Dans les systèmes d’automatisation électrique et de supervision SCADA, les protocoles IEC 101 et IEC 104 sont encore largement utilisés. Ils poursuivent un objectif similaire : permettre l’échange de données entre les centres de contrôle et les équipements distants. Mais ils reposent sur deux environnements de communication très différents.

IEC 101 vient de l’ère des communications série. IEC 104 a été conçu pour transporter les mêmes types de données dans des réseaux TCP/IP modernes. Comprendre leurs différences est particulièrement utile lors de la modernisation d’un poste électrique ou de l’intégration d’anciens RTU dans un système de contrôle plus récent.

IEC 101 : conçu pour les communications série

IEC 60870-5-101 est principalement utilisé pour la communication entre un centre de contrôle et des RTU via des interfaces série telles que RS-232 et RS-485.

Les réseaux série fonctionnent généralement à des vitesses relativement faibles et peuvent être affectés par le bruit ou des conditions de transmission instables. Pour cette raison, IEC 101 intègre ses propres mécanismes de contrôle de liaison, notamment la vérification des trames, les accusés de réception, la retransmission et la supervision de la liaison.

IEC 101 utilise le format de trame FT1.2 et prend en charge les modes de communication équilibré et déséquilibré. Les données opérationnelles, telles que les mesures, les états des équipements et les commandes, sont transportées sous forme d’ASDU (Application Service Data Unit).

Bien qu’il soit souvent considéré comme un protocole ancien, IEC 101 reste très présent dans de nombreux postes électriques et systèmes existants.

IEC 104 : les téléconduites passent aux réseaux IP

IEC 60870-5-104 a été développé pour fonctionner sur des réseaux TCP/IP.

Au lieu de dépendre d’une liaison série, IEC 104 peut fonctionner sur Ethernet et d’autres infrastructures IP. Il convient donc mieux aux systèmes SCADA modernes et aux réseaux répartis sur de longues distances.

Un point important est qu’IEC 104 conserve le même modèle de données basé sur les ASDU qu’IEC 101. Le changement concerne principalement la manière dont ces données sont transportées.

IEC 104 utilise TCP pour assurer un transport fiable et ajoute l’APCI (Application Protocol Control Information) pour gérer le contrôle et les numéros de séquence au niveau applicatif. Ses trames I, S et U sont utilisées pour l’échange de données, les accusés de réception et le contrôle de la connexion.

IEC 101 vs IEC 104 : les principales différences

La différence fondamentale concerne l’infrastructure de communication.

IEC 101 fonctionne principalement sur des liaisons série et dépend fortement de sa propre couche de liaison pour gérer la communication. IEC 104 fonctionne sur TCP/IP et peut utiliser les infrastructures Ethernet modernes.

IEC 101 est particulièrement adapté aux anciens systèmes et aux RTU utilisant encore des communications série. IEC 104 offre davantage de bande passante, une communication bidirectionnelle, des connexions TCP persistantes et une plus grande flexibilité de déploiement.

La gestion des événements diffère également. IEC 101 repose généralement sur une communication contrôlée par le maître et sur l’interrogation des équipements. IEC 104 peut, quant à lui, permettre la transmission spontanée des données une fois la connexion TCP établie.

IEC 101 et IEC 104 peuvent-ils communiquer ensemble ?

Oui. La principale raison est que les deux protocoles utilisent la même structure ASDU.

Des champs tels que le Type Identification, la Cause of Transmission, la Common Address et l’Information Object Address peuvent conserver la même signification dans les deux protocoles. Autrement dit, les données opérationnelles peuvent être préservées même si la méthode de communication change.

Cependant, les deux protocoles ne peuvent pas être connectés directement. Un équipement IEC 101 utilise une liaison série et le format FT1.2, tandis qu’IEC 104 fonctionne sur TCP/IP avec son propre mécanisme de contrôle APCI.

Une passerelle de conversion de protocole est donc nécessaire pour faire le lien entre les deux environnements.

Comment fonctionne la conversion IEC 101 vers IEC 104 ?

Une passerelle IEC 101 vers IEC 104 fonctionne généralement des deux côtés du réseau.

Du côté série, elle communique avec les équipements IEC 101, traite les trames et extrait les données ASDU.

Du côté Ethernet, elle établit une communication IEC 104 via TCP/IP et encapsule les ASDU dans des messages IEC 104.

L’avantage est que les données opérationnelles elles-mêmes n’ont pas besoin d’être modifiées. La passerelle remplace principalement le mécanisme de transport et de communication autour de l’ASDU.

Cette approche permet de conserver les RTU IEC 101 existants tout en les intégrant dans un réseau SCADA moderne basé sur IEC 104.

Pour les projets impliquant des équipements de poste électrique plus anciens, des passerelles industrielles IEC 101 vers IEC 104, proposées notamment par COME-STAR et d’autres fournisseurs de communication industrielle, peuvent constituer une solution pratique pour moderniser l’infrastructure sans remplacer l’ensemble des RTU.

Lors du choix d’une passerelle, il est utile de vérifier le nombre de ports série, les modes IEC 101 pris en charge, l’isolation électrique, les performances CEM, la plage de température de fonctionnement et les options d’alimentation redondante.

Conclusion

IEC 101 et IEC 104 représentent deux générations différentes de protocoles de téléconduite pour les systèmes électriques.

IEC 101 reste important en raison de sa large base installée et de son utilisation éprouvée dans les environnements de communication série. IEC 104 apporte quant à lui la flexibilité et les performances nécessaires aux réseaux SCADA modernes basés sur IP.

Grâce à leur structure ASDU commune, la conversion entre les deux protocoles est possible à l’aide d’une passerelle adaptée. Pour les projets de modernisation, une passerelle IEC 101 vers IEC 104 peut ainsi constituer un moyen pratique de connecter les RTU série existants aux réseaux Ethernet et aux systèmes de contrôle modernes.

Source: Adapté du blog technique Industrial Networking de COME-STAR → https://www.come-star.com/fr/blog/iec-101-vs-iec-104-protocol-converter/