PLC

тел: 8 (800) 707-18-71 (бесплатный звонок), 8 (499) 707-18-71

факс: 8 (800) 707-18-71 доб. 137 E-mail: info@plcsystems.ru

Доставка в любой регион России ! Представительства в регионах

Протоколы Modbus, IEC 60870 ( IEC 870 ) и DNP3 «Место под солнцем» или стандарт де-факто

Современные тенденции


В настоящее время, в связи с развитием и усложнением сетей сбора информации SCADA-систем, значительно выросла потребность в гибких протоколах передачи данных, которые бы обеспечивали все требования линий связи и при этом были легко конфигурируемыми.


Увеличение количества информационных точек влечет за собой повышение затрат на обслуживание баз данных и расходов на тестирование точек при запуске в эксплуатацию. Увеличивается количество приложений, запрашивающих данные, и сами приложения становятся все сложнее. Отсутствие регламентации только усложняет положение за счет увеличения объемов информационного обмена. В традиционных протоколах SCADA значение информации, принимаемой из информационных точек, может быть определено различными способами: конфигурированием удаленных терминалов и/или интеллектуальных электронных устройств, конфигурированием баз данных и конфигурированием приложений. Необходимость сложной обработки больших массивов информации (описание, проверка достоверности, интерпретирование и использование) приводит к росту затрат и повышению трудоемкости. Упрощение процедур обработки и интеграции информации приобретает решающее значение. Технологические достижения в области аппаратных средств, программного обеспечения и передачи данных привели к смещению акцента приложений SCADA с задачи сбора данных к задаче обработки информации. Компания Control Microsystems, производитель известных контроллеров SCADAPack, выпустила программное обеспечение для построения SCADA-систем ClearSCADA 2007, полностью соответствующего всем этим критериям.


Ключевые факторы протоколов передачи данных:

  •  Многогранное управление передачей данных в любой коммуникационной системе, простое определение протокола или формата для сообщений неприемлемо.
  •  Различные вариации передачи данных.
    то есть:
    • когда данные будут посылаться или запрашиваться,
    • какие данные будут включены в сообщение,
    • каким образом будет обеспечиваться защита данных, назначаться приоритет и т.д.
  • быстрый отклик,
  • широкая полоса пропускания сетей,
  • взаимодействие устройств между собой,
  • надежность,
  • безопасность.

С учётом этих требований в промышленности сформировались следующие протоколы, которые стали стандартом в различных отраслях и сегментах рынка:

  • MODBUS,
  • IEC 60870 ( IEC 870 ),
  • DNP3.

Компания Control Microsystems проработала полную интеграцию с представленными стандартами, используемыми в контроллерах SCADAPack и других производителей.

Особенности протокола MODBUS


Modbus — коммуникационный протокол, основанный на клиент-серверной архитектуре. Разработан фирмой Modicon для использования в контроллерах с программируемой логикой (PLC). Стал стандартом де-факто в промышленности и широко применяется для организации связи промышленного электронного оборудования. Использует для передачи данных последовательные линии связи RS-485, RS-422, RS-232, а также сети TCP/IP. В настоящее время поддерживается некоммерческой организацией Modbus-IDA.

  •  Протокол Modbus RTU предполагает одно ведущее (запрашивающее) устройство в линии (master), которое может передавать команды одному или нескольким ведомым устройствам (slave), обращаясь к ним по уникальному в линии адресу;
  • Синтаксис команд протокола позволяет адресовать 255 устройств на одной линии связи стандарта RS-485 (реже RS-422 или RS-232);
  • Инициатива проведения обмена всегда исходит от ведущего устройства;
  • Считывание/запись производятся лишь однократно за цикл;
  • Поддерживает фиксированный тип данных.

Пример сетевой архитектуры протокола ModBus

 Особенности протокола IEC 60870


Разработан техническим комитетом TC57 Международной электротехнической комиссии (IEC) и состоит из серии стандартов на протоколы (имеют статус международных стандартов) и серии сопутствующих стандартов.

  • Оптимизирован для эффективной и надежной передачи данных и команд технологических процессов между географически разнесенными системами по выделенным и коммутируемым каналам с низкой скоростью передачи;
  • Согласован с сетевой моделью OSI благодаря его архитектуре EPA (Enhanced Performance Architecture, архитектура с улучшенными характеристиками), включающей три из семи уровней модели OSI;
  • Возможна инициативная передача сообщений ведущему устройству ведомым;
  • Поддерживает фиксированный тип данных;
  • Формирование событий с меткой времени;
  • Адресация – 5 октетов (В зависимости от уровня стека (несколько адресных полей для DLL, сети, транспорта));
  • Отсутствие объектно-ориентированного моделирования;
  • Информационные объекты и сообщения зависят друг от друга;
  • Считывание/запись производятся лишь однократно за цикл;
  • Возможность «горячей» переконфигурации.

Пример сетевой архитектуры протокола IEC 60870


Особенности протокола DNP3


DNP3 - Distributed Network Protocol (Распределённый сетевой протокол). Разработан компанией Harris для использования на принадлежащих им подстанциях.

  • Это гибкий, открытый и многоуровневый протокол, который обеспечивает более высокую целостность передаваемых данных, чем обычные коммуникационные протоколы;
  • Обеспечивает связь канального и прикладного уровней (DNP3 был первоначально разработан основанным на трех уровнях из семи модели-OSI: прикладном, информационно-канальном и физическом уровне;
  • Возможна инициативная передача сообщений ведущему устройству ведомым;
  • Поддерживает внесение изменений в типы данных;
  • Формирование событий с меткой времени;
  • Поддерживает 16-битные адреса источника и приемника по последовательному каналу. Различные адреса в зависимости от адресного стека для каждого уровня IP-реализации. Зарезервированный фиксированный порт ТCP/UDP;
  • Широкие возможности благодаря наличию поддержки объектно-ориентированного моделирования;
  • Информационные объекты и сообщения не зависят друг от друга;
  • Считывание/запись производятся многократно за цикл;
  • Возможность «горячей» переконфигурации;
  • Разрабатывается возможность использования других систем кодирования (например, XML).

Пример сетевой архитектуры протокола DNP3

Заключение

Рассмотренные решения имеют сервисы, необходимые для передачи базовой информации в реальном масштабе времени (например, считывание статусной информации одиночной информационной точки и передачу команд управления, циклическую и спонтанную передачу отчетов, запросы и т.д.) для выполнения основных задач SCADA. Но потенциал DNP3 позволяет использовать его для интегрированной обработки информации практически во всех отраслях производства, обеспечивая пользователю доступ к упорядоченной системе знаний в реальном масштабе времени. Этот стандарт обеспечивает возможность взаимодействия приложений верхнего уровня, позволяя использовать информационные модели, специфичные для данной области применения (семантику данных), вместо того чтобы обеспечивать простое взаимодействие на уровне обмена данными.


Важно отметить, что новая SCADA-система компании Control Microsystems «ClearSCADA», которая многокилометровыми шагами завоёвывает рынок вследствие полного удовлетворения задачам и целям пользователей, а также контроллеры компании Control Microsystems имеют встроенную поддержку протокола DNP3, что значительно упрощает процессы конфигурирования и эксплуатации. Совокупность ClearSCADA и контроллеров SCADAPack, работающих по протоколу DNP3, представляют собой мощный и эффективный инструмент для решения производственных задач.


02.10.2007

наверх