ipRouteDialup

IEC 870-5-101 Router zur Anbindung von RTUs an eine Leitstelle über Wählverbindungen

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  • Der Wähladapter ipRouteDialup ist ein Router für das Protokoll IEC 60870-5-101. ipRouteDialup ermöglicht die Kommunikation zwischen einer übergeordneten Leitstelle über eine Wählverbindung (PSTN) auf der einen Seite und Geräten (Slaves), die über keine eigene Wählfunktion verfügen, auf der anderen.

    ipRouteDialup unterstützt "Hayes-kompatible" analoge Modems sowie ISDN- und GSM-Modems. Die Übermittlung der Daten erfolgt über IEC 60870-5-101, wahlweise im balanced oder unbalanced Modus. Die Wahl des Übertragungsverfahrens (balanced/unbalanced) kann in Richtung Leitstelle und in Richtung Unterstation unabhängig voneinander erfolgen.

    Da eine serielle Schnittstelle für den Anschluss eines Modems in Richtung Leitstelle reserviert wird, stehen drei Schnittstellen für den Anschluss von Unterstationen bereit. Es können sowohl Geräte direkt Punkt-zu-Punkt als auch im Party-Line Betrieb (unbalanced) angeschlossen werden.
Protokolle
  • ipRouteDialup stellt alle möglichen Linkprozeduren zur Verfügung, die vom Protokoll IEC 60870-5-101 definiert werden. Die einzelnen Protokolle können beliebig miteinander kombiniert werden.

    In Richtung Leitstelle (Up-Link)
    IEC101DialupSlave
    IEC 870-5-101 Dialup, Slave
    Dient der Kopplung von Leitstellen über eine Wählleitung. Sowohl das symmetrische (balanced)  als auch das unsymmetrische (unbalanced) Übertragungsverfahren werden unterstützt.
    In Richtung Unterstation (Down-Link)
    IEC101Balanced
    IEC 870-5-101 balanced, Master
    Dient der Kopplung von Unterstationen über eine konventionelle, serielle Standleitung entsprechend dem symmetrischen Übertragungsverfahren.
    IEC101UnbalMaster
    IEC 870-5-101 unbalanced, Slave
    Dient der Kopplung von Unterstationen über eine konventionelle, serielle Standleitung entsprechend dem unsymmetrischen Übertragungsverfahren. Mehrere Unterstationen können gleichzeitig angeschlossen werden.
Funktionsumfang
  • ipRouteDialup bietet vielfältige Möglichkeiten zur Kommunikationssteuerung. Nachfolgend werden die Wichtigsten erläutert.

    Verbindungsauf- und abbau ipRouteDialup kann jederzeit von der Leitstelle angerufen werden. Sobald die Verbindung aufgebaut ist, werden alle anstehenden Daten aus dem Puffer übertragen.
    Der Verbindungsaufbau kann natürlich auch von der Unterstation initiiert werden. Dies geschieht entsprechend folgender Kriterien:
    • Nachdem der Wähladapter von der Unterstation eine ASDU, deren Typkennung laut Konfiguration zum Herstellen der Verbindung berechtigt, empfangen hat (z. B. bei spontanen Meldungen).
      Zusätzlich zur ASDU Kennung kann eine bestimmte Übertragungsursache, welche die Anwahl veranlasst, festgelegt werden.
    • Nachdem der Telegrammspeicher (Größe ist parametrierbar) bis zu einer definierten Grenze gefüllt ist.
    • In vorgegebenen, zyklischen Zeitabständen (parametrierbar)

    Zur Unterstützung der Identifizierung der Unterstation durch die Leitstelle, kann eine konfigurierbare Zeichenkette gesendet werden.

    Der Verbindungsabbau erfolgt, wenn entweder die maximale Leerlaufzeit (d. h. es werden keine ASDUs übertragen) oder die maximale Verbindungsdauer überschritten wird. Sollte nach einem Verbindungsabbau der Anreiz zum Aufbau der Verbindung immer noch bestehen, ruft ipRouteDialup nach einer parametrierbaren Pause erneut an.

