Komunikácia – protokol IEC 101, časť 2

V tomto pokračovaní článku "Komunikácia – protokol IEC 101" prejdeme IEC 60870-5-5 a následne sa dostaneme k samotnej norme IEC101.

 

Pre laikov platí to isté varovanie ako pre prvý diel :-)

60870-5-5 - základné aplikačné funkcie

 

Norma definuje funkcie aplikačnej vrstvy. Definuje menné konvencie pre tieto funkcie, pričom ich zaraďuje do štyroch kategórií:

IEC101_11.png

Obr 11: kategórie aplikačných funkcií

 

Ďalej norma definuje podkategórie podľa typu prenášanej informácie.

 

IEC101_12.png

Obr 12: podkategórie aplikačných funkcií typu monitored/control information

 

Norma ďalej definuje procedúry pre:

  • inicializáciu riadiacej a riadenej stanice (v nebalancovanom aj balancovanom móde)
  • vzdialenú inicializáciu riadenej stanice na žiadosť riadiacej (príkaz RESET_PROCESS)
  • polling – cyklické dotazovanie riadenej stanice na zmenené užívateľské dáta triedy 1 a 2
  • cyklické (periodické) aktualizácie dát
  • prenos udalostí (eventov) z riadenej stanice
  • general interrogation – prenos všetkých dát z riadenej stanice po nadviazaní alebo obnovení spojenia
  • synchronizáciu času riadenej stanice
  • vykonávanie príkazov riadenou stanicou
  • posielanie integrated totals riadenou stanicou
  • nastavovanie parametrov riadenej stanice
  • test procedúry na otestovanie celej slučky od riadiacej stanice k riadenej a naspäť
  • prenos súborov medzi stanicami

 

60870-5-101 - konečne

 

Po prejdení všetkých noriem referencovaných IEC 101 sa konečne dostávame k samotnému štandardu a úplnej konkretizácii všetkých informácií uvedených vyššie.

Táto norma  definuje všetky potrebné úrovne protokolu:

  • fyzická vrstva – V.24 alebo V.28 (štandardy vychádzajúce zo sériového rozhrania RS-232) pre komunikáciu na asynchrónnych linkách a X.24 alebo X.27 pre komunikáciu na synchrónnych linkách
  • linková vrstva – používajú sa formáty triedy FT1.2 z IEC 60870-5-1. Je špecifikované, ktoré služby linkovej vrstvy definované 60870-5-1 sú povolené pre nebalancovaný a balancovaný mód (v primárnom a sekundárnom smere)

IEC101_13.png

Obr 13: služby linovej vrstvy pre nebalancovaný mód

 

IEC101_14.png

Obr 14: služby linkovej vrstvy pre balancovaný mód
(každá stanica môže posielať dáta v primárnom aj sekundárnom smere)

  • aplikačná vrstva – odvoláva sa na IEC 60870-5-3 až 5 a konkretizuje štrukúru identifikátora dátovej jednotky v rámci ASDU. Zaujímavé je, že veľkosť niektorých polí je variabilná a je vecou dohody a parametrizácie staníc (v konfigurácii D2000 ide o protokolové parametre linky).

IEC101_15.png

Obr 15: identifikátor dátovej jednotky

 

Podobne aj adresa informačného objektu (IOA) môže mať dĺžku 1 až 3 bajty. Táto varibilita umožňuje šetriť šírku prenosového pásma a efektívne využiť aj pomalé sériové linky

 

IEC101_16.png

Obr 16: štruktúra ASDU – bledosivé polia sú voliteľné, tmavosivé variabilné
(t.j. je možný prenos 1 až n informačných elementov, voliteľne s časovou značkou)

 

Norma pokračuje definovaním konkrétnych typov ASDU v monitorovacom smere (od riadenej stanice) a v riadiacom smere (od riadiacej stanice). Je možné prenášať boolean hodnoty, štvorstavové, celočíselné aj 32-bitové reálne čísla s časovou značkou (krátkou 24-bitovou alebo úplnou 56-bitovou) ako aj špeciálne typy.

 

IEC101_17.png

Obr 17: typy ASDU v monitorovacom smere slúžiace na prenos monitorovanej informácie.
Implementácia v D2000 podporuje všetky.

