).
أعضاء مجموعة العمل 10 للجنة الفنية 57 "إدارة أنظمة الطاقة الكهربائية وتقنيات تبادل المعلومات ذات الصلة" التابعة للجنة الكهروتقنية الدولية، التي تعمل على تطوير المعيار، يدرس أليكسي أوليغوفيتش أنوشين وألكسندر فاليريفيتش جولوفين اليوم بروتوكول نقل البيانات باستخدام تقنية الخادم والعميل - رسائل الوسائط المتعددة.

معيار اللجنة الكهروتقنية الدولية 61850
بروتوكول رسائل الوسائط المتعددة

في المنشور، قمنا بفحص أحد بروتوكولات الاتصال المهمة والأكثر مناقشة التي وصفها معيار IEC 61850 - بروتوكول GOOSE، المصمم لنقل الإشارات المنفصلة في المقام الأول بين حماية التتابع وأجهزة التشغيل الآلي (RPA) في شكل رقمي. بالإضافة إلى GOOSE، يصف المعيار ما يلي:

• MMS (مواصفات رسالة التصنيع) - بروتوكول نقل البيانات باستخدام تقنية خادم العميل؛
• SV (IEC 61850-9-2) هو بروتوكول لنقل قيم التيار والجهد اللحظية من محولات الأجهزة.
  بالمعنى الدقيق للكلمة، لا يصف معيار IEC 61850 بروتوكول رسائل الوسائط المتعددة. يحدد الفصل IEC 61850-8-1 فقط كيفية تعيين خدمات البيانات.

ملخص خدمات نقل البيانات

إحدى الأفكار الرئيسية المتضمنة في المواصفة القياسية IEC 61850 هي أنها لا تتغير بمرور الوقت. تصف فصول المعيار بشكل تسلسلي أولاً القضايا المفاهيمية لنقل البيانات داخل منشآت الطاقة وفيما بينها، ثم ما يسمى "واجهة الاتصال المجردة" وفقط في المرحلة النهائية - تعيين النماذج المجردة لبروتوكولات نقل البيانات.

وبالتالي، يتبين أن القضايا المفاهيمية والنماذج المجردة مستقلة عن تقنيات نقل البيانات المستخدمة (القنوات السلكية أو الضوئية أو الراديوية)، وبالتالي لن تحتاج إلى مراجعة فيما يتعلق بالتقدم المحرز في مجال تقنيات نقل البيانات.

تتضمن واجهة الاتصال المجردة في المواصفة القياسية IEC 61850-7-2 كلا من نماذج الأجهزة (أي أنها توحد مفاهيم "الجهاز المنطقي"، و"العقدة المنطقية"، و"كتلة التحكم"، وما إلى ذلك) ووصفًا لخدمات نقل البيانات.

بالإضافة إلى خدمة GOOSE، يصف الفصل 7-2 أكثر من 60 خدمة تعمل على توحيد المعايير:

• الإجراء الخاص بإنشاء اتصال بين العميل والخادم (مرتبط، إحباط، تحرير)؛
• إجراء قراءة نموذج المعلومات (Get-ServerDirectory، GetLogicalDeviceDirectory، GetLogical-NodeDirectory)؛
• إجراء قراءة القيم المتغيرة (GetAll-DataValues، GetDataValues، وما إلى ذلك)؛
• نقل القيم المتغيرة على شكل تقارير (Report) وغيرها.

يتم نقل البيانات في الخدمات المدرجة باستخدام تقنية خادم العميل. على سبيل المثال، في هذه الحالة يمكن أن يكون الخادم جهاز حماية مرحل، ويمكن أن يكون العميل نظام SCADA.

تتيح خدمات القراءة للعميل قراءة نموذج معلومات كامل من الجهاز، أي إعادة إنشاء شجرة من الأجهزة المنطقية والعقد المنطقية والعناصر وسمات البيانات. في هذه الحالة، سيحصل العميل على وصف دلالي كامل للبيانات وبنيتها. تتيح لك خدمات قراءة القيم المتغيرة قراءة القيم الفعلية لسمات البيانات، على سبيل المثال، باستخدام طريقة الاستقصاء الدوري. تتيح لك خدمة التقارير تكوين إرسال بيانات معينة عند استيفاء شروط معينة. يمكن أن يكون أحد المتغيرات لمثل هذا الشرط هو التغيير من نوع أو آخر مرتبط بعنصر واحد أو أكثر من مجموعة البيانات.

لتنفيذ نماذج نقل البيانات المجردة الموصوفة، يوفر معيار IEC 61850 تخصيص نماذج مجردة لبروتوكول معين. بالنسبة للخدمات قيد النظر، هذا البروتوكول هو MMS، الموصوف في المعيار ISO/IEC 9506.

تاريخ رسائل الوسائط المتعددة

في عام 1980، تم تطوير بروتوكول MMS (مواصفات رسالة التصنيع) لأتمتة إنتاج السيارات بواسطة جنرال موتورز. ومع ذلك، أصبح البروتوكول واسع الانتشار فقط بعد إعادة تصميمه بشكل كبير من قبل شركة Boeing وبدأ استخدامه بنشاط في صناعات السيارات والفضاء من قبل الشركات المصنعة لوحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (Siemens، Schneider Electric، Daimler، ABB).

في عام 1990، تم توحيد MMS كمعيار ISO/IEC 9506. واليوم، هناك طبعة ثانية من هذا المعيار، نشرت في عام 2003. كانت المشكلات التي تم حلها أثناء تطوير بروتوكول رسائل الوسائط المتعددة (MMS) مشابهة بشكل عام للمشاكل التي تم حلها بواسطة معيار IEC 61850:

• توفير إجراء قياسي لنقل البيانات من وحدات التحكم بمختلف أنواعها، بغض النظر عن الشركة المصنعة لها.
• قراءة وكتابة البيانات باستخدام الرسائل القياسية.

مهام رسائل الوسائط المتعددة

تعريف رسائل الوسائط المتعددة:

• مجموعة من الكائنات القياسية لتنفيذ العمليات عليها والتي يجب أن تكون موجودة في الجهاز (على سبيل المثال، متغيرات القراءة والكتابة، وأحداث الإشارة، وما إلى ذلك)؛
• مجموعة من الرسائل القياسية المتبادلة بين العميل والخادم لعمليات الإدارة؛
• مجموعة من القواعد لترميز هذه الرسائل (كيفية تعيين القيم والمعلمات للبت والبايت أثناء الإرسال)؛
• مجموعة من البروتوكولات (قواعد تبادل الرسائل بين الأجهزة).

وبالتالي، لا تحدد خدمة رسائل الوسائط المتعددة (MMS) خدمات التطبيقات، التي تم تعريفها بواسطة معيار IEC 61850، علاوة على ذلك، فإن بروتوكول رسائل الوسائط المتعددة (MMS) ليس في حد ذاته بروتوكول اتصال، فهو يحدد فقط الرسائل التي يجب إرسالها عبر شبكة معينة. تستخدم رسائل الوسائط المتعددة مكدس TCP/IP كبروتوكول اتصال. يعرض الشكل 1 الهيكل العام لاستخدام بروتوكول MMS لتنفيذ خدمات نقل البيانات وفقًا للمواصفة IEC 61850. 1.

أرز. 1. رسم تخطيطي لنقل البيانات عبر بروتوكول MMS

كما ذكر أعلاه، فإن النظام المختار، وهو معقد للغاية للوهلة الأولى، يسمح في نهاية المطاف، من ناحية، بضمان ثبات النماذج المجردة (وبالتالي، ثبات المعيار ومتطلباته)، ومن ناحية أخرى , لاستخدام تقنيات الاتصال الحديثة القائمة على بروتوكول IP . ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه نظرًا للعدد الكبير من التخصيصات، فإن بروتوكول رسائل الوسائط المتعددة (MMS) بطيء نسبيًا، مما يجعله غير عملي للتطبيقات في الوقت الفعلي.

أداء مهام جمع البيانات التطبيقية

الغرض الرئيسي من بروتوكول MMS هو تنفيذ وظائف نظام التحكم الآلي في العمليات، أي جمع بيانات الإشارة عن بعد والقياس عن بعد، بالإضافة إلى نقل أوامر التحكم عن بعد.

لغرض جمع المعلومات، يوفر بروتوكول رسائل الوسائط المتعددة (MMS) إمكانيتين رئيسيتين:

• جمع البيانات باستخدام الاستقصاء الدوري للخادم (الخوادم) من قبل العميل؛
• نقل البيانات إلى العميل بواسطة الخادم على شكل تقارير (متفرقة).

كلتا الطريقتين مطلوبتان عند إعداد وتشغيل نظام آلي للتحكم في العمليات. لتحديد مجالات تطبيقها، دعونا نلقي نظرة فاحصة على آليات التشغيل لكل منها (الشكل 2).

أرز. 2. آلية نقل البيانات بين العميل والخادم

جمع البيانات عن طريق استطلاع الخادم بشكل دوري من قبل العميل

في المرحلة الأولى، يتم إنشاء اتصال بين أجهزة "العميل" و"الخادم" (خدمة الاقتران). يبدأ الاتصال بواسطة العميل عن طريق الاتصال بالخادم باستخدام عنوان IP الخاص به.

في المرحلة التالية، يطلب العميل بيانات معينة من الخادم ويتلقى الرد منه بالبيانات المطلوبة. على سبيل المثال، بعد إنشاء اتصال، يمكن للعميل أن يطلب من الخادم نموذج المعلومات الخاص به باستخدام الخدمات GetServerDirectory وGetLogicalDeviceDirectory وGetLogicalNodeDirectory. سيتم تقديم الطلبات بالتسلسل:

• بعد طلب GetServerDirectory، سيعرض الخادم قائمة بالأجهزة المنطقية المتاحة؛
• بعد طلب GetLogicalDeviceDirectory منفصل لكل جهاز منطقي، سيعرض الخادم قائمة بالعقد المنطقية في كل جهاز منطقي؛
• سيؤدي طلب GetLogicalNodeDirectory لكل عقدة منطقية فردية إلى إرجاع الكائنات وسمات البيانات الخاصة بها.

ونتيجة لذلك، يقوم العميل بحساب وإعادة إنشاء نموذج المعلومات الكامل لجهاز الخادم. في هذه الحالة، لن تتم قراءة القيم الفعلية للسمات بعد، أي أن "شجرة" القراءة ستحتوي فقط على أسماء الأجهزة المنطقية والعقد المنطقية وكائنات البيانات والسمات، ولكن بدون قيمها.

