Protokol IEC 60870-5-101

Podporované typy a verzie zariadení 
Konfigurácia komunikačnej linky
Konfigurácia komunikačnej stanice
Parametre protokolu linky
Konfigurácia meraných bodov
Tell príkazy
Literatúra
Zmeny a úpravy
Revízie dokumentu

Podporované typy a verzie zariadení

Tento protokol je tiež známy ako IEC 870-5-101 alebo IEC-101. Implementácia protokolu podporuje štandard IEC 60870-5-101:2003 v módoch "unbalanced" master aj slave a "balanced". Navyše je podporená redundancia komunikačných liniek podľa tzv. nórskej konvencie (Norwegian IEC 870-5-101 User Conventions). Implementácia podľa normy IEC 60870-5-101 je nasledovná:

  • Originator ASDU address - nie je prítomná.
  • ASDU address - je 1 bajt, zadáva sa ako adresa stanice. Každá stanica na jednej linke musí mať rôznu ASDU adresu.
  • Cause of transmission - má 1 bajt (neobsahuje Originator ASDU address).
  • Information object address - 2 bajty, zadáva sa ako adresa meraného bodu.

Konfigurácia komunikačnej linky

Kategórie linky:

Ak je vyžadovaná redundantná komunikácia na dvoch komunikačných linkách (tzv. nórska konvencia), použite kategórie linky Serial Line Redundant alebo SerialOverUDP Device Redundant.

Ak vyžadujete systémovo redundantnú komunikáciu, použite kategóriu linky SerialOverUDP System&Line Redundant alebo Serial System&Line Redundant. V prípade, že má byť táto komunikácia ešte aj sieťovo redundantná, vyplňte "Sekundárnu linku" pre "Systém A" a "Systém B". Táto konfigurácia následne funguje s tým, že paralelne posiela a prijíma dáta z dvoch systémov, pričom každý z nich je sieťovo redundantne pripojený podľa tzv. nórskej konvencie (Norwegian IEC 870-5-101 User Conventions).

Konfigurácia stanice

  • Komunikačný protokol "IEC 870-5-101 balanced", "IEC 870-5-101 unbalanced primary (Master)" alebo "IEC 870-5-101 unbalanced secondary (Slave)".
  • Adresa stanice je číslo v rozsahu 0 až 255 a v protokole je použitá ako ASDU address. Môže byť zadaná dekadicky, prípadne ako hexadecimálne číslo s mriežkou na začiatku (napr. #0A).
  • Synchronizáciu reálneho času stanice je možné povoliť v prípade protokolov "master" a "balanced - station A(controlling)" nastavením periódy synchronizácie na nenulovú hodnotu. Synchronizácia sa vykonáva pomocou ASDU 103 "Clock synchronization command" v pásmovom čase podľa nastavenia systému D2000.

Tlačidlo Browse otvorí browsovací dialóg pre adresu stanice. Pokiaľ je komunikácia funkčná, zobrazí sa dialóg s doteraz prijatými ASDU adresami. Tlačidlom Refresh je možné zoznam prijatých ASDU adries vyčistiť.


Pozn: v prípade protokolov "slave" a "balanced", pokiaľ príde príkaz Interrogation (ASDU 100) alebo Counter Interrogation (ASDU 101) na "broadcast" adresu (hexadecimálne FF resp. FFFF podľa parametra Link Address), posielajú sa dáta zo všetkých staníc.


Parametre protokolu linky

Dialóg konfigurácia linky - záložka Parametre protokolu.
Ovplyvňujú niektoré voliteľné parametre protokolu. Môžu byť zadané nasledovné parametre protokolu stanice:

Tab. č. 1

ParameterPopisJednotkaNáhradná hodnota
Link Address
Spoločná linková adresa.-1
Length of ASDU Address
Dĺžka adresy ASDU.1/2 byte(s)1
Length of Link Address
Dĺžka spoločnej linkovej adresy.1/2 byte(s)1
Length of Info Object Address
Dĺžka adresy informačného objektu.1/2/3 byte(s)2
Length of Cause Of Trasmission
Dĺžka "Cause Of Transmission".1/2 byte(s)1

