СТА №2/2017

ванием различных производителей АСУ в электроэнергетике. Канадская компания GE Harris (ранее известная как Westronic Inc.) в 1993 году использовала частично завер- шённые спецификации протокола IEC 60870-5 в качестве основы для разра- ботки открытого протокола, который удовлетворял бы требованиям энерге- тиков. Протокол был предназначен для обеспечения надёжной связи в небла- гоприятных условиях, которым подвер- гаются электроэнергетические системы автоматизации. Он должен был обеспе- чить надёжную связь при искажениях в канале, вызываемых электромагнитны- ми помехами, старением компонентов (срок службы может достигать десяти- летий), а также другими помехами при передаче данных. В ноябре 1993 года ответственность за определение будущих спецификаций DNP3 и права на них были переданы пользовательской группе DNP3. Техни- ческий комитет группы DNP3 оцени- вает предлагаемые модификации или добавления к протоколу и затем кор- ректирует описание протокола. Ориги- нальная документация протокола до- ступна для общего пользования. Набор документов содержит описания прото- кола, а также детали, которые необхо- димы для различных подуровней, со- держит инструкции для реализации на- дёжного взаимодействия и соответ- ствующие тестовые процедуры. Спецификация протокола DNP3 со- держится в документе IEEE SA 1815- 2012 и доступна на сайте [1]. За пользо- вание документацией взимается член- ский взнос, но, с другой стороны, она доступна по всему миру без ограниче- ний. Это означает, что оборудование различных производителей с высокой вероятностью будет совместимым в рамках поддерживаемых стандартных коммуникационных профилей. П РИМЕР ПРОТОКОЛА DNP3 Рассмотрим вкратце структуру прото- кола DNP3 не вдаваясь в детали полно- го описания [1]. Протокол описывает правила, по которым устройства об- щаются между собой. DNP3 – это про- токол для передачи данных из точки А в точку В с использованием последо- вательного канала связи или поверх IP. Он применяется в основном компания- ми, работающими в сфере электроэнер- гетики, нефтегазовой промышленно- сти, водоочистки и водоподготовки, но его функциональность хорошо подхо- дит и для других областей. Обычно энергетическая компания имеет общий центр управления, кото- рый осуществляет мониторинг и управ- ление всем оборудованием на каждой подстанции. В центре управления сервер хранит все входящие данные и отображает информацию на экране монитора в удобной и понятной для человека форме. Подстанции имеют много устройств, нуждающихся в контроле: выключатели (включены или отключе- ны), датчики тока (значение тока), пре- образователи напряжения (значение потенциала). Рабочий персонал в слу- чае неисправности должен часто пере- ключать участки электрической сети. Компьютеры, расположенные на под- станции, собирают данные для переда- чи на главную станцию в центр управ- ления. Имеется возможность включить или отключить питание на выключате- лях или регуляторах напряжения с ком- пьютеров подстанций. В DNP3 используется термин Out- station (подчинённый узел) для обо- значения удалённых вычислительных устройств. Термин Master (мастер) используется для вычислительных уст- ройств в центре управления. DNP3 описывает правила передачи данных и команд управления между мастерами и подчинёнными устройствами. При общении удалённые компьюте- ры собирают следующие данные для пе- редачи мастеру: ● бинарные входные данные, которые легко отображают устройства с двумя состояниями, например, выключа- тель включён или отключён, состоя- ние давления в трубопроводе нор- мальное или избыточное; ● аналоговые входные данные, которые передают значения напряжения, то- ка, мощности, уровень воды в резер- вуаре, температуру; ● данные входа счётчика, который вы- даёт значение энергии в киловатт-ча- сах или объём жидкости; ● файлы, которые содержат конфигу- рационные данные. Станция мастера выдаёт команды управления, такие как: ● включить или отключить выключа- тель, запустить или остановить двига- тель, открыть или закрыть клапан; ● на аналоговом выходе установить по- стоянное значение или необходимый уровень напряжения. Другие данные, которые компьютеры передают друг другу, – это синхрониза- ция времени и даты, исторические или статистические данные, формы сигна- ла и т.п. Д АННЫЕ МАСТЕРА И ПОДЧИНЁННОГО УЗЛА На рис. 2 показано взаимоотношение мастера и подчинённого узла (мастер представлен слева, подчинённый узел – справа), он даёт представление о данных и вовлечённых программных процессах. ОБ ЗОР / П РОМЫШЛ Е ННЫЕ С Е Т И 31 СТА 2/2017 www.cta.ru Таблица 1 Сравнение DNP3 с другими промышленными протоколами Характеристика протокола Промышленный протокол DNP3 Modbus RTU IEC 60870-5-101 3-уровневая модель OSI + – + Предназначен для систем телемеханики + – + Наличие ответственной группы пользователей и технического комитета + + – Контроль версий документации + + + Документированный протокол испытаний + + – Независимый протокол программы проверки + + – Масштабируемость + – + Синхронизация времени и события с метками времени + – + Несколько мастеров в одноранговой сети С ограничениями – – Механизм инициативных сообщений + – – Сегментация сообщений + – – Безопасная передача файлов + – + Широковещательные сообщения + – + Пользовательские объекты данных + – –