KOMUNIKACJA W NOWOCZESNEJ ENERGETYCE

Michał Łęcki

styczeń/2017

Standardy szeregowe i ich transmisja w energetyce

Agenda

Różnorodność protokołów

Protokoły standardowe

Protokoły niestandardowe

Protokoły dedykowane

Integracja i operacyjność

Problemy związane z konfiguracją

Problemy związane z komunikacją

Komunikacja bezprzewodowa

Kanał inżynierski

Zdalny odczyt danych pomiarowych

Agenda

Różnorodność protokołów

Protokoły standardowe

Protokoły niestandardowe

Protokoły dedykowane

Integracja i operacyjność

Problemy związane z konfiguracją

Problemy związane z komunikacją

Komunikacja bezprzewodowa

Kanał inżynierski

Zdalny odczyt danych pomiarowych

Różnorodność protokołów

Mnogość protokołów w istniejących podstacjach

Standardowe protokoły

Mnogość protokołów w istniejących podstacjach

Standardowe protokoły

Protokoły standardowe (np. Modbus RTU)• otwarta struktura

• znana dokładna struktura pakietów

• przewidywalny sposób działania

Standardowe protokoły

Protokoły standardowe (np. Modbus RTU)• otwarta struktura

• znana dokładna struktura pakietów

• przewidywalny sposób działania

Rozwiązanie?

Skrojone na miary bramy przemysłowe, które spełniają wszystkie wymagania protokołu!!

Standardowe protokoły

Przykład zastosowania: Odczyt danych pomiarowych z liczników (konwersja z ModbusaRTU na Modbus TCP)

Standardowe protokoły

Przykład zastosowania: Odczyt danych pomiarowych z liczników (konwersja z ModbusaRTU na Modbus TCP)

Standardowe protokoły

Moxa Solution - MGate MB3660 Series

• High Density Modbus Conversion

– Supports up to 16 serial interface for Modbus RTU devices.

– Access by up to 256 TCP master/client devices, or connect to 128 TCP slave/server devices

• High Performance

– Innovative command learning eliminates the need to key-in SCADA Modbus commands (acts as an agent gateway)

– High performance through active and parallel polling of serial devices

• High Availability

– Dual VDC or VAC power input modules with wide power input range

– 2 Ethernet ports with the same IP or dual IP addresses

• Other Features

– 3-pin fault relay circuit for event alarms

– 2 kV isolation protection (for “-I” models)

– SD card for configuration backup

Models Description

MGate MB3660-8-2AC 8 ports Modbus gateway, dual AC power input.

MGate MB3660-8-2DC 8 ports Modbus gateway, dual DC power input

MGate MB3660I-8-2AC 8 ports Modbus gateway, dual AC power input, 2kV isolation

MGate MB3660-16-2AC 16 ports Modbus gateway, dual AC power input.

MGate MB3660-16-2DC 16 ports Modbus gateway, dual DC power input.

Standardowe protokoły

Moxa Solution - MGate 5109

• Modbus master/slave oraz DNP3 master/outstation• Do 31 slave'ów Modbus RTU, lub outstation DNP3• Do 32 slave'ów Modbus TCP, lub outstation DNP3 TCP/UDP• Wspiera DNP 3.0 podgrupa poziom 2• Tryb Master DNP3 obsługuje do 26600 punktów• Tryby DNP3 master i outstation wspierają synchronizację czasu• Pełna diagnostykę w razie wystąpienia problemów• Wbudowane narządzenie do monitorowania ruchu Modbus'a RTU

oraz szeregowego DNP3• Podwójne wejście zasilające DC, przekaźnik alarmowy• Karta microSD na kopię zapasową konfiguracji oraz log urządzenia• Dostępne modele na rozszerzony zakres temperatur: 40 do 75°• Port szeregowy z wbudowaną ochroną w postaci optoizolacji 2 kV• Wbudowany switch dwuportowy Ethernet ułatwiający łańcuchowe

łączenie urządzeń

Standardowe protokoły

Communication between Substation and Remote Control Center

Before

Remote control center

DNP3 Serial orModbus RTU

After

Radio/Dial-up Modem

Radio/Dial-up Modem

RTU RTU

DNP3 Serial orModbus RTU

RTU RTU

DNP3 over TCP or Modbus TCP

Remote control center

Cellular Modem

Standardowe protokoły

Cross Conversion for Modbus and DNP3

MGate5109

DNP3 serial

Modbus TCP

Host has “Modbus TCP”

Modbus TCP

MGate5109

Modbus RTU

Host has “DNP3 over TCP” or “Ethernet Encapsulation –DNP3” driver

DNP3 serial

TCP

DNP3 serial

TCP

Niestandardowe protokoły

Mnogość protokołów w istniejących podstacjach

Niestandardowe protokoły

Protokoły własnościowe • struktura zamknięta

• struktura znana twórcy (właścicielowi protokołu)

Niestandardowe protokoły

Protokoły niestandardowe • struktura zamknięta

• Struktura pakietówz znana twórcy (właścicielowi) protokołu

Rozwiązanie?

Tunelowanie!!

