Протоколы Modbus, IEC 60870 ( IEC 870 ) и DNP3 «Место под солнцем» или стандарт де-факто

Ключевые факторы протоколов передачи данных:

•  Многогранное управление передачей данных в любой коммуникационной системе, простое определение протокола или формата для сообщений неприемлемо.
•  Различные вариации передачи данных.
  то есть:
  • когда данные будут посылаться или запрашиваться,
  • какие данные будут включены в сообщение,
  • каким образом будет обеспечиваться защита данных, назначаться приоритет и т.д.
• быстрый отклик,
• широкая полоса пропускания сетей,
• взаимодействие устройств между собой,
• надежность,
• безопасность.

С учётом этих требований в промышленности сформировались следующие протоколы, которые стали стандартом в различных отраслях и сегментах рынка:

• MODBUS,
• IEC 60870 ( IEC 870 ),
• DNP3.

Компания Control Microsystems проработала полную интеграцию с представленными стандартами, используемыми в контроллерах SCADAPack и других производителей.

Особенности протокола MODBUS

Modbus — коммуникационный протокол, основанный на клиент-серверной архитектуре. Разработан фирмой Modicon для использования в контроллерах с программируемой логикой (PLC). Стал стандартом де-факто в промышленности и широко применяется для организации связи промышленного электронного оборудования. Использует для передачи данных последовательные линии связи RS-485, RS-422, RS-232, а также сети TCP/IP. В настоящее время поддерживается некоммерческой организацией Modbus-IDA.

•  Протокол Modbus RTU предполагает одно ведущее (запрашивающее) устройство в линии (master), которое может передавать команды одному или нескольким ведомым устройствам (slave), обращаясь к ним по уникальному в линии адресу;
• Синтаксис команд протокола позволяет адресовать 255 устройств на одной линии связи стандарта RS-485 (реже RS-422 или RS-232);
• Инициатива проведения обмена всегда исходит от ведущего устройства;
• Считывание/запись производятся лишь однократно за цикл;
• Поддерживает фиксированный тип данных.

 Особенности протокола IEC 60870

Разработан техническим комитетом TC57 Международной электротехнической комиссии (IEC) и состоит из серии стандартов на протоколы (имеют статус международных стандартов) и серии сопутствующих стандартов.

• Оптимизирован для эффективной и надежной передачи данных и команд технологических процессов между географически разнесенными системами по выделенным и коммутируемым каналам с низкой скоростью передачи;
• Согласован с сетевой моделью OSI благодаря его архитектуре EPA (Enhanced Performance Architecture, архитектура с улучшенными характеристиками), включающей три из семи уровней модели OSI;
• Возможна инициативная передача сообщений ведущему устройству ведомым;
• Поддерживает фиксированный тип данных;
• Формирование событий с меткой времени;
• Адресация – 5 октетов (В зависимости от уровня стека (несколько адресных полей для DLL, сети, транспорта));
• Отсутствие объектно-ориентированного моделирования;
• Информационные объекты и сообщения зависят друг от друга;
• Считывание/запись производятся лишь однократно за цикл;
• Возможность «горячей» переконфигурации.

Особенности протокола DNP3

DNP3 - Distributed Network Protocol (Распределённый сетевой протокол). Разработан компанией Harris для использования на принадлежащих им подстанциях.

• Это гибкий, открытый и многоуровневый протокол, который обеспечивает более высокую целостность передаваемых данных, чем обычные коммуникационные протоколы;
• Обеспечивает связь канального и прикладного уровней (DNP3 был первоначально разработан основанным на трех уровнях из семи модели-OSI: прикладном, информационно-канальном и физическом уровне;
• Возможна инициативная передача сообщений ведущему устройству ведомым;
• Поддерживает внесение изменений в типы данных;
• Формирование событий с меткой времени;
• Поддерживает 16-битные адреса источника и приемника по последовательному каналу. Различные адреса в зависимости от адресного стека для каждого уровня IP-реализации. Зарезервированный фиксированный порт ТCP/UDP;
• Широкие возможности благодаря наличию поддержки объектно-ориентированного моделирования;
• Информационные объекты и сообщения не зависят друг от друга;
• Считывание/запись производятся многократно за цикл;
• Возможность «горячей» переконфигурации;
• Разрабатывается возможность использования других систем кодирования (например, XML).

Заключение