BRUKEN Av Åpen Standardkommunikasjon FOR Tilsynskontroll OG Datainnsamling (Scada) er godt etablert i et økende antall forsynings-og industrisektorer over hele verden. Dette har gitt betydelige fordeler i system distribusjon og drift.
DNP3 ER EN AV DE mest vellykkede scada åpne standardene vedtatt over hele verden. Spesielt Vannsektoren har vedtatt DNP3 FOR SCADA kommunikasjon på en bred skala basis. BRUK AV DNP3 I Gass-Og Oljesektoren har også vært på vei.
Begrepet DNP3
DNP3 er et ofte misforstått begrep som du kanskje har hørt referert til når du snakker OM SCADA og telemetrisystemer.
Vi har tatt med litt informasjon her for å prøve Å avmystifisere DNP3 for de som ikke er så teknisk kunnskapsrike med telemetrisystemer. DNP Står For Distribuert Nettverksprotokoll.
For det Første skal vi bruke analogien til to mennesker som kommuniserer for å forstå hvor DNP3 passer.
når vi kommuniserer mellom hverandre, kan vi bruke et stort utvalg av forskjellige kommunikasjonsmedier som en walkie talkie eller 2-veis radio, en fast telefonlinje, en mobiltelefonlinje eller kanskje over internett ved hjelp av skype eller lignende. Mens mediet vi bruker kan endres, vil det være nødvendig for oss å kommunisere på samme språk, dvs. engelsk.
når vi snakker om kommunikasjon rundt VÅRE SCADA-og telemetrisystemer, kan vi også bruke forskjellige kommunikasjonsmetoder som Ethernet-kabel, radio og offentlige telefonsystemer, akkurat som når to mennesker kommuniserer.
i dette tilfellet må vi også bruke samme språk og språket vi vanligvis bruker ER DNP3.
Så når NOEN refererer TIL DNP3, refererer de til språkenhetene OG SCADA-maskinene, og ikke kommunikasjonsmediet de bruker, som radio.
Dette er en vanlig misforståelse for folk som ikke er teknisk klare PÅ DNP3, og så forhåpentligvis at analogien rydder opp ting.
DNP3
DNP3 (Distributed Network Protocol) er en gruppe protokoller. DET spiller en viktig rolle I SCADA-systemer, der den brukes mellom systemkomponenter. Protokollen ble spesielt utviklet slik At Rtu-Er kunne snakke med hverandre
DNP3 er basert på en objektmodell som i stor grad reduserer bitkartlegging av data som tradisjonelt kreves av andre mindre objektorienterte protokoller. Det reduserer også den store forskjellen i statusovervåking og kontrollparadigmer som vanligvis finnes i protokoller som gir nesten ingen forhåndsdefinerte objekter.
Purister av disse alternative protokollene vil insistere på at ethvert nødvendig objekt kan bygges fra eksisterende objekter.
Å Ha noen forhåndsdefinerte objekter skjønt, gjør DNP3 en noe mer behagelig design og distribusjon rammeverk FOR SCADA ingeniører og teknikere.
DNP3 (Distributed Network Protocol) er et sett med kommunikasjonsprotokoller som brukes mellom komponenter i prosessautomatiseringssystemer. Dens viktigste bruk er i verktøy som elektrisk og vann selskaper. Bruk i andre bransjer er ikke vanlig.
Det ble utviklet for kommunikasjon mellom ulike typer datainnsamling og kontrollutstyr. Den spiller en avgjørende rolle I SCADAsystems, der DEN brukes AV SCADA Master Stations (Aka Control Centers), Remote Terminal Units (Rtu) og Intelligent Electronic Devices (Ieds). Det brukes primært til kommunikasjon mellom en hovedstasjon og Rtu eller IEDs.
ICCP, Inter-Control Center Kommunikasjonsprotokoll (en del av iec 60870-6), brukes for inter-master station kommunikasjon.
HVA ER DNP3?
DNP3 er en kommunikasjonsprotokoll som brukes I SCADA / «fjernovervåking» – systemer. Det har blitt veldig populært fordi det er «åpent». Enhver produsent kan utvikle DNP3-utstyr som er kompatibelt med ANNET DNP3-utstyr.
DNP3 bruker En Master / Ekstern Modell.
