Quadro FT1.2 no IEC 101: start, comprimento, controle, endereço e checksum
Leia os formatos FT1.2 fixo, variável e caractere único do IEC 101, valide comprimento repetido, campo de controle, link address, checksum e fim 0x16.
IEC 101: quadro FT1.2, ASDU e meio serial
Como ler esta figura
Start / Length
No quadro variável, 0x68 e os campos de comprimento delimitam e validam a estrutura do frame.
Na implementação: Se os dois Length não coincidem ou o segundo Start não aparece, investigue framing e meio serial antes da ASDU.
Control
Representa controle da camada de enlace e participa da lógica primário/secundário e do modo de transmissão.
Na implementação: Compare direção, PRM/FCB/FCV ou campos equivalentes observados pelo analisador conforme o modo configurado.
Address
É o endereço do enlace e sua largura é parte da configuração do companion standard.
Na implementação: As duas pontas precisam concordar com o tamanho e o valor do endereço; não assuma 1 byte em todo projeto.
ASDU
Carrega Type ID, VSQ, Cause of Transmission, endereço comum, IOA e os dados do processo.
Na implementação: Quando o enlace responde mas um ponto não aparece, verifique a semântica da ASDU e o mapeamento do SCADA.
Checksum / Stop
Detectam erro e encerram o quadro.
Na implementação: Erros recorrentes normalmente indicam baud/paridade, ruído, referência elétrica, modem ou conversor.
Formatos FT1.2 usados no IEC 101
| Formato | Marcadores | Uso de validação |
|---|---|---|
| Fixo | 0x10 … checksum 0x16 | funções de enlace sem ASDU variável |
| Variável | 0x68 L L 0x68 … checksum 0x16 | ASDU e comprimento consistente |
| Caractere único | 0xE5 | confirmação no contexto permitido |
| Controle | PRM + função + bits de estado | interpretar conforme origem e modo |
| Checksum | soma do trecho protegido | detectar corrupção sem aceitar quadro alterado |
O tamanho do link address muda a posição dos campos seguintes.
FT1.2 dá fronteira e integridade ao enlace
O formato FT1.2 define como o receptor reconhece início, tamanho, controle, endereço, dados, checksum e fim. Ele foi projetado para telecontrole serial com requisitos de integridade. Antes de interpretar Type ID ou IOA, o parser precisa provar que o quadro está completo. Falha nessa etapa pertence ao enlace ou à física, não ao mapping do SCADA.
Captura serial deve preservar bytes e tempo. Muitos conversores registram apenas payload reconstruído e escondem lacunas, eco ou erro de paridade. Para diagnosticar ruído e turnaround, use equipamento capaz de observar os dois sentidos sem interferir no barramento.
Quadro fixo começa por 0x10
O formato de comprimento fixo é reconhecido por 0x10, seguido de campo de controle, endereço de enlace conforme tamanho configurado, checksum e 0x16. Ele atende funções de enlace que não precisam transportar ASDU extensa. O tamanho do endereço faz parte do perfil; analisadores precisam conhecê-lo para posicionar checksum corretamente.
Se o dissector mostra controle válido mas checksum deslocado, confirme tamanho do link address antes de culpar o equipamento. Em multiponto, endereço errado pode provocar resposta de outra estação. Teste consulta individual e compare bytes esperados com a configuração do driver.
Quadro variável repete comprimento e start
O formato variável inicia com 0x68, comprimento L, repetição de L e novo 0x68. Depois vêm controle, endereço e dados de aplicação, seguidos por checksum e 0x16. A repetição ajuda a detectar erro na delimitação. L deve ser compatível com os octetos entre controle e o último dado antes do checksum conforme perfil.
Uma ASDU grande pode ocupar tempo relevante em baixa velocidade. Calcule duração e compare ao timeout de byte e transação. Se o conversor fragmenta o fluxo, o receptor deve recompor sem usar pausa curta como fim prematuro. Logs que omitem o segundo comprimento não servem para validar FT1.2 completo.
0xE5 é uma resposta de caractere único
O caractere 0xE5 pode representar confirmação positiva em procedimentos permitidos. Ele não contém endereço, controle detalhado nem ASDU. Sua utilização depende da função e do perfil acordado. Interpretá-lo isoladamente sem a solicitação anterior perde o significado.
Na análise, mantenha a sequência request-response. Eco do próprio byte transmitido ou ruído igual a 0xE5 não deve ser aceito como confirmação. Direção da captura e tempo de turnaround ajudam a distinguir uma resposta real.
