Войти
Распределенный сетевой протокол 3 (DNP3 ) - это набор протоколов связи, используемых между компонентами в системах автоматизации процессов. В основном он используется в коммунальных службах, таких как электрические и водные компании. Использование в других отраслях нечасто. Он был разработан для связи между различными типами сбора данных и оборудованием управления. Он играет решающую роль в системах SCADA, где он используется мастер-станциями SCADA (также известными как центры управления), удаленными оконечными устройствами (RTU) и интеллектуальными электронными устройствами (СВУ). Он в основном используется для связи между главной станцией и RTU или IED. ICCP, протокол связи между центрами управления (часть IEC 60870-6 ), используется для связи между ведущими станциями. Конкурирующие стандарты включают старый протокол Modbus и новый протокол IEC 61850.
Пока IEC 60870-5 все еще находился в стадии разработки и не был стандартизован, возникла необходимость в создании стандарта, который обеспечил бы взаимодействие между компонентами SCADA различных поставщиков для электрической сети. Таким образом, в 1993 году компания GE-Harris Canada (ранее известная как Westronic) использовала частично завершенные спецификации протокола IEC 60870-5 в качестве основы для открытого и незамедлительно реализуемого протокола, специально предназначенного для удовлетворения требований Северной Америки. Протокол разработан для обеспечения надежной связи в неблагоприятных условиях, которым подвергаются системы автоматизации электроэнергетических компаний, он специально разработан для устранения искажений, вызванных электромагнитными помехами (EMI), старением компонентов (их ожидаемый срок службы может увеличиваться до десятилетия) и плохие средства передачи.
Поскольку приложения интеллектуальной сети обычно предполагают доступ третьих сторон к тем же физическим сетям и базовой IP-инфраструктуре сети, было проделано много работы по добавлению безопасности Возможности аутентификации по протоколу DNP3. Протокол DNP3 соответствует IEC 62351-5. Некоторые поставщики поддерживают шифрование с помощью bump-in-the-wire для последовательной связи или виртуальных частных сетей для связи на основе Интернет-протокола. Один из самых популярных методов прямого подключения был первоначально обозначен как AGA-12 (Американская газовая ассоциация) в 2003 году, а позже стал стандартом IEEE Std. 1711-2010. Этот стандарт впоследствии был отозван 27 марта 2014 г.
Протокол DNP3 также упоминается в IEEE Std., который рекомендует набор лучших практик для реализации современных каналов связи SCADA Master-RTU / IED. К ним относятся не только шифрование, но и другие методы, повышающие безопасность от хорошо известных методов вторжения.
Рекомендуется использовать DNP3 в соответствии со стандартом IEC 62531-3 TLS, Безопасность транспортного уровня.
Протокол DNP3 имеет важные особенности, которые делают его более надежным, эффективным и совместимым, чем старые протоколы, такие как Modbus, за счет более высокой сложности.
С точки зрения модели OSI для сетей, DNP3 определяет протокол уровня 2. Он обеспечивает мультиплексирование, фрагментацию данных, проверку ошибок, управление каналом, приоритизацию и адресацию уровня 2 для пользовательских данных. Он также определяет транспортную функцию (несколько похожую на функцию уровня 4 ) и прикладного уровня (уровень 7 ), которые определяют функции и общие типы данных, подходящие для общих приложений SCADA. Кадр DNP3 очень похож, но не идентичен кадру IEC 60870-5 FT3. Он интенсивно использует коды циклического контроля избыточности для обнаружения ошибок.
Повышение эффективности использования полосы пропускания достигается за счет ориентированной на события отчетности по данным. Удаленный терминал отслеживает точки данных и генерирует события, когда определяет, что данные должны быть отправлены в отчет (например, при изменении значения). Каждое из этих событий помещается в один из трех буферов, связанных с «Классами» 1, 2 и 3. В дополнение к ним, Класс 0 определяется как «статический» или текущий статус отслеживаемых данных.
Удаленный терминал первоначально опрашивается с помощью того, что DNP3 называет «опросом целостности» (комбинированное считывание данных классов 1, 2, 3 и 0). Это заставляет удаленный терминал отправлять все буферизованные события, а также все данные статической точки на главную станцию. После этого Мастер опрашивает данные о событиях, считывая Класс 1, Класс 2 или Класс 3. Считывание классов может выполняться вместе, или каждый класс может считываться с разной скоростью, обеспечивая механизм для создания различных приоритетов отчетности. для разных классов. После опроса целостности отправляются только существенные изменения данных. Это может привести к значительно более быстрому извлечению данных, чем постоянный опрос всего, независимо от того, изменились ли они значительно.
Удаленное оконечное устройство также можно настроить для спонтанного сообщения данных класса 1, 2 или 3, когда они становятся доступными.
Протокол DNP3 поддерживает синхронизацию времени с RTU. Протокол DNP имеет варианты всех точечных данных с метками времени, так что даже при нечастом опросе RTU все еще возможно получить достаточно данных, чтобы восстановить последовательность событий того, что происходило между опросами.
Протокол DNP3 имеет обширную библиотеку общих точечно-ориентированных объектов. Основное внимание в этой обширной библиотеке было уделено устранению необходимости в битовом отображении данных по другим объектам, как это часто делается во многих установках Modbus. Например, доступны варианты чисел с плавающей запятой, поэтому нет необходимости отображать число на пару 16-битных регистров. Это улучшает совместимость и устраняет такие проблемы, как порядок байтов.
. Удаленное оконечное устройство для протокола DNP3 может быть небольшим простым встроенным устройством или большой сложной стойкой, заполненной оборудованием. Группа пользователей DNP установила четыре уровня подмножеств протокола для соответствия RTU. Группа пользователей DNP опубликовала процедуры тестирования для уровней 1 и 2, самых простых реализаций.
Протокол является надежным, эффективным и совместимым с широким спектром оборудования, но со временем стал более сложным и тонким. Частью проблемы являются все более требовательные промышленные приложения. Кроме того, концепции SCADA технически просты, но полевые приложения, объединяющие несколько типов оборудования, могут стать сложными в настройке или устранении неисправностей из-за различий в реализациях поставщиков.
23 июля 2010 г. IEEE принял DNP3 как IEEE Std 1815-2010. IEEE Std 1815 был спонсирован Комитет по передаче и распределению и Комитет подстанций IEEE Power Energy Society, с дополнительным вкладом от Группы пользователей DNP.
В апреле 2012 года IEEE утвердил Std 1815-2012 для публикации. Стандарт IEEE 1815-2010 устарел. Версия стандарта 2012 года включает функции безопасной аутентификации версии 5. Предыдущая версия безопасной аутентификации в IEEE 1815-2010 использовала только предварительные общие ключи. В новой версии можно использовать Инфраструктуру открытых ключей, что упрощает удаленную смену ключей.