في الخطوة الثالثة، يمكن قراءة القيم الفعلية لجميع سمات البيانات. في هذه الحالة، يمكن قراءة جميع السمات باستخدام خدمة GetAllDataValues، أو السمات الفردية فقط باستخدام خدمة GetDataValues.

عند الانتهاء من المرحلة الثالثة، سيقوم العميل بإعادة إنشاء نموذج معلومات الخادم بالكامل بجميع قيم سمات البيانات.

تجدر الإشارة إلى أن هذا الإجراء يتضمن تبادل كميات كبيرة إلى حد ما من المعلومات مع عدد كبير من الطلبات والاستجابات، اعتمادًا على عدد الأجهزة المنطقية والعقد المنطقية وعدد كائنات البيانات التي ينفذها الخادم. يؤدي هذا أيضًا إلى تحميل مرتفع إلى حد ما على أجهزة الجهاز. يمكن تنفيذ هذه الخطوات في مرحلة إعداد نظام SCADA، بحيث يتمكن العميل، بعد قراءة نموذج المعلومات، من الوصول إلى البيانات الموجودة على الخادم. ومع ذلك، أثناء التشغيل الإضافي للنظام، لا يلزم القراءة المنتظمة لنموذج المعلومات. من غير المناسب أيضًا قراءة قيم السمات باستمرار باستخدام الاستقصاء العادي. يمكن استخدام خدمة التقرير بدلاً من ذلك.

نقل البيانات إلى العميل عن طريق الخادم على شكل تقارير

تحدد المواصفة القياسية IEC 61850 نوعين من التقارير - التقارير المخزنة مؤقتًا وغير المخزنة مؤقتًا.

الفرق الرئيسي بينهما هو أنه عند استخدام الأول، سيتم تسليم المعلومات التي تم إنشاؤها إلى العميل حتى لو كان الخادم جاهزًا لإصدار تقرير في الوقت الذي لا يوجد فيه اتصال بينه وبين العميل (على سبيل المثال، قناة الاتصال المقابلة لقد تم كسره). يتم تجميع جميع المعلومات التي تم إنشاؤها في ذاكرة الجهاز، وسيتم الانتهاء من نقلها بمجرد استعادة الاتصال بين الجهازين. القيد الوحيد هو مقدار ذاكرة الخادم المخصصة لتخزين التقارير.

إذا كان هناك اتصال بين العميل والخادم، فعند استخدام مخزن مؤقت وعند استخدام تقرير غير مخزن، يمكن أن يتم نقل البيانات إلى العميل فورًا عند حدوث أحداث معينة في النظام.

الشيء الثاني الذي يجب ملاحظته هو أنه عندما يتعلق الأمر بالتقارير، فإننا لا نعني مراقبة جميع الكائنات وسمات البيانات الخاصة بنموذج معلومات الخادم، ولكن فقط تلك التي تهمنا، مدمجة في ما يسمى "مجموعات البيانات".

النقطة المهمة الثالثة: يمكنك تكوين الخادم ليس فقط لنقل مجموعة البيانات التي يتم التحكم فيها بالكامل، ولكن أيضًا لنقل كائنات/سمات البيانات التي تحدث بها أنواع معينة من الأحداث خلال فترة زمنية محددة مسبقًا بواسطة المستخدم فقط.

للقيام بذلك، في بنية كتلة التحكم لنقل التقارير المخزنة/غير المخزنة مؤقتًا، من الممكن تحديد فئات الأحداث، التي يجب مراقبة حدوثها، وعلى أساسها، كائنات البيانات فقط / سيتم تضمين السمات المتأثرة بهذه الأحداث في التقرير. يتم تمييز الفئات التالية من الأحداث:

• تغيير البيانات (dchg). عند تعيين هذه المعلمة، سيتضمن التقرير فقط سمات البيانات التي تغيرت قيمها، أو كائنات البيانات التي تغيرت قيم سماتها فقط؛
• تغيير سمة الجودة (qchg). عند تعيين هذه المعلمة، سيتضمن التقرير فقط سمات الجودة التي تغيرت قيمها، أو كائنات البيانات التي تغيرت سمات الجودة فقط؛
• تحديث البيانات (دوبد). من خلال تعيين هذا الخيار، سيتم تضمين السمات أو كائنات البيانات التي تم تحديث قيمها فقط في التقرير. نعني بالتحديث، على سبيل المثال، الحساب الدوري لمكون توافقي أو آخر وتسجيل قيمته الجديدة في سمة البيانات المقابلة. ومع ذلك، حتى إذا لم تتغير القيمة المحسوبة في الفترة الجديدة، فسيتم تضمين كائن البيانات أو سمة البيانات المقابلة في التقرير.

كما هو مذكور أعلاه، يمكنك أيضًا تكوين التقرير لإرسال مجموعة البيانات المراقبة بالكامل. يمكن إجراء مثل هذا النقل إما بمبادرة من الخادم (شرط السلامة) أو بمبادرة من العميل (استجواب عام). إذا تم إدخال إنشاء البيانات بناءً على شرط التكامل، فسيحتاج المستخدم أيضًا إلى الإشارة إلى فترة إنشاء البيانات بواسطة الخادم. إذا تم إدخال إنشاء البيانات بموجب شرط الاستجواب العام، فسيقوم الخادم بإنشاء تقرير بجميع عناصر مجموعة البيانات عند استلام الأمر المقابل من العميل.

التحليل المقارن لجمع البيانات من خلال المسوحات والتقارير الدورية

تتمتع آلية الإبلاغ بمزايا مهمة مقارنة بطريقة الاقتراع الدوري:

يتم تقليل الحمل على معالج الخادم ومعالج العميل؛

يتم ضمان التسليم السريع للرسائل حول الأحداث التي تحدث في النظام.

ومع ذلك، من المهم ملاحظة أن جميع مزايا استخدام التقارير المخزنة وغير المخزنة مؤقتًا لا يمكن تقييمها إلا إذا تم تكوينها بشكل صحيح، وهو ما يتطلب بدوره أن يكون الموظفون الذين يقومون بإعداد المعدات مؤهلين تأهيلاً عاليًا ولديهم خبرة واسعة في التصميم.

خدمات أخرى

بالإضافة إلى الخدمات الموضحة، يدعم بروتوكول MMS أيضًا نماذج التحكم في المعدات، وإنشاء ونقل سجلات الأحداث، بالإضافة إلى نقل الملفات، مما يسمح لك بنقل، على سبيل المثال، ملفات مخططات ذبذبات الطوارئ. تتطلب هذه الخدمات دراسة منفصلة.

الاستنتاجات

يعد بروتوكول MMS أحد البروتوكولات التي يمكن تخصيص الخدمات المجردة الموضحة في المعيار IEC 61850-7-2 لها. وفي الوقت نفسه، لن يؤثر ظهور بروتوكولات جديدة على النماذج التي وصفها المعيار، مما يضمن بقاء المعيار دون تغيير بمرور الوقت.

لتعيين النماذج والخدمات لبروتوكول رسائل الوسائط المتعددة، يتم استخدام الفصل IEC 61850-8-1.

يوفر بروتوكول MMS آليات مختلفة لقراءة البيانات من الأجهزة، بما في ذلك قراءة البيانات عند الطلب ونقل البيانات على شكل تقارير من الخادم إلى العميل. اعتمادًا على المهمة التي يتم حلها، يجب عليك تحديد آلية نقل البيانات الصحيحة وتكوينها وفقًا لذلك، مما سيسمح لك بالاستخدام الفعال لمجموعة بروتوكولات الاتصال الكاملة لمعيار IEC 61850 في منشأة الطاقة.

الأدب

1. أنوشين أ.و.، جولوفين أ.ف. بروتوكول IEC 61850. // .
2. رسائل الوسائط المتعددة. عرض البروفيسور دكتور. إتش. كيرمان، مركز أبحاث ABB، بادن، سويسرا.
3. أنوشين أ.و.، جولوفين أ.ف. IEC 61850 نموذج معلومات الجهاز // .

• ترجمة

تلعب تقنيات الاتصالات دورًا متزايد الأهمية في سوق AMI المتنامي. تقدم المقالة تحليلاً كاملاً ومقارنة بين بروتوكولات طبقة التطبيق الأربعة المستخدمة في القياس الذكي. يتم أخذ البروتوكولات التالية بعين الاعتبار: DLMS/COSEM، وSML (لغة الرسائل الذكية)، بالإضافة إلى تعيين MMS وSOAP للمعيار IEC 61850. ويركز العمل على استخدام هذه البروتوكولات بالتزامن مع مكدس TCP/IP. تتم أولاً مقارنة البروتوكولات فيما يتعلق بمعايير الجودة، على سبيل المثال، إمكانية مزامنة الوقت، وما إلى ذلك. وبعد ذلك، تتم مقارنة حجم الرسالة وتحليل كفاءة التشفير.

AMI (البنية التحتية للقياس المتقدم) هو نظام متكامل من العدادات الذكية وشبكات الاتصالات وأنظمة إدارة البيانات التي تتضمن اتصال ثنائي الاتجاه بين مقدم الخدمة والمستهلك.

I. مقدمة

يتزايد عدد وحجم أنظمة AMI بسرعة. وهي تتكون من عدادات ذكية موجودة في المنازل وتتواصل بشكل ثنائي مع مزود الخدمة. ويرتبط تنفيذ هذه الأنظمة بشكل أساسي بتحقيق الأهداف الثلاثة التالية:

1. تزويد المستهلكين بمعلومات عن استهلاكهم وتكاليفهم، وبالتالي تعزيز الاستخدام الأكثر اقتصادا للموارد؛
2. إعادة توزيع استخدام الموارد من فترات التحميل العالي إلى فترات التحميل المنخفض.
3. إنشاء بنية تحتية يمكن استخدامها بسهولة بواسطة تطبيقات الشبكة الذكية الأخرى في شبكات التوزيع.

الاتصال في العدادات الذكية موضوع لعدة أعمال توحيدية ( على سبيل المثال،) وجزء من خرائط الطريق الوطنية المخصصة للشبكات الذكية. ولكن حتى الآن، تستخدم معظم معدات AMI المثبتة بروتوكولات خاصة لا تتوافق مع المعايير المفتوحة أو الدولية. ولكن في المستقبل، يجب أن يكون التركيز على المعايير المفتوحة. سيؤدي ذلك إلى خلق منافسة في السوق الحرة ويؤدي إلى انخفاض في تكلفة المعدات.

تقارن هذه المقالة أربعة بروتوكولات مختلفة لطبقة التطبيق تستخدم للقياس الذكي. هذا هو بروتوكول SML ( لغة الرسائل الذكية، مسودة IEC 62056-58) ، DLMS/COSEM ( إيك 62056-53و إيك 62056-62)، بالإضافة إلى تعيين رسائل الوسائط المتعددة (MMS) والصابون (SOAP) وفقًا لمعيار IEC 61850.

