变电站自动化系统（如IED设备间快速通信）。

4. 数据模型与灵活性

   Modbus：基于寄存器地址（如4xxxx为输入寄存器，3xxxx为保持寄存器），数据格式固定。扩展性：扩展性差，需预先约定地址映射。

   IEC 60870-5-103：使用功能码+信息体地址，信息体类型（如ASDU）定义明确（如测量值、事件、定值）。扩展性：扩展受限，依赖预定义的ASDU类型。

   IEC 60870-5-104：与103类似，数据模型保持一致，仅传输方式改为TCP/IP。扩展性：同上，但支持更远距离通信。

   IEC 61850：面向对象模型：设备功能分解为逻辑设备（LD）、逻辑节点（LN）和数据属性（DA），支持自描述（SCL文件）。扩展性：扩展性强，支持灵活配置和即插即用。

5、实时性与可靠性

   Modbus：低实时性，主从轮询模式易造成延迟（尤其RTU模式）。无重传机制，依赖物理层稳定性。

   IEC 60870-5-103：中等实时性，串口通信速率较低（通常≤19.2kbps）。帧校验（CRC）、超时重发。

   IEC 60870-5-104：实时性优于103（TCP/IP减少链路层延迟），但仍受网络抖动影响。TCP保证数据完整性，但需应对网络拥塞。

   IEC 61850：极高实时性：- GOOSE：直接链路层广播，微秒级延迟。- SV：同步采样值传输（用于合并单元）。冗余网络、优先级标签（VLAN）、精确时钟同步（IEEE 1588）。

6. 典型应用对比：

   水轮机温度监测：Modbus RTU/TCP；简单数据采集，无需复杂交互。

   继电保护装置与当地监控通信：IEC 60870-5-103；专为保护设备设计，支持故障录波和定值管理。

   调度中心远程控制变电站开关：IEC 60870-5-104：基于TCP/IP实现远程四遥功能。

   智能变电站内IED设备快速跳闸：IEC 61850（GOOSE）：微秒级传输延迟，支持直接设备间通信，无需经过主站。

   新能源场站与电网调度通信：IEC 61850 + 104：61850用于场站内部设备通信，104用于与上级调度系统交互（兼容传统架构）。

7. 总结对比表

补充说明

    协议共存：实际系统中常存在多协议混合使用，例如：

    站控层用IEC 61850，间隔层用104与调度通信，设备层用Modbus采集传感器数据。

    通过协议转换网关（如104转61850）实现异构系统集成。

    未来趋势：IEC 61850凭借其高灵活性和互操作性，正在逐步替代传统协议（如103/104），尤其在智能电网和新能源领域。