Open Standard communications for Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) on vakiintunut käyttöön yhä useammilla yleishyödyllisillä ja teollisuudenaloilla eri puolilla maailmaa. Tästä on ollut merkittävää hyötyä järjestelmän käyttöönotossa ja käytössä.
DNP3 on yksi menestyneimmistä SCADA: n avoimista standardeista, jotka on hyväksytty eri puolilla maailmaa. Erityisesti Vesiala on ottanut DNP3: n käyttöön SCADA: n viestinnässä laajassa mittakaavassa. Myös Dnp3: n käyttö kaasu-ja öljyalalla on yleistynyt.
Dnp3: n käsite
DNP3 on yleisesti väärinymmärretty termi, johon olet ehkä kuullut viitattavan, kun puhutaan SCADA-ja telemetriajärjestelmistä.
olemme sisällyttäneet tähän joitakin tietoja yrittääksemme demystifioida DNP3: a niille, jotka eivät ole yhtä teknisesti taitavia telemetriajärjestelmien kanssa. DNP tulee sanoista Distributed Network Protocol.
ensinnäkin aiomme käyttää analogiaa kahden ihmisen viestinnästä auttaaksemme ymmärtämään, mihin DNP3 sopii.
kun kommunikoimme keskenämme, saatamme käyttää hyvin erilaisia viestintävälineitä, kuten radiopuhelinta tai kaksisuuntaista radiota, kiinteää puhelinlinjaa, matkapuhelinlinjaa tai ehkä Internetin välityksellä Skypeä tai vastaavaa. Vaikka käyttämämme väline voi muuttua, meidän on kommunikoitava samaa kieltä eli englantia käyttäen.
kun puhumme kommunikaatiosta SCADA-ja telemetriajärjestelmiemme ympärillä, Voimme käyttää myös erilaisia viestintämenetelmiä, kuten Ethernet-kaapelia, radiota ja julkisia puhelinjärjestelmiä aivan kuten kahden ihmisen kommunikoidessa.
tässä tapauksessa on kuitenkin käytettävä myös samaa kieltä ja yleisesti käyttämämme kieli on DNP3.
eli kun joku viittaa DNP3: een, hän viittaa kielilaitteisiin ja SCADA-koneisiin eikä heidän käyttämäänsä viestintävälineeseen, kuten radioon.
tämä on yleinen harhaluulo ihmisille, jotka eivät ole teknisesti selkeitä DNP3: lla, joten toivottavasti tuo analogia selventää asioita.
DNP3
DNP3 (Distributed Network Protocol) on joukko protokollia. Sillä on tärkeä rooli SCADA-järjestelmissä, joissa sitä käytetään järjestelmän osien välillä. Protokolla kehitettiin varta vasten, jotta RTUs voisi puhua keskenään
DNP3 perustuu objektimalliin, joka vähentää huomattavasti muiden vähemmän oliokeskeisten protokollien perinteisesti vaatimaa datan bittikartoitusta. Se myös vähentää suuria eroja tilan seuranta ja ohjaus paradigmat yleensä löytyy protokollia, jotka tarjoavat käytännössä mitään ennalta määriteltyjä objekteja.
näiden vaihtoehtoisten protokollien Puristajat vaatisivat, että mikä tahansa vaadittu objekti voidaan ”rakentaa” olemassa olevista olioista.
joidenkin ennalta määriteltyjen objektien ansiosta DNP3 on hieman mukavampi suunnittelu-ja käyttöönottokehys SCADA: n insinööreille ja teknikoille.
DNP3 (Distributed Network Protocol) on joukko tietoliikenneprotokollia, joita käytetään komponenttien välillä prosessiautomaatiojärjestelmissä. Sen pääasiallinen käyttökohde on sähkö-ja vesiyhtiöissä. Käyttö muilla toimialoilla ei ole yleistä.
se kehitettiin erityyppisten tiedonhankinta-ja ohjauslaitteiden väliseen viestintään. Sillä on keskeinen rooli Scadasystemsissä, jossa sitä käyttävät SCADA Master Stations (alias Control Centers), Remote Terminal Units (Rtus) ja Intelligent Electronic Devices (IED). Sitä käytetään pääasiassa pääaseman ja RTUs: n tai tienvarsipommien väliseen viestintään.