DNP3 brukes vanligvis mellom sentrale mestere ogmotorer som er spredt bredt. Mesteren (tenk «Operasjonssenter») forbinder mennesket (deg) og overvåkingssystemet. Fjernkontrollen (tenk «sub station») gir grensesnittet mellom mesteren og den faktiske enheten(e) som overvåkes eller styres.
masteren og fjernkontrollen bruker begge et bibliotek med vanlige objekter til å utveksle data. DNP3-protokollen kan brukes pålitelig over medier som kan være utsatt for støyende forstyrrelser.
DNP3 ER en åpen, intelligent, robust OG effektiv MODERNE SCADA-protokoll. Det kan
- be om og svare med flere datatyper i enkeltmeldinger,
- segmentere meldinger i flere rammer for å sikre utmerket feilsøking og gjenoppretting,
- inkluder bare endrede data i svarmeldinger,
- tilordne prioriteringer til dataelementer og be om dataelementer periodisk basert på deres prioritet,
- svar uten forespørsel (uønsket),
- støtte tidssynkronisering og et standard tidsformat,
- tillat flere maler-og peer-to-peer-operasjoner,
- og tillat brukerdefinerbare objekter, inkludert fil overføre.
HVORDAN KOMMUNISERER DNP3-Elementer?
DNP3 bruker 27 grunnleggende funksjonskoder til å utveksle data mellom Mestere (tenk «Kontrollsenter») og Fjernkontroller (tenk «pumpegård»). Noen av disse funksjonskodene gjør Det mulig For En Mester å be om og motta statusinformasjon fra En Fjernkontroll. Andre funksjonskoder gjør Det mulig for En Mester å endre innstillingene til En Fjernkontroll.
Andre funksjonskoder er definert FOR EN DNP3 Master for å styre Fjernkontrollen-eller giret ved Siden Av Fjernkontrollen. En funksjonskode er gitt for Å aktivere Fjernkontrollen til å svare Med En Uønsket Melding til bestemte hendelser som oppstår i sitt område.
Som du kan se, utstedes DE fleste meldingene AV DNP3-lederen. Fordi Den Uoppfordrede Meldingen kan startes av En Fjernkontroll, brukes den vanligvis til å rapportere alarmer.
dette varsler DNP3-Mesteren så snart en alarmtilstand oppstår, i stedet for å vente på neste forespørsel.
Forstå DNP3-Objektbiblioteket.
DNP3-rammeverket inneholder et bibliotek med objekter som brukes i MANGE SCADA-systemer. Dette biblioteket er gratis FOR DNP Brukere Gruppemedlemmer. Besøk www.dnp.org for mer. Disse standardobjektene inkluderer Binære Innganger. Disse vil rapportere ting som har to stater; strømmen er på eller av, et tilgangspanel er åpent eller lukket.
Et annet vanlig objekt er En Analog Inngang som brukes til å rapportere ting som har en rekke verdier. Avtrekksvifte hastighet kan være alt fra 40 til 400 RPM. Hovedstrøm kan variere fra 110 TIL 128 VAC.
dette biblioteket gjør det enkelt for produsenten å designe DNP3 Remote responder for å bruke disse vanlige objektene til å rapportere til Oppstrøms Mestere. Det gjør det også enklere for Mestere å integrere dataene som samles inn Fra Fjernkontroller og presentere dem for deg.
uten denne rammen av felles objekter, må produsentene utvikle sin egen modell for rapportering status og gi kontroll evne. Disse modellene, ofte svært forskjellige, må da ‘kompileres’ til Mesterne og konverteres til en slags felles objekter for effektiv styring.
Et annet verktøy som ofte finnes i disse mer åpne rammene er et proprietært grensesnitt eller oversettelsesmodul for å få tilgang til Og kontrollere Fjernkontrollen.
Objekter I DNP3-biblioteket er delt Inn I Grupper og Variasjoner. For Eksempel Har Den Analoge Inngangsgruppen seks variasjoner for å gi 16 eller 32 bit heltall eller flyttallsverdier med eller uten statusbitmap.
Den Analoge Hendelsesgruppen har åtte variasjoner for å gi 16 eller 32 bit heltall eller flyttallsverdier med en statusbitmap og med eller uten tidsstempel.
Vær oppmerksom på At Den Analoge Hendelsesgruppen ikke inneholder variasjoner uten en status bitmap.
Forstå DNP3 Lagdelt Kommunikasjon
DNP3 bruker lagdelt kommunikasjonsmodell:
- applikasjonslaget kombinerer flere deler. Det er en applikasjonstjenestedataenhet (asdu). Så er det det pakkede objektet. En application protocol control info (APCI) blokk er lagt til for å lage en application protocol data unit (APDU).