في السابق، تم بالفعل تحليل بروتوكولات قياس الاستهلاك الذكي من وجهات نظر مختلفة. وبالتالي، يقدم العمل نظرة عامة على البروتوكولات الأكثر شيوعًا لقياس الاستهلاك الذكي على جميع المستويات. تقارن الورقة DLMS/COSEM مع IEC 60870-5-104. توفر الورقة تحليلاً مفصلاً لنظام DLMS/COSEM. هذه المقالة هي الأولى التي تقارن بروتوكولات DLMS/COSEM وSML وIEC 61850 من حيث معايير الجودة وكفاءة التشفير.

الموضوع منظم كالأتي. ويناقش القسم الثاني طبولوجيا الشبكة الشائعة المستخدمة في القياس الذكي. يشار إلى المكان الذي يمكن استخدام البروتوكولات المعنية. ويناقش القسم الثالث المعايير النوعية التي يتم من خلالها تحليل البروتوكولات ومقارنتها في القسم الرابع. ويحلل القسم الخامس حجم الرسالة وكفاءة التشفير للبروتوكولات قيد النظر. وأخيرا، يتم إعطاء الاستنتاج.

ثانيا. طوبولوجيا الاتصالات لأنظمة قياس الاستهلاك الذكية

لتنظيم الاتصالات في أنظمة AMI، يتم استخدام طبولوجيا الشبكة المختلفة. ومع ذلك، يمكن اشتقاق معظم الطوبولوجيا من النموذج العام الوارد في شكل 1. في هذا الشكل، يتم توصيل عدادات الغاز والكهرباء والمياه والحرارة بما يسمى "بوابة المنزل"، والتي يتم من خلالها تنفيذ الواجهة مع العالم الخارجي. في معظم الحالات، يتم دمج هذه البوابة فعليًا في عداد الطاقة الكهربائية. تجدر الإشارة إلى أن عدادات الغاز والمياه والحرارة تعتبر خاصة بمعنى أنها تعمل بشكل أساسي من مصادر مستقلة. ويجب مراعاة هذه الميزة عند اختيار بروتوكولات الاتصال للخط ( ب). يمكن ربط البوابة (أو عداد الطاقة) بنظام جمع البيانات من جانب مزود الخدمة أو مباشرة من خلال الاتصال بالإنترنت ( مع) أو من خلال مركز البيانات ( دو ه) - أين دعادةً ما يكون هذا إما خط كهرباء أو حلاً لاسلكيًا متوسط ​​المدى.

الشكل 1 - طوبولوجيا الاتصالات لقياس الاستهلاك الذكي

يمكن لبروتوكولات طبقة التطبيقات التي تمت مناقشتها في هذه المقالة استخدام مكدس بروتوكول TCP/IP لتبادل البيانات، لذا فهي مناسبة للاتصال عبر اتصال بالإنترنت ( معو ه)، ويمكن استخدامها أيضًا لتبادل البيانات في الشبكات المحلية مثل Ethernet وWiFi ( أ). بالإضافة إلى ذلك، تدعم بعض البروتوكولات قيد النظر تبادل البيانات باستخدام بروتوكولات أخرى ذات مستوى أدنى. يدعم DLMS/COSEM الاتصال عبر UDP، وHDLC، وM-Bus، بالإضافة إلى بروتوكولات اتصال خطوط الطاقة المختلفة، مثل IEC 61334-5. يدعم SML تبادل البيانات عبر الخطوط التسلسلية وبروتوكول M-Bus. لا تدعم رسائل الوسائط المتعددة (MMS) وSOAP بروتوكولات الطبقة السفلية الإضافية.

ثالثا. المعايير النوعية

يصف هذا القسم المعايير النوعية التي سيتم من خلالها تحليل البروتوكولات ومقارنتها في القسم الرابع.

أ. دعم أنواع مختلفة من المعلومات

يمكن مقارنة بروتوكولات طبقة التطبيقات المستخدمة للقياس الذكي فيما يتعلق بدعمها لنقل أنواع مختلفة من المعلومات. بالنسبة لأنظمة AMI، كقاعدة عامة، هناك حاجة إلى تقنيات الاتصالات لنقل الأنواع التالية من المعلومات:

• نتائج القياس. وبطبيعة الحال، تدعم جميع البروتوكولات قيد النظر نقل البيانات المقاسة (الطاقة، الطاقة، الجهد، الحجم، وما إلى ذلك). لكن قد تختلف البروتوكولات في دعمها لأنواع المعلومات مثل:
  • تحميل الملفات الشخصية. يمكن لجهاز القياس تخزين ملفات تعريف التحميل ( على سبيل المثال، بدقة 15 دقيقة). ولذلك، يجب أن تكون البروتوكولات قادرة على نقل هذه الملفات الشخصية، مع الطوابع الزمنية المناسبة إذا لزم الأمر؛
  • توقيع إلكتروني. يمكن توقيع نتائج القياس رقميًا لإثبات سلامة البيانات لأطراف ثالثة.
• معلومات مزامنة الساعة. تعد مزامنة الوقت مهمة بالنسبة للعدادات التي تخزن ملفات تعريف الحمل أو للعدادات التي تقوم بالتبديل بسرعة، بناءً على جدول زمني، بين سجلات التعريفة.
• تحديث البرامج الثابتة. نظرًا لأن البوابات أو أجهزة القياس، بالإضافة إلى وحدات الاتصال الخاصة بها، أصبحت أكثر تعقيدًا، فإن وظيفة تحديث البرامج الثابتة عن بعد تبدو مفيدة جدًا، مما يسمح لك بإصلاح الأخطاء أو إضافة وظائف جديدة.
• معلومات التكلفة. يمكن تنفيذ نقل معلومات التكلفة بعدة طرق. تم إجراء تحليل لمختلف الأساليب لنقل التعريفات ومقارنة البروتوكولات في العمل. لا تحلل هذه المقالة البروتوكولات فيما يتعلق بدعم التعريفة الخاصة بها.

ب. إمكانية نقل المبادرة

قد تتبع بروتوكولات طبقة التطبيقات مبدأ خادم العميل الصارم، وفي هذه الحالة يتم إنشاء الاتصال أو الارتباط بواسطة العميل فقط. يمثل الخادم الجهاز الذي يقوم بتخزين بيانات جهاز القياس (على سبيل المثال، جهاز القياس نفسه)، ويمثل العميل الجهاز الذي يريد الوصول إلى هذه البيانات أو تعيين أي معلمات في جهاز الخادم.

يمكن أن تعتمد البروتوكولات أيضًا على مبدأ نظير إلى نظير، وفي هذه الحالة يتمتع الكائنان اللذان يتم نقل المعلومات بينهما بقدرات متساوية. في أي وقت، يمكن للكائن أن يلعب دور العميل أو الخادم. يسمح هذا المبدأ باستخدام البروتوكول بشكل أكثر مرونة، نظرًا لأن أجهزة القياس لديها القدرة على إرسال البيانات إلى أجهزة أخرى دون الحاجة إلى إنشاء اتصال من جانب العميل.

ج. توفر نموذج كائن الواجهة

في بروتوكولات بنية خادم العميل DLMS/COSEM وIEC 61850، يحتوي الخادم على ما يسمى بنموذج كائن الواجهة، والذي يمثل جهاز الخادم ( على سبيل المثال، جهاز القياس). تم إنشاء هذا النموذج باستخدام أسلوب موجه للكائنات ويعمل كواجهة معلومات مرئية للعميل. يمكن للعميل استرداد نموذج كائن الواجهة بطريقة موحدة باستخدام البروتوكول، وبالتالي لا يحتاج إلى معرفة البنية الدقيقة للخادم ووظيفته مسبقًا. في هذه الحالة، يقال أن الخادم يصف نفسه. فمن ناحية، يعمل نموذج كائن الواجهة القابل للاسترجاع على تبسيط آلية الاتصال، بمعنى أنه يمكن برمجة العميل ليتوافق تلقائيًا مع النماذج المختلفة. من ناحية أخرى، يقوم هذا النموذج بدمج بنية خادم العميل، حيث أن الخادم يحتوي دائمًا على نموذج كائن الواجهة.

د. آليات أمنية مدمجة

تتطلب معظم العدادات الذكية المثبتة مزيدًا من الاهتمام فيما يتعلق بأمان نظام AMI. قد يحتوي البروتوكول على آليات أمان مدمجة، مثل التشفير، أو قد يترك هذا الإجراء لبروتوكولات الطبقة الأدنى، مثل TLS (أمان طبقة النقل).

رابعا. التحليل النوعي

ASML.

SML ( لغة الرسائل الذكية) تم تطويره كجزء من مشروع SyM 2 ( متر وحدات متزامن) . يُستخدم بروتوكول SML على نطاق واسع في ألمانيا وهو جزء من جهد أكبر لتوحيد القياس الذكي. حتى الآن، نادرًا ما يتم استخدام SML خارج ألمانيا، ولكن هذا قد يتغير إذا نجحت الجهود المبذولة لتعزيز بروتوكول SML كمعيار دولي. ومع ذلك، سيكون من المفيد مقارنة المعايير الدولية DLMS\COSEM وIEC 61850 مع بروتوكول SML. حيث أن مثل هذه المقارنة يمكن أن تؤدي إلى تحسينات قيمة في المعايير الدولية المعنية.

يختلف SML عن DLMS/COSEM وIEC 61850 من حيث أنه يحدد الرسائل بدلاً من تعريف نموذج كائن الواجهة والخدمات للوصول إليه. يستخدم SML، لتحديد البنية الهرمية للرسائل، نموذجًا مشابهًا لـ ASN.1. يتم تشفير الرسائل بتشفير خاص، وهو ما سيتم مناقشته في القسم الخامس. يمكن أن يكون هناك نوعان من الرسائل، إما طلب أو استجابة. ومع ذلك، يمكن إرسال رسالة الرد دون طلب. وبالتالي، لا تتبع SML المبادئ الصارمة لبنية خادم العميل ويمكن لأجهزة القياس إصدار رسائل استباقية.

يدعم تنسيق الرسالة نقل ملفات تعريف التحميل والتوقيعات الرقمية المرتبطة بها. من الممكن أيضًا نقل صورة جديدة للبرنامج الثابت ومزامنة الساعة، ولكن هذه الإجراءات موصوفة في معايير أخرى ( على سبيل المثال, ).