 

IEC101_18.png

Obr 18: typy ASDU v riadiacom smere. Implementácia v D2000 podporuje povelovacie (45-51) a viacero pomocných (70, 100, 101, 103). Za desať rokov sme od implementovania protokolu sa nestretli s potrebou podporiť ASDU na nastavovanie parametrov alebo prácu so súbormi.

 

Okrem ASDU z predchádzajúceho obrázka podporuje D2000 KOM aj povely 58-64, ktoré sú rovnaké ako 45-51, ale obsahujú aj 56-bitovú časovú značku. Tieto sú definované v norme IEC 104.

Ďalej norma definuje formát kvalifikátora variabilnej štruktúry (viď Obr 6, štruktúra identifikátora dátovej jednotky v  IEC 60870-5-3). Jeho najvyšší bit udáva, či ASDU obsahuje sekvenciu informačných objektov (posiela sa iba adresa prvého objektu) alebo či sú informačné objekty nezávislé (posielajú sa adresy všetkých objektov). Ďalších sedem bitov udáva počet informačných objektov v ASDU. Posielanie sekvencií opäť slúži na efektívnejšie využitie dostupného prenosového pásma sériovej linky.

 

IEC101_19.png

Obr 19: kvalifikátor variabilnej štruktúry (VSQ)

 

Ďalšie pole – nachádzajúce sa už na Obr 6 – je príčina poslania (Cause of transmission - COT). Toto pole môže byť jedno alebo dvojbajtové. Najvyššie dva bity sú test a pozitívne/negatívne potvrdenie (využívané na potvrdzovanie príkazov), zvyšných 6 bitov je určených na kódovanie typu príčiny. Najčastejšie typy COT sú spontaneous (3) a station interrogation (20), prípadne counter interrogation (37), v prípade príkazov activation (6), activation confirmation (7) a activation termination (10).

Voliteľný druhý bajt COT je Originator address (OA). Toto pole je použiteľné napr. vo viacúrovňových systémoch - napr. komunikačný koncentrátor, cez ktorý idú povely viacerých riadiacich staníc a každá z nich má vlastné OA, pomocou ktorého vie koncentrátor posielať odpovede riadenej stanice na príslušnú riadiacu stanicu. Ďalšou možnosťou využitia v rámci jedinej riadiacej stanice je odlíšenie rôznych softvérových modulov ako zdrojov pre rôzne povely.

 

IEC101_20.png

Obr 20: štruktúra Cause of transmission

 

Pole Common address of ASDU môže mať 1 alebo 2 bajty, hodnota 0 znamená, že sa adresa nepoužíva, maximálna hodnota (255 resp. 65535) je broadcast (použitý napr. v ASDU 100 a 101 – interrogation / counter interrogation). Všetky ostatné hodnoty určujú adresu stanice – a ako adresa stanice sú zadávané aj v D2000 implementácii.

 

IEC101_21.png

Obr 21 – ASDU adresa

 

Takáto je teda štruktúra identifikátora dátovej jednotky. Norma pokračuje konkretizovaním štruktúry informačného objektu (viď Obr 7). Prvým poľom je adresa informačného objektu (IOA). Táto môže byť 1,2 alebo 3-bajtová. V D2000 sa konfiguruje dĺžka IOA opäť v parametroch linky a samotná adresa IOA sa zadáva ako adresa meraného bodu.

 

Ďalej norma definuje pomocné štruktúry – kódovanie rôznych typov hodnôt s deskriptormi kvality (single/double point), deskriptor kvality ako samostatný bajt, štruktúru príkazov (single/double command), formát 16-bitového čísla pre odnoty z intervalu <-1, 1>,  štandardný 32-bitový float,  formát časových značiek s odvolaním sa na IEC 60870-5-4 a ďalšie.

Nasleduje sekcia definujúca formát základných typov ASDU.  V ďalšom pokračovaní článku sa pozrieme bližšie na tie najpoužívanejšie – najskôr v monitorovacom smere, od riadenej stanice k riadiacej.

 

23,10.2017, Ing. Peter Humaj, www.ipesoft.com

Topics: Napísali sme, D2000

Za IPESOFT pre Vás napísal

Peter Humaj

Peter Humaj

e-mail: humaj.peter@ipesoft.com