Retry Count
Počet opakovaní výzvy v prípade chyby komunikácie.-2
Retry Timeout
Oneskorenie medzi opakovaním výzvy v prípade chyby komunikácie.ms100 milisek.
Wait First Timeout
Oneskorenie po odvysielaní výzvy pred čítaním odpovede.ms100 milisek.
Wait Timeout
Oneskorenie medzi čítaniami odpovede do jej skompletovania.ms500 milisek.
Max. Wait Retry
Počet opakovaní čítania odpovede do jej skompletovania.-6
No Data Timeout
Oneskorenie ďalšej výzvy "Request user data class 1/2" v prípade že neboli  prijaté žiadne dáta (iba master).ms300 milisek.
Inactivity Timeout
Perióda kontroly stavu spojenia. Ak neboli prijaté žiadne platné dáta, stav staníc prejde do komunikačnej chyby. Prepínanie redundantných zariadení v prípade linky SerialOverUDP Device Redundant (iba slave).ms5 sek.
Moxa Timeout
Perióda prepínania redundantných zariadení MOXA NPort v prípade komunikačnej chyby (iba master, balanced).sek.10
Source Flags
Nastavenie flagov FI..FL podľa zdroja linky. Pokiaľ je použitá linka SerialOverUDP System+Line Redundant, hodnoty budú flagované následne:
  • System A, primary line: FI
  • System A, secondary line: FJ
  • System B, primary line: FK
  • System B, secondary line: FL

Pozn: flagovanie bolo použité v praxi v komunikácii s redundantnými systémami na odlíšenie chybných hodnôt, ktoré posielal partnerský systém, ktorý mal byť pasívny a neposielať nič.		-NO
No Output Flags
Zapnutie parametra spôsobí ignorovanie flagov FA..FH pri výstupných meraných bodoch. Pokiaľ je parameter vypnutý, flagmi FA..FH sa dajú ovplyvňovať jednotlivé bity bajtu, ktorý hovorí o kvalite.-NO
Link Test Timeout
Perióda odoslania žiadosti "Test function for link" v prípade že uplynul tento timeout a neboli prenesené žiadne dátové telegramy (iba balanced).sek.10

Single Value In Spontaneous Answer

Pri posielaní zmenových hodnôt sa tieto budú posielať po jednej a nebudú sa zlučovať do dlhších paketov. Parameter bol implementovaný kvôli TM1703mic, ktorý v niektorých verziách vyžadoval takúto vlastnosť.-NO

Data Class

Trieda posielania dát  (iba slave). IEC 101 Master posiela výzvy na čítanie dát Class 1 (prioritné) a Class 2 (bežné). Slave na ne odpovedá dátami alebo správou, že nemá dáta. V každej odpovedi (na Class1/2) existuje ešte príznak ACD, že slave má k dispozícii data Class1. Ak je nastavený, IEC 101 Master si následne vyžiada dáta Class1.

Parameter ovplyvňuje správanie nasledovne:

  • Class1&2 - IEC 101 Slave odpovedá dátami na výzvy Class1 aj Class2. Príznak ACD nastavuje, ak má ďalšie dáta.
  • Class1 - IEC 101 Slave posiela všetky dáta ako Class1 a na výzvu Class2 odpovedá, že nemá dáta. Príznak ACD nastavuje, ak má ďalšie dáta.
  • Class2 - IEC 101 Slave posiela všetky dáta ako Class2 a na výzvu Class1 odpovedá, že nemá dáta. Príznak ACD nastavuje na 0 (nemá Class1 dáta).
  • Prio reply - IEC 101 Slave posiela odpovede na príkazové ASDU ako Class1 dáta a ostatné ASDU (zmeny hodnôt, odpovede na Interrogation) ako Class2.
    Pozn: odpovede na Interrogation (ASDU 100) a Counter Interrogation (ASDU 101) ako aj všetky hodnoty poslané ako súčasť odpovede, sú tiež poslané ako  Class1 dáta.

Prednastavená hodnota parametra je Class1.

-Class1&2
Class1
Class2
Prio reply

Single Request

Zahadzovanie prijatých dát pred poslaním odpovede (iba slave). Ak je prijatá korektná výzva a IEC 101 Slave posiela odpoveď, pred poslaním ešte vyčistí frontu, ak v nej má prijaté dáta. Tento parameter slúži ako ochrana pred rôznymi duplicitami dát z dôvodu chýb komunikačných partnerov  (napr. OSI Monarch so spusteným RtuPing počas prepínania aktívnej komunikačnej linky).-NO

Filter Spontaneous Values

Filtrovanie viacnásobných spontánnych hodnôt toho istého meraného bodu pri odosielaní (iba slave, balanced). Ak sa niektoré výstupné merané body menia tak rýchlo, že v jednej odpovedi na žiadosť o dáta by sa nachádzalo viacero hodnôt toho istého meraného bodu, tak aktivácia tohto parametra spôsobí, že sa pošle iba jedna (najnovšia) spontánna hodnota.
Poznámka: filter neovplyvňuje posielanie príkazov (ASDU 45 a vyššie).


