IEC 60870-5-101 es la norma de telecontrol para enlaces serie entre una RTU y su centro de control. Usa tramas FT 1.2 y trabaja en modo no balanceado, donde el maestro interroga a cada estación, o balanceado, donde cualquiera de los dos extremos puede transmitir. Su capa de aplicación es la misma de IEC 60870-5-104, por eso la migración a IP conserva la lista de señales.
Qué es IEC 60870-5-101 y su norma
IEC 60870-5-101 es la norma complementaria (companion standard) para tareas básicas de telecontrol de la serie IEC 60870-5. Define cómo una estación de control y sus estaciones controladas intercambian estados, medidas, contadores y mandos por circuitos de datos permanentes. La versión vigente es la edición 2 (2003) con su enmienda 1 (2015).
La norma se apoya en las secciones básicas de la serie: formatos de trama (IEC 60870-5-1), procedimientos de enlace (-2), estructura de datos de aplicación (-3), codificación de elementos de información (-4) y funciones de aplicación básicas (-5). La 101 escoge de cada una lo necesario y lo deja fijo o como opción de interoperabilidad.
Dónde se usa y por qué
La 101 nació para enlaces RTU – centro de control por canales dedicados: módem sobre hilo piloto, onda portadora, radio o canales de 64 kbit/s de un multiplexor. Todavía se encuentra en subestaciones existentes, en sitios remotos y en enlaces de respaldo. También aparece dentro de la subestación cuando un gateway recoge datos de equipos con puerto serie, a menudo a través de convertidores de medios y servidores seriales.
Su ventaja es la robustez sobre canales de baja velocidad y su eficiencia: tramas cortas, direcciones de tamaño ajustable y datos priorizados por clase.
Cómo funciona
Capa física. La norma selecciona interfaces ITU-T V.24/V.28 (no balanceadas) y X.24/X.27 (balanceadas), además de otras compatibles. En la práctica se ve RS-232 hacia un módem, RS-485 o fibra mediante convertidores. La lista de interoperabilidad ofrece velocidades desde 100 bit/s hasta 64 kbit/s; cada equipo marca las que soporta, y en enlaces con módem son habituales las de 1200 a 19 200 bit/s.
Capa de enlace y trama FT 1.2. Hay tres formas de trama:
- Longitud variable: inicio 68H, longitud repetida dos veces, otro 68H, campo de control, dirección de enlace, datos de usuario (la ASDU), suma de verificación y fin 16H.
- Longitud fija: inicio 10H, control, dirección de enlace, suma y 16H. Sirve para servicios de enlace sin datos, como las peticiones de clase o las confirmaciones.
- Carácter único: E5H como confirmación positiva corta.
La dirección de enlace puede ocupar 0, 1 o 2 octetos, y la longitud máxima de trama se configura hasta 255.
Modo no balanceado. El maestro (estación primaria) interroga cíclicamente a cada estación. Pide datos de clase 1 (alta prioridad, normalmente eventos) y de clase 2 (cíclicos o de baja prioridad). La estación avisa con el bit ACD del campo de control que tiene datos de clase 1 pendientes, y el maestro los pide a continuación. Solo el maestro inicia los mensajes y las estaciones responden, por eso este modo admite varias estaciones en una misma línea (multipunto).
Modo balanceado. Cada extremo es a la vez primario y secundario: cualquiera puede iniciar una transmisión. La norma lo restringe a configuraciones punto a punto y punto a punto múltiple (varios enlaces independientes desde el mismo centro), y en él la dirección de enlace puede omitirse.
| Modo | Quién inicia la transmisión | Topologías | Detalle |
|---|---|---|---|
| No balanceado | Solo el maestro (estación primaria); las estaciones responden | Varias estaciones en una misma línea (multipunto) | El maestro pide clase 1 y clase 2; el bit ACD avisa de datos de clase 1 pendientes |
| Balanceado | Cualquiera de los dos extremos, que son a la vez primario y secundario | Punto a punto y punto a punto múltiple | La dirección de enlace puede omitirse |
Capa de aplicación. La ASDU tiene identificador de tipo, calificador de estructura variable, causa de transmisión (1 octeto, o 2 con dirección de origen), dirección común (1 o 2 octetos) y dirección de objeto de información (1, 2 o 3 octetos). Los tipos y causas son los mismos que hereda la IEC 60870-5-104. La 101 define estampas CP24Time2a (de milisegundos a minutos) y CP56Time2a (de milisegundos a años); la segunda evita ambigüedad cuando el centro no puede completar la hora con certeza.