لا تحتوي لغة SML على آليات أمان مضمنة بخلاف حقول "اسم المستخدم" و"كلمة المرور" البسيطة في رسائل SML. يمكن استخدام بروتوكول SSL/TLS لنقل البيانات عبر TCP/IP.

ب.DLMS/COSEM

نظام إدارة البيانات الرقمية ( مواصفات رسالة لغة الجهاز) و كوسيم ( المواصفات المصاحبة لقياس الطاقة) يشكلان معًا بروتوكول طبقة تطبيق DLMS/COSEM ونموذج الواجهة لتطبيقات المحاسبة. باستخدام الطبقة الوسطى المحددة في، يمكن استخدام DLMS/COSEM لنقل البيانات عبر TCP/IP وUDP/IP.

يعتمد DLMS/COSEM على بنية خادم العميل الصارمة. الخادم عبارة عن جهاز قياس، والعميل هو جهاز يمكنه الوصول إلى جهاز القياس. العميل، على سبيل المثال، يمكن أن يكون عبارة عن بوابة أو جهاز لجمع البيانات من جانب مزود الخدمة. هناك خيارات أخرى ممكنة أيضًا، على سبيل المثال، عندما يكون الخادم موجودًا مباشرة في البوابة، ويكون العميل من جانب مزود الخدمة.

قبل أن يتم تبادل المعلومات التي تحتوي على قياسات فعلية، يجب إنشاء ما يسمى بالارتباط. يتم بدء هذه العملية من قبل العميل. بمجرد إنشاء الارتباط، يمكن لعميل DLMS الوصول إلى نموذج كائن الواجهة الموجود في الخادم. بمجرد إنشاء الارتباط، يمكن لخادم DLMS إرسال إشعارات إلى العميل دون طلب صريح.

يدعم DLMS/COSEM مزامنة الساعة ونقل ملفات تعريف القياس. حتى الآن، لا يدعم نظام DLMS/COSEM الموضح في نقل التوقيعات الرقمية مع بيانات القياس ولا يدعم تنزيل إصدار جديد من البرامج الثابتة. ومع ذلك، سيتم دعم هذه الوظيفة في المستقبل. توجد بالفعل كائنات لتنفيذ عملية تحديث البرنامج الثابت، الموضحة في الكتاب الأزرق الإصدار العاشر. يجري العمل حاليًا على دعم التوقيعات الرقمية، ويتم ذلك بواسطة مؤسسة DLMS UA.

يتضمن DLMS/COSEM خدمات المصادقة والخصوصية القائمة على التشفير المتماثل. ومع ذلك، لا يدعم هذا البروتوكول TLS/SSL، حيث يمكن تنفيذ الخدمات المذكورة أعلاه باستخدام مفتاح غير متماثل. دعم التشفير غير المتماثل قيد التطوير ويتم معالجته من قبل مجموعة العمل الثانية للجنة الفنية الثالثة عشرة لمنظمة CENELEC.

ج. اللجنة الكهروتقنية الدولية 61850

لا يختلف رسم خرائط MMS وSOAP في المواصفة IEC 61850 في دعمهما لمعايير الجودة التي تمت مناقشتها في هذه الورقة. لذلك، كل ما هو مذكور أدناه سيكون صحيحًا لكلا البروتوكولين.

IEC 61850 هي مجموعة من المعايير التي تم تطويرها خصيصًا للاستخدام في أتمتة المحطات الفرعية. وقد تم الآن توسيع المعيار ليشمل إدارة محطات الطاقة الكهرومائية وتوربينات الرياح وغيرها من موارد الطاقة الموزعة. تشير الوثيقة إلى DLMS/COSEM وANSI C12.19 كمعايير تنطبق على محاسبة نقل الحضانة. تنطبق المواصفة القياسية IEC 61850 في حالة عدم وجود متطلبات لنقل الحضانة. ويبدو أن هذا الاختلاف بين المحاسبة التجارية وأنواع المحاسبة الأخرى سياسي أكثر منه تقني. لأنه لا يوجد سبب فني لعدم استخدام IEC 61850 كبروتوكول لنقل الحضانة.

تعمل المواصفة IEC 61850 على نفس مبادئ بنية خادم العميل مثل DLMS/COSEM. يحتوي الخادم على نموذج كائن واجهة يمكن الوصول إليه من خلال الخدمات القياسية. تعتمد كيفية نقل هذه الخدمات بالضبط على نوع التعيين المستخدم (على سبيل المثال، MMS أو SOAP).

يتكون نموذج كائن الواجهة IEC 61850 من أجهزة منطقية قابلة للتركيب بحرية (LDs). تتكون الأجهزة المنطقية من عقدة منطقية واحدة أو أكثر (LNs). تحدد المواصفة IEC 61850-7-4، للقياس، العقدة المنطقية MMRT. بالإضافة إلى خدمات التسجيل و/أو إعداد التقارير، يمكن استخدام هذه العقد المنطقية لنقل ملفات تعريف التحميل. لا تعد التوقيعات الرقمية جزءًا من العقدة المنطقية، وبالتالي فهي غير مدعومة. كما أن آلية تحديث البرامج الثابتة غير مدعومة بهذا المعيار. يستخدم كل من MMS وSOAP بروتوكول SNTP لمزامنة الوقت.

عند استخدام تعيين رسائل الوسائط المتعددة (MMS)، يمكن للخادم إرسال البيانات دون طلب صريح، من خلال آلية إعداد التقارير IEC 61850، وبالتالي يجب بدء الاتصال بمقبس TCP المفتوح بواسطة العميل مسبقًا. لا يدعم تعيين SOAP التقارير النشطة بواسطة الخادم.

لا يحتوي تعيين رسائل الوسائط المتعددة أو SOAP على آليات أمان مدمجة. يتم ترك هذه الوظيفة لبروتوكول TLS/SSL، كما هو موصى به في .

د. المقارنة

ويقدم الجدول 1 معلومات عن دعم معايير جودة معينة للبروتوكولات قيد النظر. والفرق الرئيسي بين بروتوكول SML والبروتوكولين الآخرين هو أن SML لا يعتمد على نموذج كائن الواجهة وبالتالي لا يؤكد على التقييس على المستوى الوظيفي. من ناحية، يعطي هذا المزيد من المرونة في استخدام البروتوكول، ومن ناحية أخرى، فهذا يعني أن التفاصيل (على سبيل المثال، أنواع الرسائل التي تدعمها الأجهزة) يجب أن تكون محددة في معايير أخرى من أجل ضمان إمكانية التشغيل البيني. SML هو البروتوكول الوحيد الذي يدعم نقل التوقيعات الرقمية.

الجدول 1 - مقارنة بين بروتوكولات SML وDLMS/COSEM وIEC 61850

يتمتع DLMS/COSEM بميزة تفوق SML حيث أنه بالفعل معيار دولي يُستخدم على نطاق واسع في أوروبا. تعمل العديد من الفرق على إضافة الخيارات المفقودة لهذا المعيار. حقيقة أن DLMS/COSEM تحدد آلية الأمان الخاصة بها ليست بالضرورة ميزة. نظرًا لأن الوظائف المتعلقة بالأمان تقتصر فقط على استخدام تشفير المفاتيح المتماثلة. إذا قامت أجهزة القياس بدمج قياساتها مع التوقيعات الرقمية، فإنها ستحتاج إلى مفاتيح غير متماثلة على أي حال ويمكنها استخدام نفس أزواج المفاتيح لـ SSL/TLS إذا سمح بذلك.

يمكن تطبيق المواصفة IEC 61850، مقارنة بالمعايير الأخرى، ليس فقط على القياس الذكي، ولكن أيضًا على تطبيقات الشبكة الذكية الأخرى. ومع ذلك، في الوقت الحاضر، لا يوجد اهتمام كافٍ بجعل هذا البروتوكول أكثر فاعلية لتطبيقات القياس الذكي.

خامسا: تحليل الأداء

في القسم السابق، تم تحليل البروتوكولات وفقًا للمعايير النوعية. ويقدم هذا القسم تحليلا لفعالية البروتوكولات المختلفة. على وجه الخصوص، يتم أخذ العدد الإجمالي للبايتات المرسلة بواسطة كل بروتوكول في الاعتبار. في هذه الحالة، لا تعد مقارنة البروتوكولات مهمة تافهة لأن جميع البروتوكولات تدعم نقل أنواع مختلفة من المعلومات، باستخدام هياكل رسائل مختلفة وأنظمة تشفير مختلفة. لهذا السبب، تم اختيار عملية واحدة، وهي الوصول الفوري للقراءة، لمقارنة البروتوكولات في القسم الفرعي التالي، يليها قسم فرعي حول أنظمة التشفير المختلفة.

أ. الوصول إلى القراءات الفورية

يعد الحصول على قيم لحظية للكميات المقاسة عملية أساسية تدعمها جميع البروتوكولات. ولهذا السبب تم اختيار هذه العملية كأساس للمقارنة.

أولاً، سوف نقوم بوصف آلية الحصول على القراءات من أجهزة القياس لكل بروتوكول، ومن ثم مقارنة أحجام رسائلها. تستخدم البروتوكولات الأربعة التي تمت مناقشتها الطرق التالية للوصول إلى قراءات القيمة اللحظية:

• تحدد SML رسالة من النوع GetList للحصول على قيم لحظية للكميات المقاسة. تحتوي رسالة الطلب على أسماء المعلمات أو قوائم المعلمات التي سيتم قراءتها. تحتوي الاستجابة على قائمة القيم المطلوبة. سيتم تحليل سيناريوهين:
  • يتم تحديد معلمات مقياس SML أو البوابة مسبقًا بقائمة من المعلمات التي يجب قراءتها معًا. وبالتالي، من أجل الحصول على جميع المعلمات/القيم المرتبطة باسم القائمة، سيكون كافيًا إرسال اسم هذه القائمة إلى الخادم.
  • لا يتم تحديد معلمات جهاز القياس أو البوابة مسبقًا ويتطلب الأمر استعلامات صريحة للحصول على القراءات المطلوبة.
• يحدد DLMS/COSEM خدمة GET للحصول على قيم القراءة الفورية. قد يحتوي Get-Request على قائمة بما يسمى بواصفات سمات COSEM، والتي تحدد بشكل فريد المعلمات الدقيقة التي يجب قراءتها. تحتوي الاستجابة في هذه الحالة على قائمة بقيم المعلمات دون تكرار الواصف المرتبط بها.
• تقدم IEC 61850 خدمات لإدارة ما يسمى بمجموعات البيانات والوصول إليها. بهذه الطريقة، يمكن إنشاء مجموعة بيانات تحتوي على عدد عشوائي من نقاط البيانات بشكل ديناميكي. وبالتالي، يمكن الحصول على مجموعة البيانات بكفاءة تامة باستخدام خدمة GetDataSetValue.