ICCP: tä eli Inter-Control Center Communications Protocol-protokollaa (osa IEC 60870-6-standardia) käytetään pääasemien väliseen viestintään.
mikä on DNP3?
DNP3 on SCADA / ”etävalvonnassa” käytetty tietoliikenneprotokolla. Siitä on tullut hyvin suosittu, koska se on ”avoin”. Mikä tahansa valmistaja voi kehittää dnp3-laitteita, jotka ovat yhteensopivia muiden DNP3-laitteiden kanssa.
DNP3 käyttää Master / Remote-mallia.
DNP3: a käytetään tyypillisesti keskusmestareiden ja laajalle levinneiden monisteiden välillä. Mestari (ajatella ”toimintakeskus”) yhdistää ihmisen (sinä) ja seurantajärjestelmän. Kauko(ajatella ”sub station”) tarjoaa käyttöliittymän päällikön ja varsinaisen laitteen (t) valvotaan tai ohjataan.
sekä master että remote käyttävät yhteisten objektien kirjastoa tiedonvaihtoon. Dnp3-protokollaa voidaan käyttää luotettavasti medioissa, joihin voi kohdistua meluisia häiriöitä.
DNP3 on avoin, älykäs, kestävä ja tehokas moderni SCADA-protokolla. Se voi
- pyytää ja vastata useilla tietotyypeillä yksittäisissä viesteissä,
- segmenttisanomat useisiin kehyksiin varmistaakseen erinomaisen virheiden havaitsemisen ja palautumisen,
- sisältää vain muuttuneet tiedot vastausviesteissä,
- määrittää prioriteetit tietoalkioille ja pyytää tietoalkioita määräajoin niiden prioriteetin perusteella,
- vastaa ilman pyyntöä (pyytämättä),
- vastaa ilman pyyntöä (pyytämättä),
- tukee aikasynkronointia ja vakioaikamuotoa,
- mahdollistaa useita Mastereita ja vertaisohjauksia,
- ja sallii käyttäjän määritettävät objektit, kuten tiedoston siirtää.
miten Dnp3-elementit viestivät?
DNP3 käyttää 27 perustoimintokoodia datan vaihtoon isäntien (think ”Control Center”) ja kaukosäätimien (think ”pump yard”) välillä. Joidenkin näistä toimintokoodeista avulla päällikkö voi pyytää ja vastaanottaa tilatietoja kaukosäätimestä. Muiden toimintokoodien avulla päällikkö voi muuttaa kaukosäätimen asetuksia.
Dnp3-päällikölle on määritelty muita toimintokoodeja kauko – ohjaimen vieressä olevan kauko-tai vaihteiston ohjaamiseksi. Yksi toimintokoodi on annettu, jotta kauko voi vastata ei-toivotulla viestillä tiettyihin sen alueella tapahtuviin tapahtumiin.
kuten näette, suurin osa viesteistä on dnp3 managerin antamia. Koska ei-toivottu viesti voidaan käynnistää kauko-ohjaimella, sitä käytetään tyypillisesti hälytysten ilmoittamiseen.
tämä ilmoittaa dnp3-päällikölle heti hälytystilan ilmetessä, sen sijaan että odottaisi seuraavaa pyyntöä.
Dnp3-Oliokirjaston ymmärtäminen.
DNP3-viitekehys sisältää kirjaston objekteja, joita käytetään monissa SCADA-järjestelmissä. Tämä kirjasto on ilmainen DNP Käyttäjät ryhmän jäsenille. Vieraile www.dnp.org enemmän. Näitä vakio-objekteja ovat Binääritulot. Nämä raportoivat asioista, joissa on kaksi valtiota; virta on päällä tai pois päältä, pääsy paneeli on auki tai suljettu.
toinen yleinen Olio on analoginen tulo,jota käytetään raportoimaan asioita, joilla on vaihteluväli. Puhaltimen kierrosnopeus voi olla 40-400 RPM. Main teho voi vaihdella 110 ja 128 VAC.