- transportlaget bryter APDUEN inn i segmenter med en maks størrelse på 16 byte og kombinerer DEM med en 8-biters transportkontrollhode og 16-biters segment CRC-separatorer i en transportramme.
- koblingslaget legger til en topptekst i kontroll-og adresseinformasjonen. Pakken er nå klar for levering.
disse lagene kan kartlegges til firelagsmodellen utviklet av Forsvarsdepartementet (du kan huske DoD-opprinnelsen Til Internett) med Dod-Internettlaget utelatt.
hvis pakken sendes OVER ET LAN / WAN, rulles DE tre DNP3-lagene opp i applikasjonslaget.
den samlede pakken er pakket Inn I Transport Control Protocol (TCP) av transportlaget, som igjen er pakket Inn I Internet Protocol (IP) av det (noe åpenbare) internettlaget.
User Datagram Protocol (UDP) kan også brukes, men presenterer noen ekstra problemer knyttet til pålitelig levering i overbelastede nettverk.
det fjerde laget er Nettverksgrensesnittlaget der den samlede pakken faktisk er koblet til en slags transportmedium(for eksempel snoet par kobber, rg58 co-axial eller fiber).
selv om denne flerlags modellen kan virke litt forvirrende, isolerer den effektivt kommunikasjonsoppgavene og hjelper til med å designe og implementere et nettverk.
Krysser Lagene
for å vise denne lagdelte modellen, la oss se på EN ENKELT DNP3 Leseforespørsel over ET LAN. DNP3-Mesteren ønsker å vite Statusen Til Fjernkontrollens kraft og forbereder En leseforespørselsmelding for det objektet.
etter å ha passert gjennom alle TRE DNP3-lagene, sendes meldingen til TCP/UDP-transportlaget. Transportlaget legger til en datablokk Som Identifiserer Hovedporten og porten der Den forventer At Den Eksterne DNP3-prosessen skal lytte etter meldinger. Pakken sendes deretter TIL IP-laget.
her legges en datablokk som inneholder IP-og Medieadgangsadressene Til Mesteren og Fjernkontrollen. Deretter blir hele pakken sendt til Nettverksgrensesnittlaget.
Nettverksgrensesnittlaget kontrollerer medietilgang og tilgjengelighet. Det plasserer deretter pakken på media for overføring.
etter å ha jobbet seg over broer og gjennom rutere (noe som «over elven og gjennom skogen») basert PÅ IP-info, kommer pakken til Fjernkontrollen.
her går det gjennom de samme fire lagene i motsatt rekkefølge som Det gjorde På Mesteren. Først blir det trukket av media Av Nettverksgrensesnittlaget. Etter å ha kontrollert at pakken er intakt og gyldig, Sender Nettverksgrensesnittlaget det TIL IP-laget.
IP-laget kontrollerer Medietilgangen og IP-adressen og sender Den videre til tcp / UDP-laget der målporten kontrolleres for tilkoblede programmer. Hvis en app lytter på målporten, sendes pakken til Applikasjonslaget. Hvis lytteappen Er Den Eksterne DNP3-prosessen, sendes Leseforespørselen.
den beveger seg gjennom sine tre lag for å sjekke forespørselen og se hvilken informasjon som må samles inn. Fjernresponsen følger deretter den samme banen i revers for å nå Mesteren.
EN DNP3-melding går gjennom protokolllagene på både manager og agent. Hvert lag adresserer en bestemt kommunikasjonsoppgave.
Et Hjelpemiddel For Feilsøking
Å Vite denne lagdelte MODELLEN AV DNP3 gjør det enklere å finne og fikse nettverksproblemer. Når det er et problem, kan du bare spore det ned, ut den ene enden, inn i og opp den andre. LAN / WAN-kobling og statuslys gir vise deg Til Nettverksgrensesnittlaget. ICMP echo requests and responses (Ping) gir litt informasjon om RIKTIG FUNKSJON AV IP-laget.
DNP3 – behandlingsindikatorer kan brukes til å verifisere PASSASJEN AV DNP3-pakken gjennom TCP / UDP-laget og Applikasjonslagets funksjon.
Hvert trinn kan verifiseres uavhengig til alle trinnene fungerer riktig for ende-til-ende-kommunikasjon.
Fordeler MED DNP3
DNP3 Gir Multipleksing, Datafragmentering og Mer.
DNP3 er en layer 2-protokoll. Dette betyr at det gir:
- Multipleksering.
- datafragmentering.
- feilkontroll.
- koblingskontroll.