NO


Send Confirmation Command
Typ odoslaného potvrdenia na príkaz zápisu hodnoty (iba slave, balanced).-
7(CONF)
10(TERM)
7(CONF) and 10(TERM)		7(CONF)
Accept Confirmation Command
Typ potvrdenia zápisu pre jeho úspešné akceptovanie (iba master, balanced).-
7(CONF)
10(TERM)
7(CONF) or 10(TERM)		7(CONF) or 10(TERM)
Max. MTU
Obmedzenie veľkosti datových paketov (iba slave, balanced).bytes220
Phys. Trans. Direction
Voľba nastavenia bitu DIR v balancovanom móde (iba balanced).Station A(Controlling)
Station B(Controlled)		Station A(Controlling)
Single Byte Ack
Odosielaj prioritne jednobytové ACK (0xE5).YES/NONO
Interrog. Covers Counters
Odosielaj na general interrogation výzvu 100 aj hodnoty countrov (iba slave, balanced).YES/NOYES
Send EOI
Odošli "end of interrogation command" všetkým ASDU (iba slave).YES/NOYES

End of Initialization

Ak je hodnota parametra "1 - IC/CIC after EOI", tak po prijatí ASDU 70 (End of initialisation) sa opäť pošle Interrogation Command. Prednastavenená hodnota "0 - no IC/CIC after EOI" spôsobí ignorovanie ASDU 70.
Pozn: tento parameter bol implementovaný pre SAT RTU.		-0
Send Interrog. in Sec. Direct.
Odošli general interrogation command aj keď som slave alebo balanced controlled station B (iba slave, balanced).YES/NONO

Sinaut Mode

Komunikuje sa so systémom Sinaut Spectrum, ktorý vyžaduje neštandardné správanie na redundantných linkách (iné ako definuje tzv. Nórska norma).YES/NONO

System Redundancy: Manages A Status Address

Adresa stanice a výstupného meraného bodu so stavom systémovej redundancie. Adresa je vo formáte Station Address, I/O tag address, napr. "1,1003".
Parameter má zmysel na linkách SerialOverUDP System&Line Redundant, ktoré umožňujú komunikáciu s dvoma nezávislými riadiacimi systémami (napr. hlavný dispečing SED v Žiline a záložný dispečing SED v Bratislave).
Parameter umožňuje ignorovať hodnoty prichádzajúceho od riadiaceho systému, ktorý práve neriadi (t.j. je neaktívny), pokiaľ aplikácia má znalosť, ktorý z riadiacich systémov je aktívny a ktorý neaktívny. Túto znalosť môže mať napr. na základe vstupného meraného bodu s dohodnutou hodnotou.
Aby rozlišovanie aktívneho riadiaceho systému fungovalo, musí na stanici existovať stanica s výstupným meraným bodom typu Dout s rovnakou adresou stanice a bodu, ako je v konfigurácii tohto parametra a aplikácia musí doň zapísať hodnotu True, ak sa stane aktívnym "Systém A", resp. False, ak sa stane aktívnym "Systém B" nakonfigurovaný v systémovo redundantnej linke.		-


Ignore Unknown Addresses

Ak je hodnota parametra True, proces D2000 KOM nebude hlásiť chybu (na konzole ani do logovacích súborov) v prípade, že príde hodnota s adresou, ktorej nezodpovedá žiaden meraný bod.-False
Full Debug
Vysoká úroveň sledovania komunikácie, zobrazujú sa načítané hodnoty meraných bodov a iné ladiace informácie.YES/NONO

Konfigurácia meraných bodov

Možné typy hodnôt bodov: Ai,Ao,Di,Dout,Ci,Co,Qi

Adresa meraného bodu je číselná adresa informačného objektu IOA (v rozsahu 0 až 65535). Môže byť zadaná dekadicky, prípadne ako hexadecimálne číslo s mriežkou na začiatku (napr. #0A).
Meraný bod s adresou, ktorá sa začína %IGNORE, bude ignorovaný.