tämän kirjaston avulla valmistajan on helppo suunnitella Dnp3-etävastaaja, joka käyttää näitä yleisiä objekteja raportoidakseen ylävirtausmestareille. Se helpottaa myös Mastersin integrointia kauko-ohjaimista kerättyihin tietoihin ja niiden esittämistä sinulle.
ilman tätä yhteisten esineiden kehystä valmistajien on kehitettävä oma mallinsa tilan ilmoittamiseksi ja ohjauskyvyn tarjoamiseksi. Nämä mallit, jotka ovat usein hyvin erilaisia, on sitten ”koottava” päälliköiksi ja muunnettava jonkinlaisiksi yleisiksi objekteiksi tehokkaan hallinnan varmistamiseksi.
toinen näistä ”avoimemmista” kehyksistä usein löytyvä työkalu on oma käyttöliittymä tai käännösmoduuli, jolla Etäohjainta voidaan käyttää ja ohjata.
Dnp3-kirjaston objektit on jaettu ryhmiin ja variaatioihin. Esimerkiksi analogisesta Tuloryhmästä on kuusi muunnosta, joilla saadaan 16 tai 32 bitin kokonaisluku-tai liukulukuarvot tilabittikartalla tai ilman.
analogisessa Tapahtumaryhmässä on kahdeksan variaatiota, joilla saadaan 16 tai 32 bitin kokonaisluku-tai liukulukuarvot tilabittikarttoineen ja aikaleiman kanssa tai ilman.
huomaa, että Analoginen Tapahtumaryhmä ei sisällä muunnelmia ilman tilabittikarttaa.
ymmärtäminen DNP3 kerroksellinen viestintä
DNP3 käyttää kerroksellista viestintämallia:
- sovelluskerros yhdistää useita osia. Ther on application service data unit (ASDU). Sitten on pakattu esine. Application protocol control info (APCI) – lohko lisätään tekemään application protocol data unit (APDU).
- kuljetuskerros jakaa APDU: n segmentteihin, joiden maksimikoko on 16 tavua, ja yhdistää ne 8-bittiseen transport control-otsakkeeseen ja 16-bittiseen segmentin CRC-erotinyksikköön transportframeksi.
- linkkitaso lisää otsikon ohjaus-ja osoitetietoihin. Paketti on nyt valmis toimitettavaksi.
nämä kerrokset voidaan kartoittaa puolustusministeriön kehittämälle nelikerroksiselle mallille (saatat muistaa puolustusministeriön Internetin alkuperän), josta puolustusministeriön Internet-kerros on jätetty pois.
jos paketti lähetetään LAN/WAN: n kautta, kolme dnp3-kerrosta rullataan sovelluskerrokseen.
koottu paketti kääritään Transport Control Protocol (TCP) – protokollaan siirtokerroksella, joka puolestaan kääritään Internet Protocol (IP) – protokollaan (jokseenkin ilmeisellä) internet-kerroksella.
voidaan käyttää myös User Datagram Protocol (UDP) – protokollaa, mutta siinä on joitakin muita ongelmia, jotka liittyvät luotettavaan toimitukseen ruuhkaisissa verkoissa.
neljäs kerros on Verkkoliitäntäkerros, jossa koottu paketti on itse asiassa liitetty jonkinlaiseen kuljetusvälineeseen (esimerkiksi kierretty pari kupari, RG58 koaksiaalinen tai kuitu).
vaikka tämä monikerroksinen malli saattaa tuntua hieman hämmentävältä, se eristää tehokkaasti viestinnän tehtävät ja auttaa lopulta verkon suunnittelussa ja toteutuksessa.
kerrosten läpi
jos haluat näyttää tämän kerroksellisen mallin, katsotaanpa yhtä DNP3-lukupyyntöä lähiverkon kautta. Dnp3-päällikkö haluaa tietää kaukosäätimen voiman tilan ja valmistelee tälle objektille Lukupyyntöviestin.
läpäistyään kaikki kolme dnp3-kerrosta viesti siirtyy TCP/UDP-siirtokerrokselle. Kuljetuskerros lisää datalohkon, joka tunnistaa pääportin ja portin, jossa se odottaa Dnp3-etäprosessin kuuntelevan viestejä. Paketti siirretään IP-kerrokseen.
tähän lisätään datalohko, jossa on päällikön ja kaukosäätimen IP-ja Mediayhteysosoitteet. Sitten, koko paketti saa kulkee Verkkoliitäntäkerroksen.