Niestandardowe protokoły

Tunelowanie z wykorzystaniem Nporta firmy MOXA• Dane wysyłane przez urządzenie pakowane są przez Nport w

pakie TCP/IP

• Dane wysyłane przez sieć do komputera

• Sterownik MOXA na komputerze rozpakowuje je i w oryginalnej formie przedstawia dedykowanemu oprogramowaniu

Nietandardowe protokoły

Tunelowanie

Ethernet Serial

Serial

My device has its own utility with proprietary protocol, just need to convert to Ethernet

interface, it is called tunneling

S2ESolution

NPort HVDC Solutions

• NPort 5650-8-HV-T • NPort 5650-16-HV-T• NPort 5650-8-HV-T • NPort 5650-16-HV-T

Entry Models

• CN2650I-8-HV-T• CN2650I-16-HV-T• CN2650I-8-HV-T• CN2650I-16-HV-T

Isolation / Redundancy

• NPort 6650-8-HV-T • NPort 6650-16-HV-T • NPort 6650-32-HV-T

• NPort 6650-8-HV-T • NPort 6650-16-HV-T • NPort 6650-32-HV-T

Security / Redundancy

High Density Serial Ports (RJ45)

Rugged Power Terminal Block

19” Rackmount

Dedykowane protokoły

Mnogość protokołów w istniejących podstacjach

Dedykowane protokoły

Protokoły dedykowane• Specjalne oprogramowanie/protokół opracowane pod

konkretne rozwiązanie

• Brak dostępnych rozwiązań na rynku

Dedykowane protokoły

Protokoły dedykowane• Specjalne oprogramowanie/protokół

opracowane pod konkretne rozwiązanie

• Brak dostępnych rozwiązań na rynku

Rozwiązanie?

Przemysłowe komputery wbudowane!!!

Dedykowane protokoły

• Procesor ARMv7 Cortex-A8 1000MHz

• 2x Ethernet 10/100 Mbps

• 2x RS-232/422/485 (terminal śrubowy 5 pinów)

• Slot na kartę SD, na dane lub/i instalację systemu

• Dostępne programowalne LEDy, do dostosowania platformy do danych potrzeb

• Socket mini PCIe na moduł komórkowy

• Otwarty system operacyjny - Debian ARM 7

• Brak uchwytu na szynę DIN (TH34) w zestawie.

Moxa Solution - UC-8112-ME

Agenda

Różnorodność protokołów

Protokoły standardowe

Protokoły niestandardowe

Protokoły dedykowane

Integracja i operacyjność

Problemy związane z konfiguracją

Problemy związane z komunikacją

Komunikacja bezprzewodowa

Kanał inżynierski

Zdalny odczyt danych pomiarowych

Integracja

Co rozumiemy przez integrację?

MAKSYMALNE UPROSZCZENIE PROCESU KONFIGURACJI!!!

Jest to jedna z najbardziej istotnych kwestii, ponieważ wiadomym jest, iż zdecydowanie lepiej poświęcić więcej czasu na testu funkcjonalne aniżeli na rozwiązywanie problemów z komunikacją.

Integracja

Quick Step ConfigurationNa przykładzie Mgate 5109

Integracja

Quick Step ConfigurationWybór protokołu

Integracja

Quick Step ConfigurationDefiniowanie parametrów protokołu (dla wcześniej zdefiniowanych protokołów)

Integracja

Quick Step ConfigurationKoniec konfiguracji

Integracja

Co rozumiemy przez operacyjność?

SZYBKIE ROZWIĄZYWANIE PROBLEMÓW Z KOMUNIKACJĄ!!!

W przypadku transmisji szeregowych niestety była ona bardzo czasochłonna, ponieważ w większości przypadków trzeba to było realizować metodą prób i błędów. Dlatego też narzędzia wspierające monitorowanie danych pobieranych i wysyłanych, jak również inspekcję protokołów pozwalają znacznie zredukować czas poświęcony na identyfikację usterki.

Integracja

Monitorowanie ruchuNa przykładzie Mgate serii MB3000

Integracja

Monitorowanie ruchuNa przykładzie Mgate serii MB3000

Agenda

Różnorodność protokołów

Protokoły standardowe

Protokoły niestandardowe

Protokoły dedykowane

Integracja i operacyjność

Problemy związane z konfiguracją

Problemy związane z komunikacją

Komunikacja bezprzewodowa

Kanał inżynierski

Zdalny odczyt danych pomiarowych

Gateway Initiates VPN Connection

EDR ResponsesEstablish VPN Tunnels

VPN Secured Cellular Connection

GuaranLink: 4-tier Connection

Check Method Action

ISP initial Register Register

Transmission Connection Data Idle Check Reconnect

Cellular Connection Data Idle Check +Ping or DNS query

Reconnect

Packet-level connection Periodically Ping or DNS query Reconnect

Industrial Reliability• Hardware

• Power and Antenna Isolation design• Wide temperature

• Software• GuaranLink for Highest Cellular Connectivity• Dual SIM

OnCell G3470A-LTEIndustrial LTE IP Gateways

High Throughput and Security• Throughput: DL/UL 100/50 Mbps (HSPA*7)• Easy-to-Use OnCell Central Manager for Private Cellular IP

Connectivity• Security VPN connectivity

Elmark Automatyka

2017-02-0637

Dziękuję za uwagę