V prípade povelového smeru (command direction) v režimoch master alebo balanced je nutné nakonfigurovať vhodný typ ASDU:

Typ ASDUTyp meraného bodu
45 - Single commandDout
46 - Double commandDout,Co
47 - Regulating step commandDout
48 - Set point command, normalised valueAo
49 - Set point command, scaled valueCo
50 - Set point command, short floating point valueAo
51 - Bitstring of 32 bitCo
58 - Single command with time tag CP56Time2aDout
59 - Double command with time tag CP56Time2aDout,Co
60 - Regulating step command with time tag CP56Time2aDout
61 - Set point command, normalised value with time tag CP56Time2aAo
62 - Set point command, scaled value with time tag CP56Time2aCo
63 - Set point command, short floating point value with time tag CP56Time2a Ao
64 - Bitstring of 32 bit with time tag CP56Time2aCo

V prípade režimu slave alebo balanced je nutné nakonfigurovať vhodný typ ASDU v dátovom smere:

Typ ASDUTyp meraného bodu
1 - Single-point informationDi, Qi (On/Off), Ai, Ci
2 - Single-point information with time tagDi, Qi (On/Off), Ai, Ci
3 - Double-point informationQi, Ai, Ci
4 - Double-point information with time tagQi, Ai, Ci
5 - Step position informationCi, Ai *
6 - Step position information with time tagCi, Ai *
7 - Bitstring of 32 bitsCi, Ai
8 - Bitstring of 32 bits with time tagCi, Ai
9 - Measured value, normalized valueAi
10 - Measured value, normalized value with time tagAi
11 - Measured value, scaled valueCi, Ai
12 - Measured value, scaled value with time tagCi, Ai
13 - Measured value, short floating point valueAi
14 - Measured value, short floating point value with time tagAi
15 - Integrated totalsCi, Ai
16 - Integrated totals with time tagCi, Ai
17 - Event of protection equipment with time tagCi, Ai, TiR **
18 - Packed start events of protection equipment with time tagCi, Ai, TiR ***
20 - Packed single-point information with status change detectionCi, Ai
21 - Measured value, normalized value without quality descriptorAi
30 - Single-point information with time tag CP56Time2aDi, Qi (On/Off), Ai, Ci
31 - Double-point information with CP56Time2a tagQi, Ai, Ci
32 - Step position information with CP56Time2a tagCi, Ai *
33 - Bitstring of 32 bits with CP56Time2a tagCi, Ai
34 - Measured value, normalized value with CP56Time2a tagAi
35 - Measured value, scaled value with CP56Time2a tagCi, Ai
36 - Measured value, short floating point value with time tag CP56Time2aAi
37 - Integrated totals with time tag CP56Time2aCi, Ai
38 - Event of protection equipment with time tag CP56Time2aCi, Ai, TiR **
39 - Packed start events of protection equipment with time tag CP56Time2aCi, Ai, TiR ***
40 - Packed output circuit information of protection equipment with time tag CP56Time2aCi, Ai, TiR ***

Poznámka 1: Jednotlivé bity bajtu, ktorý hovorí o kvalite (SIQ pre ASDU 1,2,30; DIQ pre ASDU 3,4,31; QDS pre 5..14,20,32..36) sú namapované do príznakov FLA (0.bit), FLB (1.bit) ..FLH (7.bit).
Takže napríklad:
pre ASDU 4 : FLA=DPI bit 0, FLB=DPI bit 1, FLC=0, FLD=0, FLE=BL bit, FLF=SB bit, FLG=NT bit, FLH=IV bit.
pre ASDU 16 : FLA..FLE Sequence number bity 0..4, FLF=CY bit, FLG=CA bit, FLH=IV bit

Navyše:

  • ak je nastavený bit IV (Invalid), stav hodnoty bude Invalid,
  • ak je nastavený niektorý z bitov NT (Not topical), SB (Substituted), BL (Blocked), OV (Overflow), CA(Counter adjusted), CY(Counter overflow) pre príslušné typy ASDU, stav hodnoty bude Weak.

* - T-bit z hodnoty týchto ASDU nastavujú atribúty FI, do hodnoty meraného bodu s typom hodnoty Ci/Ai, ktoré sa interpretujú ako čísla -64 až +63.

** - ASDU 17 a 38: hodnota bajtu SEP nastavuje atribúty FLA (0.bit), FLB (1.bit) až FLH (7.bit), nasledujúce 2 bajty (CP16Time2a) sa interpretujú ako kladné číslo (0-60 000) do hodnoty meraného bodu s typom hodnoty Ci/Ai alebo ako relatívny čas (0-60 sekúnd) do hodnoty meraného bodu s typom hodnoty TiR.