بعد ذلك، يتم تحديد أحجام الرسائل للطلبات والاستجابات المقابلة. وبشكل أكثر دقة، المعادلات التي يتم من خلالها حساب حجم TCP SDU ( وحدة بيانات الخدمة) اعتمادًا على عدد القيم المقاسة المطلوبة. العديد من المعلمات في رسائل الطلب والاستجابة ذات طول متغير. ولهذا السبب، يتم دائمًا تحديد المعلمات ذات الطول الأقصر. بالإضافة إلى ذلك، باستخدام البروتوكولات قيد النظر، من الممكن طلب عدد كبير إلى حد ما من البيانات. ولذلك، من أجل مقارنة البروتوكولات، سيتم النظر في طلب قيم القياس في شكل أربعة بايت من الأعداد الصحيحة. يتم تحديد حجم الحزمة جزئيًا من خلال تنفيذ بروتوكولات الاتصال الفعلية والتقاط حركة المرور، وجزئيًا باستخدام النماذج التحليلية.

بالنسبة لـ SML، يتم حساب حجم TCP SDU لرسائل الطلب والاستجابة على النحو التالي:

طلب SML = SML TP V 1 + OpenReq + GetListReq + CloseReq + StuffedBits
SML Res = SML TP V 1 + OpenRes + GetListRes + CloseRes + StuffedBits

يمكن استخدام SML مع مجموعة متنوعة من أنظمة التشفير، ولكن في الممارسة العملية، يتم استخدام تشفير SML الثنائي فقط. بالنسبة للسيناريو الذي لا يحتوي على معلمات محددة مسبقًا، حجم GetListReqPDU بالبايت المطلوب نقله سيمكن حساب القيم باستخدام تشفير SML الثنائي على النحو التالي:

متطلبات SML = 16 + 28 + 30x + 19 + 0
دقة SML = 16 + 27 + 45x + 19 + 0

المعادلات التالية صالحة للسيناريو ذو المعلمات المحددة مسبقًا:

متطلبات SML = 16 + 28 + 30 + 19 + 0
دقة SML = 16 + 27 + (26 + 19x) + 19 + 0

تكوين وحجم TCP SDU DLMS/COSEM، أثناء الإرسال سيتم وصف القيم بالمعادلات التالية:

DLMS Req = غلاف TCP + GetReqWithList = 8 + (4 + 11x)
DLMS Res = غلاف TCP + GetResWithList = 8 + (4 + 6x)

تكوين وحجم TCP SDU MMS:

MMS Req = RFC 1006 وISO 8073 + جلسة ISO 8327 + عرض ISO + MMS GetListReqPDU = 7 + 4 + 9 + 44
MMS Res = RFC 1006 وISO 8073 + جلسة ISO 8327 + عرض ISO + MMS GetListResPDU = 7 + 4 + 9 + (10 + 6x)

تكوين وحجم TCP SDU SOAP:

طلب SOAP = رأس SOAP + SOAP Req XML = 197 + 236
SOAP Res = رأس SOAP + SOAP Res XML = 113 + (175 + 32x)

وترد أحجام الرسائل الناتجة في الجدول 2. بالإضافة إلى ذلك، يظهر حجم رسالة الرد على شكل رسم بياني الشكل 2. من هذا الشكل، يمكننا أن نرى أن DLMS وMMS هما البروتوكولات الأكثر كفاءة من حيث حجم الرسالة. ومع ذلك، لا تنس أن DLMS وIEC 61850 يتطلبان اقترانًا لتبادل الرسائل. لا يتطلب بروتوكول SML اقترانًا. ولم يتم أخذ النفقات العامة المرتبطة بإنشاء الجمعية بعين الاعتبار في هذه الحسابات. ومع ذلك، يمكن إهمالها إذا تم تأسيس الجمعية مرة واحدة والحفاظ عليها لفترة طويلة من الزمن.

الجدول 2 - حجم حقل بيانات TCP بالبايت كدالة لعدد القيم المطلوبة (x).

الشكل 2 - حجم رسالة الرد

ب. مقارنة الترميزات الثنائية

تستخدم جميع البروتوكولات ورسائل الوسائط المتعددة وDLMS/COSEM وSML تشفيرًا ثنائيًا بايت بايت لتشفير رسائلها. يقارن هذا القسم الترميزات مباشرة.

يستخدم بروتوكول رسائل الوسائط المتعددة ترميز ASN.1 BER لتشفير الرسائل. يستخدم DLMS/COSEM أيضًا تشفير BER لرسائل الارتباط، ومع ذلك، بعد إنشاء الارتباط، يتم استخدام قواعد تشفير خاصة، تسمى A-XDR، المحددة في . تم تصميم قواعد A-XDR لتقليل كمية المعلومات مقارنة بـ BER وتستخدم فقط لتشفير مجموعة فرعية من ASN.1. يحدد بروتوكول SML بدوره قواعد تشفير جديدة تسمى SML Binary Encoding. الهدف هو نفس هدف A-XDR - وهو تقليل حجم الرسالة مقارنةً بـ BER. عند استخدام تشفير BER، يلزم عادةً بايت واحد لحقل نوع القيمة وبايت واحد لحقل طول القيمة المشفرة. في حالة تشفير SML الثنائي، حيثما أمكن، يتم تشفير النوع والطول ببايت واحد. في A-XDR، يتم عمومًا حذف حقول نوع القيمة والطول حيثما أمكن ذلك.

تتم مقارنة الترميزات الثنائية الثلاثة التي تمت مناقشتها عن طريق ترميز رسالة الاستجابة MMS GetDataValues. ويبين الجدول 3 عدد البايتات المطلوبة لتشفير المكونات المختلفة لرسالة الوسائط المتعددة.

الجدول 3 - مقارنة أطوال الرسائل للتشفيرات المختلفة (بالبايت)

وكما يتبين من الجدول 3، يتطلب A-XDR أقل عدد من البايتات لتشفير الحزمة. يقوم A-XDR بالتشفير بكفاءة مثل BER، وفي بعض الحالات، باستثناء الحقول الإضافية غير المحددة، يكون أفضل. لا يتم تشفير ترميز SML الثنائي بأقل عدد من البايتات في كافة الحالات. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن العلامات الموجودة في التحديد مشفرة ببايتين على الأقل. تأتي كل "كفاءة" التشفير الثنائي A-XDR وSML من حقول النوع والطول. يتم ترميز القيم الفعلية بعدد متساوٍ من البايتات.

السادس. خاتمة

في هذا العمل، تم تحديد أهم معايير الجودة لبروتوكول مستوى التطبيق المستخدم لقياس الاستهلاك الذكي. أظهرت المقارنة بين بروتوكولات DLMS/COSEM وSML وIEC 61850 أنه لا يوجد بروتوكول واحد هو الأفضل في جميع الجوانب. أظهر تحليل ومقارنة حجم الرسالة أن DLMS وMMS IEC 61850 يتفوقان بشكل واضح على جميع المعايير الأخرى. يستخدم كل من DLMS/COSEM وSML تشفيرات خاصة للتشفير الأكثر كفاءة من BER، إلا أن التشفير الثنائي SML له عيوب كبيرة عند تشفير علامات اختيار عنصر ASN.1. يقوم A-XDR بعمل جيد في تقليل الحمل الناتج عن حقول النوع والطول.

في المستقبل، سيكون من المثير للاهتمام إجراء مقارنة مماثلة للبروتوكولات الواعدة مثل ZigBee Smart Energy 2.0 وANSI C12.19.

فهرس

1. هاء. اللجنة، "M/441 EN، تفويض التقييس لـ CEN وCENELEC وETSI في مجال أدوات القياس لتطوير بنية مفتوحة لأجهزة قياس المرافق التي تتضمن بروتوكولات اتصالات تتيح إمكانية التشغيل البيني"، مارس 2018. 2009.
2. NIST، "إطار عمل NIST وخريطة الطريق لمعايير التشغيل البيني للشبكات الذكية، الإصدار 1.0،" 2010.
3. DKE، "Die deutsche Norungsroadmap E-Energy/Smart Grid"، أبريل 2010.
4. مجموعة إس بي، "لغة الرسائل الذكية (SML) ضد. 1.03"، ديسمبر. 2008.
5. "IEC 62056-53 - تبادل البيانات لقراءة العدادات والتعرفة والتحكم في الحمل - الجزء 53: طبقة تطبيق COSEM،" 2006.
6. "IEC 62056-62 - تبادل البيانات لقراءة العدادات والتعرفة والتحكم في الحمل - الجزء 62: فئات الواجهة،" 2006.
7. "IEC 61850-8-1 ed1.0 - شبكات وأنظمة الاتصالات في المحطات الفرعية - الجزء 8-1: تعيين خدمات الاتصالات المحددة (SCSM) - تعيينات إلى MMS (ISO 9506-1 وISO 9506-2) وإلى ISO/IEC 8802-3، مايو 2004.
8. "IEC 61400-25-4 ed1.0 - توربينات الرياح - الجزء 25-4: الاتصالات لرصد محطات طاقة الرياح والتحكم فيها - رسم خرائط لملف تعريف الاتصالات"، 2008.
9. K. D. Craemer and G. Deconinck، "تحليل أحدث معايير اتصالات القياس الذكي"، لوفين، 2010.
10. S. Mohagheghi, J. Stoupis, Z. Wang, Z. Li, and H. Kazemzadeh، "بنية الاستجابة للطلب: التكامل في نظام إدارة التوزيع،" في Smart Grid Communications (SmartGridComm)، 2010 المؤتمر الدولي الأول لـ IEEE لعام 2010 ، ص. 501-506.
11. A. Zaballos, A. Vallejo, M. Majoral, and J. Selga، "المسح ومقارنة الأداء لـ AMR عبر معايير PLC،" Power Delivery, IEEE Transactions on, vol. 24، لا. 2، ص. 604-613، 2009.
12. ت. أوتاني، "تقييم أولي لتطبيق المواصفة IEC 62056 على شبكة كهرباء من الجيل التالي،" في Smart Grid Communications (Smart-GridComm)، المؤتمر الدولي الأول لـ IEEE لعام 2010، 2010، ص. 67-72.
13. S. Feuerhahn، M. Zillgith، وC. Wittwer، "الاتصال الموحد لأسعار وقت الاستخدام لإدارة الطاقة الذكية في شبكة التوزيع"، في مؤتمر VDE Kongress 2010 - E-Mobility، لايبزيغ، ألمانيا، نوفمبر 2010. 2010.
14. SymProjectGroup، "SyM - المواصفات العامة لأجهزة القياس المعيارية المتزامنة"، أكتوبر 2018. 2009.
15. VDE، "Lastenheft MUC - اتصالات متعددة المرافق، الإصدار 1.0،" مايو 2009.
16. "IEC 62056-47 - تبادل البيانات لقراءة العدادات والتحكم في التعريفات والحمل - الجزء 47: طبقات نقل COSEM لشبكات IPv4"، 2006.
17. "IEC 61850-7-410 ed1.0 - شبكات وأنظمة الاتصالات لأتمتة مرافق الطاقة - الجزء 7-410: محطات الطاقة الكهرومائية - الاتصالات للمراقبة والتحكم"، أغسطس 2018. 2007.
18. "IEC 61400-25-2 ed1.0 - توربينات الرياح - الجزء 25-2: اتصالات المراقبة والتحكم في محطات طاقة الرياح - نماذج المعلومات"، ديسمبر 2019. 2006.
19. "IEC 61850-7-420 ed1.0 - شبكات وأنظمة الاتصالات لأتمتة مرافق الطاقة - الجزء 7-420: بنية الاتصالات الأساسية - العقد المنطقية لموارد الطاقة الموزعة،" أكتوبر 2018. 2009.
20. "IEC/TS 62351-1 ed1.0 - إدارة أنظمة الطاقة وتبادل المعلومات المرتبطة بها - أمن البيانات والاتصالات - الجزء الأول: شبكة الاتصالات وأمن الأنظمة - مقدمة لقضايا الأمن"، مايو 2007.
21. "openMUC - منصة برمجية لبوابات الطاقة"،