    Intelligente Datenpufferung
    und -flusssteuerung
     
    Während keine Verbindung zur Leitstelle besteht, werden alle von den Unterstationen empfangenen ASDUs gepuffert. Die Puffergröße ist konfigurierbar. Bei Erreichen einer konfigurierbaren Füllgrenze baut ipRouteDialup eine Verbindung zur Leitstelle auf, um die Daten zu entsorgen. Wenn der Pufferfüllstand eine maximale Grenze erreicht, wird der Datenfluss von der Unterstation angehalten (DFC-Bit) und erst wieder freigegeben, wenn die Daten aus dem Puffer entsorgt werden konnten.

    Um den Puffer nicht unnötig mit Messwerten zu füllen, erfahren diese eine Sonderbehandlung. Messwerte ohne Zeit werden in einen separaten Anreizspeicher eingetragen. Dabei überschreibt der neue Wert jeweils den älteren, so dass jeweils nur der letzte Wert pro Informationsobjekt zur Übertragung ansteht. Sollte ein Messwert mit Zeit übertragen werden, wird der entsprechende Eintrag aus dem Anreizspeicher gelöscht und der neue Wert direkt in den normalen Puffer eingetragen. Trotz allem kann ein Messwert, wenn entsprechend konfiguriert, die Anwahl der Leitstelle triggern.

    Die exakte Überwachung der bestätigten ASDUs sorgt dafür, dass bei kurzzeitigen Verbindungsausfällen bzw. bei Kommunikationsstörungen keine Datenpakete verloren gehen. Unquittierte ASDUs werden bei erneutem Verbindungsaufbau wiederholt gesendet, auch wenn sie bereits vorher übertragen worden sind.

    Modems ipRouteDialup unterstützt beliebige Hayes-kompatible Modems, darunter Analog-, ISDN- und GSM-Modems. Diese können frei über das Webinterface konfiguriert werden (siehe auch Konfiguration). ipRouteDialup verfügt über eine automatische Erkennung des Modemtyps. Damit können mehrere Modems verschiedener Hersteller zum Einsatz kommen, ohne das System jedes Mal umkonfigurieren zu müssen.
    Generalabfrage Da die Leitstelle nicht direkt mitbekommt, wenn eine Unterstationsverbindung ausgefallen ist, erlaubt ipRouteDialup das automatische Auslösen einer Generalabfrage an Unterstationen bei erneutem Verbindungsaufbau.
    Zeitsynchronisation ipRouteDialup erlaubt die Synchronisation der Uhrzeit von Unterstationen. Dazu kann die interne Uhr mittels NTP-Protokoll oder über das IEC-Protokoll synchronisiert werden. Nachdem die eigene Uhrzeit synchron ist, wird in der nächsten Stufe die Uhrzeit der angeschlossenen Unterstationen synchronisiert.
Konfiguration
  • Die Konfiguration des Systems erfolgt komplett über einen Webbrowser. Keine weiteren speziellen Konfigurationstools sind erforderlich, außer einem normalen Notebook mit Netzwerkschnittstelle und einem Webbrowser.

    Die erste Seite erlaubt den Zugriff auf alle relevanten Funktionen von ipRouteDialup und zeigt auf einen Blick den Zustand des Systems. Folgende Funktionen stehen hier zur Verfügung:
    • Sicherung und Wiederherstellung der kompletten Konfiguration
    • Softwareupgrade
    • Bearbeitung der Konfigurationsparameter
    • Starten und Stoppen des System
    • Zugriffe auf Diagnoseinformationen (siehe Diagnose)
    • Zugriff auf aktuelle Logdateien (siehe Logging)

     

     

    Die Konfiguration des System beschränkt sich auf einige wenige Parameter. Neben den allgemeinen Parametern, die das gesamte System betreffen wie Größe der ASDU-Adresse und Größe der Informationsobjektadresse, müssen die einzelnen Link- und Tranportmodule entsprechend der Übertragungsrichtung konfiguriert werden.