Verkkoliittymäkerros tarkistaa median käytön ja saatavuuden. Sen jälkeen paketti asetetaan medialle lähetettäväksi.
työskenneltyään tiensä siltojen yli ja reitittimien läpi (esimerkiksi ”over the river and through the woods”) IP-tietojen perusteella paketti saapuu kaukosäätimeen.
tässä se kulkee samojen neljän kerroksen läpi päinvastaisessa järjestyksessä kuin isännässä. Ensin se vedetään pois mediasta Verkkoliittymäkerroksen avulla. Kun olet tarkistanut, että paketti on ehjä ja voimassa, Verkkoliittymäkerros siirtää sen IP-kerrokseen.
IP-taso tarkistaa medialle pääsyn ja IP-osoitteen ja välittää sen edelleen TCP / UDP-tasolle, jossa kohdeportti tarkistetaan liitettyjen sovellusten osalta. Jos sovellus kuuntelee kohdeporttia, paketti siirretään Sovelluskerrokselle. Jos kuuntelusovellus on Dnp3-etäprosessi, Lukupyyntö ohitetaan.
se liikkuu kolmen kerroksensa läpi tarkistaakseen pyynnön ja katsoakseen, mitä tietoja on kerättävä. Etävaste seuraa sitten samaa polkua kääntäen kohti mestaria.
dnp3-viesti kulkee protokollatasojen läpi sekä Managerissa että agentissa. Jokainen taso käsittelee tiettyä viestintätehtävää.
Vianetsintätuki
tietäen tämän kerroksellinen malli DNP3 helpottaa löytää ja korjata verkko-ongelmia. Kun on ongelma, voit yksinkertaisesti jäljittää sen alas, ulos toisesta päästä, osaksi, ja ylös toinen. LAN / WAN linkki ja tilavalot tarjoavat näyttää Verkkoliitäntäkerroksen. ICMP echo requests and responses (Ping) tarjoaa joitakin tietoja IP-tason asianmukaisesta toiminnasta.
DNP3-käsittelyindikaattoreilla voidaan todentaa dnp3-paketin kulku TCP/UDP-kerroksen läpi ja sovelluskerroksen toiminta.
jokainen vaihe voidaan todentaa itsenäisesti, kunnes kaikki vaiheet toimivat oikein päästä päähän-viestinnässä.
edut DNP3
DNP3 tarjoaa Multiplexing, Data Fragmentation, ja enemmän.
DNP3 on layer 2-protokolla. Tämä tarkoittaa, että siinä säädetään:
- Multiplexing.
- tietojen hajanaisuus.
- virhetarkistus.
- linkkiohjaus.
- Prioriteettilajittelu.
se tarjoaa myös tason 2 osoitepalveluja käyttäjätiedoille.
DNP3 mahdollistaa prosessiautomaatiojärjestelmien eri laitteiden puhumisen. Dnp3-protokollaa käytetään laajalti sähkö -, kaasu-ja vesitelemetriaan yleishyödyllisissä yrityksissä. On myös mahdollista, että DNP3 voidaan hyödyntää muilla alueilla, vaikka se ei ole yhtä yleistä.
SCADA-tietoliikenne käyttää dnp3-protokollaa.
SCADA-järjestelmissä käytetään dnp3-protokollaa järjestelmän osien välillä. DNP3-protokolla mahdollistaa tiedonsiirron SCADA system master, RTUs ja Intelligent Electronic Devices (IED) – laitteiden välillä.