- Prioritert sortering.
Det gir også lag 2 adresseringstjenester for brukerdata.
DNP3 lar de ulike enhetene i prosessautomasjonssystemer snakke. DNP3 protokollen er mye brukt for elektrisk, gass og vann telemetri av kraftselskaper. DET er også mulig FOR DNP3 skal benyttes i andre områder, men det er ikke så vanlig.
SCADA Communications Bruker DNP3-Protokollen.
SCADA-systemer bruker DNP3-protokollen for bruk mellom systemkomponenter. DNP3-protokollen sørger for kommunikasjon MELLOM SCADA system master, Rtu-Er og Intelligente Elektroniske Enheter (Ieds).
DNP3 ble utviklet for å møte behovet for en standardprotokoll som ville tillate SCADA-systemkomponenter utviklet av forskjellige leverandører å snakke. VED hjelp av IEC 60870-5 som base ble DNP3 opprettet som en åpen protokoll for bruk i disse tilfellene.
denne protokollen var tilgjengelig for rask bruk I SCADA-nettverk, og tatt hensyn til spesifikasjonene som Ble lagt ut Av Nordamerikanske organisasjoner.
DNP3 Gir Kommunikasjonspålitelighet for Verktøy.
DNP3 sikrer påliteligheten av kommunikasjon i de tøffe miljøene av verktøy. Protokollen er i stand til å unngå å bli forvrengt AV EMI, legacysystem-komponenter og dårlig overføring på GRUNN AV DNP3S kommunikasjonsformat.
SELV om protokollen har feilkontroll, ER DNP3 ikke sikret. Dette er et viktig hensyn under SCADA-planleggingen.
Hvorfor er det så populært ?
DET er noen grunner TIL AT DNP3 er så kraftig, og ofte brukt i telemetrisystemer:-
- det er standard og åpent. Dette betyr at «språket» er lett tilgjengelig og ALLE DNP3-enheter kommuniserer med samme språk. TIDLIG RTU er kommunisert ved hjelp av proprietære protokoller som betydde språket de kommuniserte i var kjent bare for andre produkter produsert av samme leverandør. I dag er mange enheter flerspråklige ved at de vil kommunisere ved hjelp av sin proprietære protokoll, men også tillate kommunikasjon ved HJELP AV DNP3-protokollen, dette har blitt gjort av mange leverandører for å tillate en gradvis oppgradering av nettverket TIL DNP3 over tid.
- det er en rutingsprotokoll. DETTE er en spesielt viktig og viktig funksjon I DNP3-protokollen ved at DEN kan kommunisere via ulike kommunikasjonsnettverk for å nå målet for meldingen. FOR EKSEMPEL KAN SCADA-maskinen være koblet Til En Ethernet-tilkobling, MEN RTU kan være på en radiotilkobling, DNP3 kan rutes gjennom Fra Ethernet-tilkoblingen til Radiotilkoblingen via en mellomliggende RTU. Dette høres komplisert ut, men enkelt sagt vil det være som om du snakker over en telefonforbindelse til vennen din, og de videresender meldingen til noen på en nærliggende walkie talkie. KRAFTEN TIL DNP3 er at dette kan gjøres veldig enkelt i de fleste moderne RTU-er uten behov for komplisert i/O-kartlegging.
- det gjør god bruk av kommunikasjonskanalen. DNP3 er designet for å kunne operere på Både Høyhastighets Ethernet-nettverk og sakte radionettverk og er veldig god til å «bare kommunisere når det er nødvendig». FOR eksempel, NÅR en pumpe slås PÅ ELLER AV, VIL DNP3 sende en melding ved å varsle SCADA om den ene endringen. Faste avstemningsprotokoller, SOM MODBUS, kan ikke oppnå dette, da DE hele tiden må oppdatere alle data ved avstemning. Tilbake til vår menneskelige analogi, ville dette være som om du kontinuerlig spør din venn om å fortelle deg hva trafikklyset viser, i et valgprotokoll eksempel ville vennen hele tiden si grønt, grønt, grønt, grønt og rødt, rødt, rødt hvert sekund eller så. MED DNP3 vil vennen bare fortelle deg når lyset endres, og bruker mye mindre båndbredde.
- Mange venner samtidig. Hva dette punkt nummer 3 ovenfor betyr er at du kan holde samtaler med mange venner samtidig, og dette er FAKTISK KRAFTEN TIL DNP3, slik at mange pumpestasjoner, stasjoner eller gassbrønner kan kommunisere på samme nettverk.