    Da ipRouteDialup die ASDUs transparent durchreicht, müssen einzelne Informationsobjekte nicht direkt konfiguriert werden.

    In einer Liste werden die ASDU-Typen konfiguriert, die eine Anwahl der Leitstelle einleiten.

    Die nebenstehende Abbildung zeigt die Konfigurationsseite des IEC101DialupSlave-Moduls, das für die Kommunikation mit der übergeordneten Leitstelle und die Modemsteuerung zuständig ist.

    Hier lassen sich auch die möglichen Modemtypen konfigurieren. Die Liste enthält die Modems, mit denen das System getestet wurde.

    Nebenstehend befindet sich die Konfigurationsseite für ein Modem. Neben der Sequenz zur Modemerkennung lassen sich mehrere Zeichenketten angeben, die an das Modem in der Initialisierungsphase gesendet werden.

    Auch die Zeichenkette zur Anwahl der Leitstelle lässt sich hier konfigurieren. Die Nummer, die gewählt werden soll, kommt aus einer separaten Liste.

Diagnose
  • Die Diagnoseanzeige bietet einen schnellen und detaillierten Überblick über den Zustand der Kommunikation auf den einzelnen Verbindungen.

    Über den Button "Diagnostics" auf der ersten Seite, können die Diagnoseinformationen abgerufen werden. Hier werden in einer klar gegliederten Form die wichtigsten Informationen im Klartext mit Uhrzeit angezeigt. Durch farbliche Hinterlegung wird signalisiert, ob der Zustand normal ist oder nicht.

    Die Informationen werden entsprechend der Kommunikationsverbindung gegliedert. Neben Informationen, die den Zustand der Kommunikation auf der entsprechenden Link- bzw. Transportebenen darstellen, werden auch statistische Informationen angezeigt. Dazu gehört die Anzahl der ASDUs, die pro Minute auf einer Verbindung übertragen werden. Für Verbindungen in Richtung Leitstelle wird auch der Pufferfüllstand angezeigt. Damit lassen sich eventuelle Engpässe in der Kommunikation schnell aufspüren.

    ipRouteDialup kann hier direkt dazu veranlasst werden, eine Verbindung zur Leitstelle aufzubauen oder falls bereits eine besteht, diese abzubauen. Dies ist besonders während der Inbetriebsetzungsphase von Nutzen.

    Zusätzlich wird der aktuelle Zustand des Modems angezeigt.

Logging
  • Bei Kommunikationsanwendungen ist es wichtig, jederzeit feststellen zu können, welche Daten über das Protokoll übertragen werden und wie die Daten von einem Protokoll in das andere konvertiert werden. Es ist umso wichtiger, wenn Probleme bei der Übertragung auftreten. ipRouteDialup verfügt über Fähigkeiten, alle Daten mitzuschreiben und diese zu archivieren.

    Zur Verfolgung des Systemzustands und des Informationsflusses innerhalb des Konverters bietet ipRouteDialup die Möglichkeit, alle bei den einzelnen Modulen anfallenden Informationen mitzuschreiben und für eine bestimmte Zeit zu archivieren. Folgende Daten können protokolliert werden:
    • Alle über das entsprechende Kommunikationsmodul gesendeten und empfangenen Daten zu/von ipRoute
    • Systemmeldungen, d.h. Verbindungsabbrüche, Kommunikationsfehlermeldungen etc.
    • Konfigurations- und Softwarefehlermeldungen

    Der Umfang der Daten, die protokolliert werden, wird durch die Loggingebene festgelegt, die dynamisch (zur Laufzeit) oder statisch (in der Konfiguration) pro Modul verändert werden kann.