Temporización. La norma define el intervalo de espera para repetir tramas no confirmadas, que depende de la velocidad y de los retardos del canal, y el número de repeticiones. Los valores se ajustan por enlace.
Configuración: conceptos
Los dos extremos deben coincidir en: velocidad, paridad y bits; modo balanceado o no balanceado; dirección de enlace y su tamaño; tamaños de dirección común, causa de transmisión y dirección de objeto; longitud máxima de trama; asignación de cada tipo a clase 1 o 2; período de interrogación; y tiempos de espera y repeticiones. Todo eso queda escrito en la lista de interoperabilidad (cláusula 8 de la norma), que es el documento que se intercambia con el centro de control antes de configurar. Cada fabricante presenta esas opciones con nombres distintos.
Seguridad
La 101 no trae autenticación propia. IEC 62351-5 (edición de 2023) incluye a la 101 en su alcance y define autenticación para IEC 60870-5 y sus derivados; antes de exigirla conviene confirmar que ambos extremos la soportan. En la práctica, la protección viene del canal: enlaces dedicados, sin acceso desde redes públicas, y control físico de módems y convertidores.
Problemas típicos y diagnóstico
- Sin respuesta: tamaño de dirección de enlace o de campos distinto entre extremos, paridad cruzada, modo equivocado.
- Errores de suma o tramas cortadas: ruido, terminación de RS-485 o un servidor serial que parte las tramas.
- Eventos que llegan tarde: período de interrogación de clase 1 largo o clases mal asignadas.
- Repeticiones excesivas: tiempo de espera menor que el retardo real del canal (módems, radios).
- Hora errada en eventos: uso de CP24Time2a sin sincronización completa de la hora.
Se diagnostica con un analizador de línea serie o un simulador de maestro que decodifique FT 1.2, comparando cada byte con la lista de interoperabilidad.
Convivencia y migración a 104
La 101 convive con DNP3 serie y con Modbus RTU en muchos gateways. Para pasar a 104:
- Conservar la lista de señales (tipos, direcciones, causas).
- Llevar las direcciones a los tamaños fijos de 104 (dirección común de 2 octetos, objeto de 3).
- Sustituir el enlace serie por TCP/IP y fijar k, w y t0 a t3.
- Durante la transición, un gateway puede atender 101 hacia el canal antiguo y 104 hacia el nuevo.
Pruebas
- Verificación de la lista de interoperabilidad contra la configuración real.
- Interrogación general, sincronización de reloj y prueba de cada señal y mando punto a punto con el centro de control.
- Prueba de ruido o corte del canal: repeticiones, recuperación y buffer de eventos.
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Referencias
- IEC 60870-5-101:2003+AMD1:2015, Companion standard for basic telecontrol tasks.
- IEC 60870-5-1 a IEC 60870-5-5, secciones básicas de la serie (formatos de trama, enlace, estructura y codificación de datos, funciones de aplicación).
- IEC 60870-5-104:2006+AMD1:2016, acceso a red para IEC 60870-5-101.
- IEC 62351-5:2023, seguridad para IEC 60870-5 y sus derivados.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre modo balanceado y no balanceado en IEC 60870-5-101?
En modo no balanceado solo el maestro inicia el diálogo: pregunta por datos de clase 1 y clase 2 a cada estación, que solo responde. En modo balanceado cualquiera de los dos extremos puede iniciar una transmisión, lo que permite enviar eventos espontáneos sin esperar la interrogación; la norma lo restringe a configuraciones punto a punto y punto a punto múltiple.
¿Por qué la RTU no responde aunque el cable y la velocidad están bien?
Revise que coincidan, en ambos extremos, la dirección de enlace y su tamaño en octetos, el tamaño de la dirección común, de la causa de transmisión y de la dirección de objeto, la paridad y el modo balanceado o no balanceado. En la 101 todos esos tamaños son configurables, y un octeto de diferencia basta para que las tramas se descarten.
¿Se puede pasar de IEC 60870-5-101 a 104 sin rehacer la lista de señales?
En gran parte sí, porque las ASDU, los tipos de dato y las causas de transmisión son los mismos. Hay que ajustar los tamaños de los campos de dirección, que en 104 son fijos, y reemplazar la configuración del enlace serie por la de TCP/IP, temporizadores y ventanas.