بروتوكول الحدث - بكلماتك الخاصة

إذا نظرنا إلى رمز الفصل الدراسي، الذي يعمل بشكل جيد، فإن البروتوكولات الدورية مثل Modbus وProfibus وFieldbus تشبه استطلاع رأي كل طالب بالتسلسل. حتى لو لم يكن هناك اهتمام بالجهاز (الطالب). تعمل بروتوكولات الأحداث بشكل مختلف. لا يتم تقديم طلب لكل جهاز شبكة (طالب) بالتتابع، بل للفصل ككل، ثم يتم جمع المعلومات من الجهاز مع تغير الحالة (الطالب الذي رفع يده). وبالتالي، هناك توفير كبير في حركة مرور الشبكة. لا تتراكم الأخطاء على أجهزة الشبكة عندما يكون الاتصال ضعيفًا. نظرًا لأن تسليم الحدث يحدث بطابع زمني، حتى لو كان هناك بعض التأخير، يتلقى قائد الناقل معلومات حول الأحداث التي حدثت على الكائنات البعيدة.

تُستخدم بروتوكولات الأحداث بشكل أساسي في مرافق توليد الطاقة، وكذلك في أنظمة التحكم عن بعد لمختلف أنظمة البوابات ومستجمعات المياه. يتم استخدامها عندما يكون الإرسال والتحكم عن بعد للأشياء البعيدة جدًا عن بعضها البعض أمرًا ضروريًا.

تاريخ تطوير وتنفيذ بروتوكولات الأحداث في أتمتة مرافق الطاقة

مثال على إحدى المحاولات الأولى الناجحة لتوحيد تبادل المعلومات لوحدات التحكم الصناعية هو بروتوكول ModBus، الذي طورته Modicon في عام 1979. حاليًا، يوجد البروتوكول في ثلاثة إصدارات: ModBus ASCII، وModBus RTU، وModBus TCP؛ يتم تطويره من قبل منظمة ModBus-IDA غير الربحية. على الرغم من أن ModBus ينتمي إلى بروتوكولات طبقة التطبيق لنموذج شبكة OSI وينظم وظائف سجلات القراءة والكتابة، إلا أنه لا يتم تنظيم مراسلات السجلات مع أنواع القياس وقنوات القياس. من الناحية العملية، يؤدي ذلك إلى عدم توافق بروتوكولات الأجهزة من مختلف الأنواع، حتى من نفس الشركة المصنعة، والحاجة إلى دعم عدد كبير من البروتوكولات وتعديلاتها بواسطة برنامج USPD المدمج (مع نموذج اقتراع ذي مستويين - برنامج خادم التجميع) مع قدرة محدودة على إعادة استخدام كود البرنامج. وبالنظر إلى الالتزام الانتقائي بالمعايير من قبل الشركات المصنعة (استخدام خوارزميات غير منظمة لحساب المجموع الاختباري، وتغيير ترتيب البايت، وما إلى ذلك)، فإن الوضع يتفاقم أكثر. اليوم، حقيقة أن ModBus غير قادر على حل مشكلة فصل بروتوكول معدات القياس والتحكم لأنظمة الطاقة أمر واضح. تم تصميم مواصفات DLMS/COSEM (مواصفات رسالة لغة الجهاز)، التي طورتها رابطة مستخدمي DLMS وتم تطويرها لتصبح مجموعة معايير IEC 62056، لتوفير، كما هو مذكور على الموقع الرسمي للجمعية، "بيئة قابلة للتشغيل المتبادل للنمذجة الهيكلية والبيانات". تبادل مع وحدة التحكم. تفصل المواصفات بين النموذج المنطقي والتمثيل المادي للمعدات المتخصصة، كما تحدد أيضًا أهم المفاهيم (التسجيل والملف التعريفي والجدول الزمني وما إلى ذلك) والعمليات عليها. المعيار الرئيسي هو IEC 62056-21، الذي حل محل الإصدار الثاني من IEC 61107.
على الرغم من الدراسة الأكثر تفصيلاً لنموذج تمثيل الجهاز وتشغيله مقارنة بـ ModBus، فإن مشكلة اكتمال و"نقاء" تنفيذ المعيار، لسوء الحظ، لا تزال قائمة في الممارسة العملية، حيث يتم استطلاع جهاز يدعم DLMS المعلن من شركة مصنعة واحدة مع برنامج استطلاع من مصنع آخر إما يقتصر على المعلمات الأساسية، أو ببساطة مستحيل. تجدر الإشارة إلى أن مواصفات DLMS، على عكس بروتوكول ModBus، تبين أنها لا تحظى بشعبية كبيرة بين الشركات المصنعة المحلية لأجهزة القياس، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى. تعقيد أكبر للبروتوكول، بالإضافة إلى التكاليف العامة الإضافية لإنشاء اتصال والحصول على تكوين الجهاز.
إن الدعم الكامل للمعايير الحالية من قبل الشركات المصنعة لمعدات القياس والتحكم ليس كافياً للتغلب على انقسام المعلومات داخل النظام. دعم بروتوكول موحد معين أعلنته الشركة المصنعة، كقاعدة عامة، لا يعني دعمه الكامل وغياب التغييرات المدخلة. ومن الأمثلة على مجموعة المعايير الأجنبية عائلة معايير IEC 60870-5 التي أنشأتها اللجنة الكهروتقنية الدولية.
يتم تقديم تطبيقات مختلفة للمواصفة IEC 60870-5-102 - وهو معيار عام لنقل المعلمات المتكاملة في أنظمة الطاقة - في أجهزة من عدد من الشركات المصنعة الأجنبية: Iskraemeco d.d. (سلوفينيا)، وLandis&Gyr AG (سويسرا)، وCircutor SA (إسبانيا)، وEDMI Ltd (سنغافورة)، وما إلى ذلك، ولكن في معظم الحالات - فقط كشركات إضافية. يتم استخدام بروتوكولات الملكية أو أشكال DLMS كبروتوكولات نقل البيانات الرئيسية. تجدر الإشارة إلى أن IEC 870-5-102 لا يستخدم على نطاق واسع لسبب آخر: قامت بعض الشركات المصنعة لأجهزة القياس، بما في ذلك الأجهزة المحلية، بتطبيق بروتوكولات ميكانيكية عن بعد معدلة في أجهزتها (IEC 60870-5-101، IEC 60870-5 - 104) متجاهلاً هذا المعيار.

ويلاحظ موقف مماثل بين الشركات المصنعة لحماية التتابع والأتمتة: في ظل وجود معيار IEC 60870-5-103 الحالي، غالبًا ما يتم تنفيذ بروتوكول يشبه ModBus. ومن الواضح أن الشرط الأساسي لذلك هو عدم وجود دعم لهذه البروتوكولات من قبل معظم أنظمة المستوى الأعلى. يمكن استخدام بروتوكولات الميكانيكا عن بعد الموضحة في معايير IEC 60870-5-101 وIEC 60870-5-104 إذا كان من الضروري دمج أنظمة الميكانيكا عن بعد وأنظمة قياس الكهرباء. وفي هذا الصدد، فقد وجدوا تطبيقًا واسعًا في أنظمة الإرسال.

المواصفات الفنية لبروتوكول الأتمتة

في أنظمة الأتمتة الحديثة، نتيجة للتحديث المستمر للإنتاج، يتم مواجهة مهام بناء شبكات صناعية موزعة باستخدام بروتوكولات نقل البيانات القائمة على الأحداث بشكل متزايد. لتنظيم الشبكات الصناعية لمنشآت الطاقة، يتم استخدام العديد من الواجهات وبروتوكولات نقل البيانات، على سبيل المثال، IEC 60870-5-104، IEC 61850 (MMS، GOOSE، SV)، إلخ. وهي ضرورية لنقل البيانات بين أجهزة الاستشعار ووحدات التحكم و المحركات (AM)، والوصلات بين المستويات الدنيا والعليا لنظام التحكم الآلي في العمليات.

يتم تطوير البروتوكولات مع الأخذ في الاعتبار تفاصيل العملية التكنولوجية، مما يضمن اتصالاً موثوقًا ودقة عالية في نقل البيانات بين الأجهزة المختلفة. إلى جانب التشغيل الموثوق به في الظروف القاسية، أصبحت الوظائف والمرونة في التصميم وسهولة التكامل والصيانة والامتثال للمعايير الصناعية متطلبات متزايدة الأهمية في أنظمة التحكم الآلي في العمليات. دعونا نلقي نظرة على الميزات التقنية لبعض البروتوكولات المذكورة أعلاه.