    Die Loggingebene legt fest, in welcher Form die gesendeten und empfangenen Daten dargestellt werden. Man kann die Daten sowohl in Rohform (d. h. Hexdarstellung) als auch in dekodierter, symbolischer Form anzeigen lassen oder beides. Das nebenstehende Beispiel zeigt den Inhalt einer Logdatei, erzeugt vom IEC104Server-Modul.

    Die Daten werden direkt im lesbaren ASCII-Format abgelegt. Die Logdateien können über das Webinterface zur offline Diagnose heruntergeladen werden. Über den TCP/IP-Dienst "telnet" lässt sich die Kommunikation auch online verfolgen.

    Alle protokollierten Daten werden zyklisch archiviert. Damit lässt sich die Kommunikation über Tage bzw. sogar über Wochen (in Abhängigkeit vom Datenaufkommen) verfolgen.

    (2): << [1/1] I-FRAME NS=8377 NR=4 DATA=<01 02 03 00 01 00 0
    (2): << [1/1] I-FRAME NS=8378 NR=4 DATA=<01 02 03 00 01 00 0
    08.03.05 14:55:11 up1 [1/1] path disconnected !
    08.03.05 14:55:11 up1 [1] connection aborted !
    08.03.05 14:57:39 up1 [1/1] path connected !
    08.03.05 14:57:39 up1 [1/1] connection established with 192.
    (2): >> [1/1] LEN=4 STARTDT ACT
    (2): >> [1/1] LEN=20 I-FRAME NS=0 NR=0 DATA=<67 01 06 00 FF
    (2): >> [1/1] LEN=14 I-FRAME NS=1 NR=0 DATA=<64 01 06 00 FF
    (2): << [1/1] STARTDT CON
    (2): << [1/1] I-FRAME NS=0 NR=2 DATA=<67 01 07 00 FF FF 00 0
    (2): << [1/1] I-FRAME NS=1 NR=2 DATA=<01 02 03 00 01 00 02 0
    (2): << [1/1] I-FRAME NS=2 NR=2 DATA=<64 01 07 00 01 00 00 0
    (2): << [1/1] I-FRAME NS=3 NR=2 DATA=<01 3B 03 00 01 00 02 0
    (2): << [1/1] I-FRAME NS=4 NR=2 DATA=<01 3B 03 00 01 00 01 0
    (2): << [1/1] I-FRAME NS=5 NR=2 DATA=<01 3B 03 00 01 00 02 0
    (2): << [1/1] I-FRAME NS=6 NR=2 DATA=<01 3B 03 00 01 00 02 0
    (2): << [1/1] I-FRAME NS=7 NR=2 DATA=<01 3B 03 00 01 00 01 0
    (2): >> [1/1] LEN=4 S-FRAME NR=8
    (2): << [1/1] I-FRAME NS=8 NR=2 DATA=<01 01 03 00 01 00 02 0
    (2): << [1/1] I-FRAME NS=9 NR=2 DATA=<01 02 03 00 01 00 01 0
    
Voraussetzungen
  • Um eine erfolgreiche Integration von IEC 870-5-101 Systemen zu gewährleisten, müssen die im Folgenden beschriebenen Voraussetzungen erfüllt sein.

    • Die Größe der gemeinsamen Adresse der ASDU (CA = Common Address of ASDU) und die Größe der
      Informationsobjektadresse (IOA = Information Object Address) müssen gleich sein.
    • Die verwendeten ASDU Typen auf der Leitstellen- und Unterstationsseite müssen zueinander kompatibel sein. Um dies sicherzustellen, müssen die Interoperabilitätslisten beider Seiten aufeinander abgestimmt werden.
    • Die verwendeten ASDU Adressen müssen auf allen Verbindungen eindeutig sein und dürfen nicht mehrfach vorkommen.
    Falls die oben genannten Voraussetzungen nicht erfüllt werden können, bietet sich der Einsatz von ipConvLite bzw. von ipConv an.

    Wir sind gerne bereit, Sie bei der Prüfung der Kriterien zu unterstützen.
Weitere Informationen
Broschüre
Hardware
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  • RS-232 Isolator
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