DNP3 kehitettiin vastaamaan standardiprotokollan tarvetta, joka mahdollistaisi eri toimittajien kehittämien SCADA-järjestelmäkomponenttien puhumisen. Käyttäen IEC 60870-5: tä pohjana, dnp3 luotiin avoimena protokollana käytettäväksi näissä tapauksissa.
tämä protokolla oli käytettävissä nopeasti SCADA-verkoissa, ja se noudatti pohjoisamerikkalaisten organisaatioiden määrittelemiä ohjeita.
Dnp3 tarjoaa Tietoliikennevarmuutta apuohjelmille.
DNP3 varmistaa tietoliikenteen luotettavuuden sähkölaitosten ankarissa ympäristöissä. Protokolla pystyy välttämään EMI: n, legacysystem-komponenttien ja dnp3: n viestintämuodon aiheuttaman heikon lähetyksen vääristymisen.
vaikka protokollassa on virhetarkistus, DNP3 ei ole suojattu. Tämä on tärkeä näkökohta SCADAN suunnittelussa.
miksi se on niin suosittu ?
on olemassa muutamia syitä, miksi DNP3 on niin voimakas ja yleisesti käytetty telemetriajärjestelmissä:-
- se on standardi ja avoin. Tämä tarkoittaa ,että” kieli ” on helposti saatavilla ja kaikki DNP3-laitteet kommunikoivat käyttäen samaa kieltä. Varhaiset RTU: n kommunikointi käyttäen suljettuja protokollia, mikä tarkoitti, että kieli, jolla he kommunikoivat, oli tiedossa vain muille saman myyjän tuottamille tuotteille. Tänään, monet laitteet ovat monikielisiä, että ne kommunikoivat käyttämällä omaa protokollaa, mutta myös mahdollistaa viestinnän käyttäen dnp3 protokolla, tämä on tehnyt monet toimittajat, jotta asteittainen päivitys verkon DNP3 ajan mittaan.
- se on reititysprotokolla. Tämä on dnp3-protokollan erityisen tärkeä ja keskeinen ominaisuus siinä mielessä, että se voi kommunikoida eri viestintäverkkojen kautta saavuttaakseen viestin perille. Esimerkiksi SCADA-kone voidaan liittää Ethernet-liitäntään, mutta RTU voi olla radioyhteydessä, DNP3 voidaan reitittää Ethernet-yhteydestä radioyhteyteen väli RTU: n kautta. Tämä kuulostaa monimutkaiselta, mutta yksinkertaisesti se olisi kuin puhuisit puhelinyhteyden poikki ystäväsi kanssa, ja he välittäisivät viestin jollekin läheisellä radiopuhelimella. Voima DNP3 on, että tämä voidaan tehdä hyvin helposti useimmissa nykyaikaisissa RTU: n ilman monimutkaisia I / O kartoitus.
- se hyödyntää hyvin viestintäkanavaa. DNP3 on suunniteltu toimimaan sekä suurnopeuksisissa Ethernet-verkoissa että hitaissa radioverkoissa ja se on erittäin hyvä ”kommunikoimaan vain tarvittaessa”. Esimerkiksi kun pumppu kytkeytyy päälle tai pois päältä, DNP3 lähettää viestin ilmoittamalla SCADALLE tästä yhdestä muutoksesta. Kiinteät äänestysprotokollat, kuten MODBUS, eivät pysty tähän, koska niiden on jatkuvasti päivitettävä kaikki tiedot gallupien avulla. Takaisin inhimilliseen analogiaamme, tämä olisi kuin pyytäisit jatkuvasti ystävääsi kertomaan, mitä liikennevalo näyttää, äänestysprotokollan esimerkissä ystävä olisi jatkuvasti sanomassa vihreä, vihreä, vihreä, vihreä sitten punainen, punainen, punainen joka sekunti tai niin. Kanssa dnp3, ystävä vain kertoa, kun valo muuttuu sen vuoksi käyttämällä paljon vähemmän kaistanleveyttä.
- monta kaveria kerralla. Mitä tämä kohta numero 3 edellä tarkoittaa, että voit käydä keskusteluja monien ystävien kanssa kerralla ja tämä on todellakin voima DNP3, jolloin monet pumppuasemat, Sähköasemat tai kaasukaivot kommunikoida samassa verkossa.