*** - ASDU 18, 39 a 40: hodnota bajtu SPE(ASDU 18,39) alebo OCI (ASDU 40) nastavuje atribúty FLI (0.bit), FLJ (1.bit) až FLP (7.bit), hodnota byte QDP nastavuje atribúty FLA (0.bit), FLB (1.bit) až FLH (7.bit), nasledujúce 2 bajty (CP16Time2a) sa interpretujú ako kladné číslo (0-60 000) do hodnoty meraného bodu s typom hodnoty Ci/Ai alebo ako relatívny čas (0-60 sekúnd) hodnoty meraného bodu s typom hodnoty TiR.

Poznámka 2: V prípade použitia systémovo a linkovo-redundantných kategórií liniek je stav linky a stanice tvorený logickým súčtom všetkých použitých liniek. To znamená, že ak máme redundantný systém so štyrmi linkami a funguje práve jedna, je stav stanice a linky v poriadku. Na upresnenie informácie o stave jednotlivých liniek slúži špeciálny vstupný alebo výstupný meraný bod (celočíselný a reálny typ, t.j. Ai/Ao/Ci/Co). Meno tohto meraného bodu má nasledujúci tvar: M.[meno linky]_SystemStatus (napr. pre linku L.Test je to M.Test_SystemStatus). Hodnota tohto meraného bodu reprezentuje binárny tvar stavu N-tice liniek. V prípade, že prvé tri linky sú v poriadku a posledná nefunguje (SystemB/SecondaryLine) tj. [FALSE,TRUE,TRUE,TRUE], má meraný bod hodnotu 0b0111, teda 7.
Poradie liniek mapujúcich sa na jednotlivé bity je [SystemB/SecondaryLine,  SystemB/PrimaryLine, SystemA/SecondaryLine, SystemA/PrimaryLine].


Browse

Pre merané body je možné zistiť zoznam objektov, pokiaľ KOM proces beží a komunikácia so stanicou je nadviazaná.
Po kliknutí na tlačidlo Browse sa otvorí okno IEC870-5-101 Item Browser a zobrazí sa zoznam doteraz načítaných hodnôt. Zoznam objektov sa vytvára dynamicky v dôsledku prijatých správ .

Zoznam objektov je dynamický, t.j. pri príchode novej hodnoty do KOM procesu je aktualizovaný. Podporované je aj filtrovanie v jednotlivých stĺpcoch, v maske je možné používať hviezdičky (napr. *Short*).

Dvojité kliknutie na konkrétny riadok spôsobí, že sa parameter Address vloží do konfigurácie meraného bodu, z ktorého bolo okno IEC870-5-101 Item Browser otvorené.

Tlačidlo Refresh spôsobí vymazanie zoznamu hodnôt v CNF aj v KOM procese.

V stĺpci Value sa nachádza prijatá hodnota, v stĺpci Time prijatá časová značka. V stĺpci Point sa nachádza názov meraného bodu, ktorý má túto adresu (ak taký existuje).


Tell príkazy

PríkazSyntaxPopis
STWATCHSTWATCH MenoStaniceTell príkaz pošle na stanicu Interrogation Command (ak je nakonfigurovaný/povolený pre konkrétny protokol).

Literatúra

  • Telecontrol equipment and systems Part 5-101: Transmission protocols – Companion standard for basic telecontrol tasks (IEC 60870-5-101:2003), http://www.iec.ch.
  • Telecontrol equipment and systems Part 5-2: Link transmissions procedures (IEC 60870-5-2:1992), http://www.iec.ch.
  • Norwegian IEC 870-5-101 User Conventions, Approved version Revision no. 2.0.


Blogy

O protokole IEC 870-5-101 si môžete prečítať aj blogy:


Zmeny a úpravy

  • Jún 2015 - implementovaný parameter Source Flags

Revízie dokumentu

  • Ver. 1.0 - 22. november 2007 - Vytvorenie dokumentu.
  • Ver. 1.1 - 22. apríl 2009 - Aktualizácia dokumentu.
  • Ver. 1.2 - 8. Jún 2015 - implementovaný nový parameter
  • Ver. 1.3 – 15. jún 2020: podpora browsovania


Súvisiace stránky:

Komunikačné protokoly