بروتوكول IEC 60870-5-104

تضفي المواصفة القياسية IEC 60870-5-104 الطابع الرسمي على تغليف ASDU من المواصفة IEC 60870-5-101 في شبكات TCP/IP القياسية. يتم دعم كل من اتصالات Ethernet والمودم باستخدام بروتوكول PPP. تم إضفاء الطابع الرسمي على أمان بيانات التشفير في معيار IEC 62351 والمنفذ القياسي هو TCP 2404.
تحدد هذه المواصفة القياسية استخدام واجهة TCP/IP مفتوحة لشبكة تحتوي، على سبيل المثال، على شبكة LAN (شبكة محلية) لجهاز التحكم عن بعد الذي ينقل ASDU وفقًا للمواصفة IEC 60870-5-101. يمكن توصيل أجهزة التوجيه، بما في ذلك أجهزة التوجيه الخاصة بـ WAN (شبكة واسعة النطاق) من أنواع مختلفة (على سبيل المثال، X.25، وFrame Relay، وISDN، وما إلى ذلك)، من خلال واجهة TCP/IP-LAN مشتركة.

مثال على بنية التطبيق العامة للمواصفة IEC 60870-5-104

واجهة طبقة النقل (الواجهة بين المستخدم وTCP) هي واجهة موجهة نحو التدفق ولا تحدد أي آليات بدء وإيقاف لوحدة ASDU (IEC 60870-5-101). لتحديد بداية ونهاية ASDU، يتضمن كل رأس APCI العلامات التالية: حرف البداية، وإشارة إلى طول ASDU، بالإضافة إلى حقل التحكم. يمكن إرسال إما APDU الكامل أو (لأغراض التحكم) حقول APCI فقط.

هيكل حزمة بيانات البروتوكول IEC 60870-5-104

حيث:

APCI - معلومات التحكم في مستوى التطبيق؛
- ASDU - وحدة البيانات. تحتفظ بها طبقة التطبيق (كتلة بيانات طبقة التطبيق)؛
- APDU - وحدة بيانات بروتوكول طبقة التطبيق.
- START 68 N يحدد نقطة البداية داخل دفق البيانات.
يحدد طول APDU طول جسم APDU، الذي يتكون من البايتات الأربعة لحقل التحكم APCI بالإضافة إلى ASDU. البايت الأول المحسوب هو البايت الأول في حقل التحكم، والبايت الأخير المحسوب هو البايت الأخير من ASDU. الحد الأقصى لطول ASDU يقتصر على 249 بايت الحد الأقصى لطول حقل APDU هو 253 بايت (APDUmax = 255 ناقص 1 بايت بداية وبايت طول واحد)، وطول حقل التحكم هو 4 بايت.
يعد بروتوكول نقل البيانات هذا حاليًا بروتوكول الإرسال القياسي الفعلي للمؤسسات في قطاع الطاقة الكهربائية. يعد نموذج البيانات في هذه المواصفة القياسية أكثر تطورًا، ولكنه لا يوفر أي وصف موحد لمنشأة الطاقة.

بروتوكول DNP-3

DNP3 (بروتوكول الشبكة الموزعة) هو بروتوكول نقل بيانات يستخدم للاتصال بين مكونات ICS. لقد تم تصميمه للتفاعل المريح بين أنواع مختلفة من الأجهزة وأنظمة التحكم. يمكن استخدامها على مستويات مختلفة من أنظمة التحكم الآلي في العمليات. يوجد ملحق مصادقة آمنة لـ DNP3 للمصادقة الآمنة.
في روسيا، يتم توزيع هذا المعيار بشكل سيئ، ولكن بعض أجهزة الأتمتة لا تزال تدعمه. لفترة طويلة، لم يكن البروتوكول موحدًا، ولكن تمت الموافقة عليه الآن كمعيار IEEE-1815. يدعم DNP3 كلاً من الاتصالات التسلسلية RS-232/485 وشبكات TCP/IP. يصف البروتوكول ثلاث طبقات من نموذج OSI: التطبيق ورابط البيانات والمادي. السمة المميزة لها هي القدرة على نقل البيانات من جهاز رئيسي إلى جهاز تابع وبين الأجهزة التابعة. يدعم DNP3 أيضًا نقل البيانات بشكل متقطع من الأجهزة التابعة. ويستند نقل البيانات، كما في حالة IEC-101/104، على مبدأ إرسال جدول القيم. في هذه الحالة، من أجل تحسين استخدام موارد الاتصال، لا يتم إرسال قاعدة البيانات بأكملها، ولكن الجزء المتغير منها فقط.
أحد الاختلافات المهمة بين بروتوكول DNP3 وتلك التي تمت مناقشتها سابقًا هو محاولة وصف نموذج البيانات بشكل موضوعي واستقلال كائنات البيانات عن الرسائل المرسلة. لوصف بنية البيانات في DNP3، يتم استخدام وصف XML لنموذج المعلومات. يعتمد DNP3 على ثلاث طبقات من نموذج شبكة OSI: التطبيق (يعمل مع كائنات من أنواع البيانات الأساسية)، والقناة (توفر عدة طرق لاسترداد البيانات) والمادية (في معظم الحالات، يتم استخدام واجهات RS-232 وRS-485) . كل جهاز له عنوان فريد خاص به لشبكة معينة، ويتم تمثيله كعدد صحيح من 1 إلى 65520. المصطلحات الأساسية:
- Outslation - جهاز الرقيق.
- سيد - جهاز رئيسي.
- الإطار (الإطار) - الحزم المرسلة والمستقبلة في طبقة وصلة البيانات. الحد الأقصى لحجم الحزمة هو 292 بايت.
- البيانات الثابتة - البيانات المرتبطة ببعض القيمة الحقيقية (على سبيل المثال، إشارة منفصلة أو تناظرية)
- بيانات الحدث - البيانات المرتبطة بأي حدث مهم (على سبيل المثال، تغييرات الحالة، الوصول إلى الحد بقيمة). من الممكن إرفاق طابع زمني.
- التباين (التباين) - يحدد كيفية تفسير القيمة، والتي تتميز بعدد صحيح.
- المجموعة (المجموعة) - تحدد نوع القيمة التي تتميز بعدد صحيح (على سبيل المثال، قيمة تناظرية ثابتة تنتمي إلى المجموعة 30، وقيمة تناظرية للحدث تنتمي إلى المجموعة 32). يتم تخصيص مجموعة من الاختلافات لكل مجموعة، والتي يتم من خلالها تفسير معاني هذه المجموعة.
- كائن (كائن) - بيانات الإطار المرتبطة بقيمة محددة. يعتمد تنسيق الكائن على المجموعة والتنوع.
وترد أدناه قائمة من الاختلافات.

الاختلافات للبيانات الثابتة:

الاختلافات في بيانات الحدث:

تشير العلامات إلى وجود بايت خاص مع بتات المعلومات التالية: مصدر البيانات متصل، تمت إعادة تشغيل مصدر البيانات، تم فقدان الاتصال بالمصدر، تم إجبار القيمة على الكتابة، القيمة خارج نطاق المسموح به حدود.

رأس الإطار:

التزامن - 2 بايت من المزامنة مما يسمح للمستلم بتحديد بداية الإطار. الطول - عدد البايتات في بقية الحزمة، باستثناء ثمانيات CRC. التحكم في الاتصال - بايت لتنسيق استقبال إرسال الإطار. عنوان الوجهة - عنوان الجهاز الذي تم تعيين النقل إليه. عنوان المصدر - عنوان الجهاز الذي يقوم بالإرسال. CRC - المجموع الاختباري لبايت الرأس. يحتوي قسم البيانات في إطار DNP3 (بالإضافة إلى البيانات نفسها) على 2 بايت من CRC لكل 16 بايت من المعلومات المرسلة. الحد الأقصى لعدد بايتات البيانات (لا يشمل CRC) لإطار واحد هو 250.

IEC 61850 بروتوكول رسائل الوسائط المتعددة

MMS (مواصفات رسائل التصنيع) هو بروتوكول لنقل البيانات يستخدم تقنية خادم العميل. لا يصف معيار IEC 61350 بروتوكول رسائل الوسائط المتعددة (MMS). يصف الفصل IEC 61850-8-1 فقط كيفية تعيين خدمات البيانات الموضحة في معيار IEC 61850 لبروتوكول رسائل الوسائط المتعددة (MMS) الموصوف في معيار ISO/IEC 9506. ومن أجل فهم ما يعنيه ذلك بشكل أفضل، من الضروري إلقاء نظرة فاحصة حول كيفية وصف معيار IEC 61850 لخدمات الاتصالات المجردة وما تفعله.
إحدى الأفكار الرئيسية المتضمنة في المواصفة القياسية IEC 61850 هي أنها لا تتغير بمرور الوقت. ولضمان ذلك، تصف فصول المعيار تباعا أولا القضايا المفاهيمية لنقل البيانات داخل وبين مرافق الطاقة، ثم يتم وصف ما يسمى بـ “واجهة الاتصال المجردة”، وفقط في المرحلة النهائية الغرض من النماذج المجردة لبروتوكولات نقل البيانات موصوفة.

وبالتالي، فإن القضايا المفاهيمية والنماذج المجردة مستقلة عن تقنيات نقل البيانات المستخدمة (القنوات السلكية أو الضوئية أو الراديوية)، وبالتالي لن تحتاج إلى مراجعة ناجمة عن التقدم في مجال تقنيات نقل البيانات.
واجهة الاتصال المجردة الموصوفة في المواصفة IEC 61850-7-2. يتضمن وصفًا لنماذج الأجهزة (أي أنه يوحد مفاهيم "الجهاز المنطقي"، و"العقدة المنطقية"، و"كتلة التحكم"، وما إلى ذلك). ووصف لخدمات نقل البيانات. إحدى هذه الخدمات هي SendGOOSEMessage. بالإضافة إلى الخدمة المحددة، تم وصف أكثر من 60 خدمة توحد إجراءات إنشاء الاتصال بين العميل والخادم (Associate، Abort، Release)، قراءة نموذج المعلومات (GetServerDirectory، GelLogicalDeviceDirectory، GetLogicalNodeDirectory)، قراءة القيم المتغيرة​ ​(GetAllDataValues، GetDataValues، الخ)، نقل القيم المتغيرة على شكل تقارير (Report) وغيرها. يتم نقل البيانات في الخدمات المدرجة باستخدام تقنية خادم العميل.