Campo de controle depende de PRM e direção
Os bits do campo de controle representam função de enlace, PRM e, conforme o papel, FCB/FCV ou ACD/DFC. A mesma posição de bit muda de sentido entre mensagem primária e secundária. Decodificação correta começa pelo papel e modo balanceado/não balanceado.
Crie tabela de funções realmente suportadas pelo equipamento. Um driver pode enviar função válida na norma mas não implementada pelo remoto. A resposta ou silêncio deve ser registrado e tratado, sem tentativas incessantes que degradem o ciclo.
Checksum localiza corrupção no trecho protegido
O checksum é calculado sobre os octetos definidos do campo de controle até os dados, sem incluir starts, comprimento, checksum ou fim. Recalcular uma amostra manualmente confirma o parser. Erros aleatórios sugerem ruído ou margem; erro idêntico em todo quadro sugere algoritmo, fronteira ou tamanho configurado incorretamente.
Não desative validação para “fazer comunicar”. Quadro corrompido aceito pode transformar endereço, função ou comando. Investigue cabos, polaridade, terminação, aterramento, baud/paridade e conversor. Compare taxa de erro sob carga e em diferentes horários.
Timing também faz parte do quadro observado
A norma de formato define bytes, mas implementações possuem supervisão de intervalo. Pausa longa no meio pode causar descarte, e resposta antes de o transmissor liberar o meio pode colidir. Rádio e RS-485 exigem controle de direção e turnaround. Meça fim do último byte enviado, mudança do meio e primeiro byte recebido.
Aumentar timeout total não corrige lacuna interna ou colisão. Separe tempo entre bytes, tempo de resposta e ciclo de polling. O osciloscópio ou analisador serial pode revelar defeito invisível em PCAP IP criado depois de um conversor.
Comissionamento usa quadros bons e negativos
Valide quadro fixo, variável e 0xE5 quando suportado; endereços mínimo e máximo; ASDU curta e longa; checksum; silêncio e resposta tardia. Em laboratório, injete comprimento repetido divergente, fim ausente e checksum inválido. O receptor deve descartar com comportamento previsível e recuperar no próximo quadro válido.
O baseline inclui exemplos hexadecimais anotados, configuração serial, tamanho do endereço e tempos. Essa referência reduz diagnóstico por tentativa e permite verificar mudança após firmware sem repetir toda a engenharia.
Referências técnicas e normas
As explicações do Portal são autorais. Normas e fontes oficiais são priorizadas; materiais acadêmicos e documentação pública de fabricantes complementam a implementação e não substituem a edição normativa aplicável ao projeto.
- IEC 60870-5-104:2006+AMD1:2016 CSV — Network access for IEC 60870-5-101 — IEC. Companion standard consolidado do IEC 104; inclui o corrigendum publicado em 2023.
- IEC 60870-5-101:2003+AMD1:2015 CSV — Basic telecontrol tasks — IEC. Companion standard consolidado do IEC 101 para telecontrole serial.
- IEC 60870-5-1:1990 — Transmission frame formats — IEC. Formatos de quadro e requisitos de integridade usados pela família IEC 60870-5.
- IEC 60870-5-2:1992 — Link transmission procedures — IEC. Procedimentos de transmissão da camada de enlace, especialmente pertinentes ao IEC 101.
- IEC 60870-5-3:1992 — General structure of application data — IEC. Regras para estruturar unidades de dados de aplicação.
- IEC 60870-5-5:1995 — Basic application functions — IEC. Funções básicas de aplicação, incluindo aquisição, comandos e sincronização.
- IEC 60870-5-6:2006 — Guidelines for conformance testing — IEC. Método para ensaios de conformidade dos companion standards IEC 60870-5.
- IEC TS 60870-5-601:2015 — Conformance test cases for IEC 101 — IEC. Casos de ensaio de conformidade para implementações IEC 101.
- IEC TS 60870-5-604:2016 — Conformance test cases for IEC 104 — IEC. Casos de ensaio positivos e negativos para implementações IEC 104.
- IEC TS 60870-5-7:2025 — Security extensions for IEC 101/104 — IEC. Extensões de segurança alinhadas à série IEC 62351 para autenticação, integridade e RBAC.
- Wireshark User’s Guide — Wireshark Foundation. Documentação oficial de captura, filtros, estatísticas e interpretação da interface do analisador.
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Os próximos conteúdos foram escolhidos para formar uma sequência técnica, relacionando fundamento, configuração, diagnóstico e aplicação.