على سبيل المثال، في هذه الحالة يمكن أن يكون الخادم جهاز حماية مرحل، ويمكن أن يكون العميل نظام SCADA. تتيح خدمات قراءة نموذج المعلومات للعميل قراءة نموذج المعلومات الكامل من الجهاز، أي إعادة إنشاء شجرة من الأجهزة المنطقية والعقد المنطقية والعناصر وسمات البيانات. في هذه الحالة، سيحصل العميل على وصف دلالي كامل للبيانات وبنيتها. تتيح لك خدمات قراءة القيم المتغيرة قراءة القيم الفعلية لسمات البيانات، على سبيل المثال، عن طريق الاستقصاء الدوري. تتيح لك خدمة التقارير تكوين إرسال بيانات معينة عند استيفاء شروط معينة. يمكن أن يكون أحد المتغيرات لمثل هذا الشرط هو التغيير من نوع أو آخر مرتبط بعنصر واحد أو أكثر من مجموعة البيانات. لتنفيذ نماذج نقل البيانات المجردة الموصوفة، يصف معيار IEC 61850 تخصيص النماذج المجردة لبروتوكول معين. بالنسبة للخدمات قيد النظر، هذا البروتوكول هو MMS، الموصوف في المعيار ISO/IEC 9506.

تعريف رسائل الوسائط المتعددة:
- مجموعة من الكائنات القياسية التي يتم إجراء العمليات عليها والتي يجب أن تكون موجودة في الجهاز (على سبيل المثال: متغيرات القراءة والكتابة، وأحداث الإشارة، وما إلى ذلك)،
- مجموعة من الرسائل القياسية. والتي يتم تبادلها بين العميل والشمال للقيام بعمليات الإدارة؛
- مجموعة من القواعد لترميز هذه الرسائل (أي كيفية تعيين القيم والمعلمات للبت والبايت أثناء الإرسال)؛
- مجموعة البروتوكولات (قواعد تبادل الرسائل بين الأجهزة). وبالتالي، لا تحدد خدمة MMS خدمات التطبيق، والتي، كما رأينا بالفعل، يتم تعريفها بواسطة معيار IEC 61850، علاوة على ذلك، فإن بروتوكول MMS نفسه ليس بروتوكول اتصال، فهو يحدد فقط الرسائل التي يجب إرسالها عبر شبكة معينة. تستخدم رسائل الوسائط المتعددة مكدس TCP/IP كبروتوكول اتصال.

يتم عرض الهيكل العام لاستخدام بروتوكول MMS لتنفيذ خدمات نقل البيانات وفقًا للمواصفة IEC 61850 أدناه.


رسم تخطيطي لنقل البيانات عبر بروتوكول MMS

مثل هذا النظام المعقد إلى حد ما، للوهلة الأولى، يجعل من الممكن في نهاية المطاف، من ناحية، ضمان ثبات النماذج المجردة (وبالتالي، ثبات المعيار ومتطلباته)، من ناحية أخرى، استخدام الحديث تقنيات الاتصالات على أساس بروتوكول IP. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه نظرًا للعدد الكبير من التعيينات، فإن بروتوكول MMS بطيء نسبيًا (على سبيل المثال، مقارنة بـ GOOSE)، لذا فإن استخدامه للتطبيقات في الوقت الفعلي غير عملي. الغرض الرئيسي من بروتوكول MMS هو تنفيذ وظائف نظام التحكم الآلي في العمليات، أي جمع بيانات الإشارة عن بعد والقياس عن بعد ونقل أوامر التحكم عن بعد.
لغرض جمع المعلومات، يوفر بروتوكول رسائل الوسائط المتعددة (MMS) إمكانيتين رئيسيتين:
- جمع البيانات باستخدام الاستطلاع الدوري للخادم (الخوادم) من قبل العميل؛
- نقل البيانات إلى العميل عن طريق الخادم على شكل تقارير (متفرقة).
هناك حاجة إلى هاتين الطريقتين عند إعداد وتشغيل نظام آلي للتحكم في العمليات؛ ولتحديد مجالات تطبيقهما، سنلقي نظرة فاحصة على آليات التشغيل لكل منهما.
في المرحلة الأولى، يتم إنشاء اتصال بين أجهزة العميل والخادم (خدمة "الارتباط"). يبدأ الاتصال بواسطة العميل عن طريق الاتصال بالخادم باستخدام عنوان IP الخاص به.

آلية نقل بيانات خادم العميل

والخطوة التالية هي أن يطلب العميل بيانات معينة من الخادم ويتلقى استجابة من الخادم بالبيانات المطلوبة. على سبيل المثال، بعد إنشاء اتصال، يمكن للعميل أن يطلب من الخادم نموذج المعلومات الخاص به باستخدام الخدمات GetServerDirectory وGetLogicalDeviceDirectory وGetLogicalNodeDiretory. سيتم تقديم الطلبات بالتسلسل:
- بعد طلب GetServerDirectory، سيعرض الخادم قائمة بالأجهزة المنطقية المتاحة.
- بعد طلب GelLogicalDeviceDirectory منفصل لكل جهاز منطقي، سيعرض الخادم قائمة بالعقد المنطقية في كل جهاز منطقي.
- يقوم طلب GetLogicalNodeDirectory لكل عقدة منطقية فردية بإرجاع الكائنات وسمات البيانات الخاصة بها.
ونتيجة لذلك، يقوم العميل بحساب وإعادة إنشاء نموذج المعلومات الكامل لجهاز الخادم. في هذه الحالة، لن تتم قراءة القيم الفعلية للسمات بعد، أي أن "شجرة" القراءة ستحتوي فقط على أسماء الأجهزة المنطقية والعقد المنطقية وكائنات البيانات والسمات، ولكن بدون قيمها. يمكن أن تكون الخطوة الثالثة هي قراءة القيم الفعلية لجميع سمات البيانات. في هذه الحالة، يمكن قراءة جميع السمات باستخدام خدمة GetAllDataValues، أو السمات الفردية فقط باستخدام خدمة GetDataValues. عند الانتهاء من المرحلة الثالثة، سيقوم العميل بإعادة إنشاء نموذج معلومات الخادم بالكامل بجميع قيم سمات البيانات. تجدر الإشارة إلى أن هذا الإجراء يتضمن تبادل كميات كبيرة إلى حد ما من المعلومات مع عدد كبير من الطلبات والاستجابات، اعتمادًا على عدد الأجهزة المنطقية للعقد المنطقية وعدد كائنات البيانات التي ينفذها الخادم. يؤدي هذا أيضًا إلى تحميل مرتفع إلى حد ما على أجهزة الجهاز. يمكن تنفيذ هذه الخطوات في مرحلة إعداد نظام SCADA بحيث يتمكن العميل، بعد قراءة نموذج المعلومات، من الوصول إلى البيانات الموجودة على الخادم. ومع ذلك، أثناء التشغيل الإضافي للنظام، لا يلزم القراءة المنتظمة لنموذج المعلومات. من غير المناسب أيضًا قراءة قيم السمات باستمرار باستخدام الاستقصاء العادي. بدلا من ذلك، يمكن استخدام خدمة التقارير - تقرير. تحدد المواصفة القياسية IEC 61850 نوعين من التقارير - التقارير المخزنة مؤقتًا وغير المخزنة مؤقتًا. والفرق الرئيسي بين التقرير المخزن مؤقتًا والتقرير غير المخزن مؤقتًا هو أنه عند استخدام الأول، سيتم تسليم المعلومات التي تم إنشاؤها إلى العميل حتى لو كان الخادم جاهزًا لإصدار التقرير ولا يوجد اتصال بينه وبين التقرير في الوقت الذي يكون فيه الخادم جاهزًا لإصدار التقرير. العميل (على سبيل المثال، تم كسر قناة الاتصال المقابلة). يتم تجميع جميع المعلومات التي تم إنشاؤها في ذاكرة الجهاز وسيتم نقلها بمجرد استعادة الاتصال بين الجهازين. القيد الوحيد هو مقدار ذاكرة الخادم المخصصة لتخزين التقارير. إذا حدثت خلال تلك الفترة الزمنية التي انقطع فيها الاتصال، الكثير من الأحداث التي تسببت في إنشاء عدد كبير من التقارير، والتي تجاوز حجمها الإجمالي المقدار المسموح به من ذاكرة الخادم، فمن المحتمل أن يتم فقدان بعض المعلومات و ستعمل التقارير الجديدة التي تم إنشاؤها على "إزاحة" البيانات التي تم إنشاؤها مسبقًا من المخزن المؤقت، ومع ذلك، في هذه الحالة، سيرسل الخادم، من خلال سمة خاصة لكتلة التحكم، إشارة إلى العميل بحدوث تجاوز في المخزن المؤقت واحتمال فقدان البيانات. إذا كان هناك اتصال بين العميل والخادم - سواء عند استخدام مخزن مؤقت أو عند استخدام تقرير غير مخزن - فيمكن أن يتم نقل البيانات إلى العميل فورًا عند وقوع أحداث معينة في النظام (شريطة أن يكون الوقت الفاصل الزمني الذي يتم تسجيل الأحداث فيه يساوي صفر). عندما يتعلق الأمر بالتقارير، فإننا لا نعني مراقبة جميع الكائنات وسمات البيانات الخاصة بنموذج معلومات الخادم، ولكن فقط تلك التي تهمنا، مدمجة في ما يسمى "مجموعات البيانات". باستخدام تقرير مخزّن/غير مخزّن مؤقتًا، يمكنك تكوين الخادم ليس فقط لنقل مجموعة البيانات المراقبة بالكامل، ولكن أيضًا لنقل كائنات/سمات البيانات التي تحدث بها أنواع معينة من الأحداث خلال فترة زمنية محددة من قبل المستخدم فقط.
للقيام بذلك، في بنية كتلة التحكم لنقل التقارير المخزنة وغير المخزنة، من الممكن تحديد فئات الأحداث، التي يجب مراقبة حدوثها، وعلى أساسها، كائنات البيانات فقط / سيتم تضمين السمات المتأثرة بهذه الأحداث في التقرير. يتم تمييز الفئات التالية من الأحداث:
- تغيير البيانات (dchg). عند تعيين هذا الخيار، سيتضمن التقرير فقط سمات البيانات التي تغيرت قيمها، أو كائنات البيانات التي تغيرت قيم سماتها فقط.
- تغيير سمة الجودة (qchg). من خلال تعيين هذا الخيار، سيتضمن التقرير فقط سمات الجودة التي تغيرت قيمها، أو كائنات البيانات التي تغيرت سمات الجودة فقط.
- تحديث البيانات (dupd). عند تعيين هذه المعلمة، سيتضمن التقرير فقط سمات البيانات التي تم تحديث قيمها، أو كائنات البيانات التي تم تحديث قيم سماتها فقط. نعني بالتحديث، على سبيل المثال، الحساب الدوري لمكون توافقي أو آخر وتسجيل قيمته الجديدة في سمة البيانات المقابلة. ومع ذلك، حتى إذا لم تتغير القيمة المستندة إلى نتائج الحساب للفترة الجديدة، فسيتم تضمين كائن البيانات أو سمة البيانات المقابلة في التقرير.
يمكنك أيضًا تكوين التقرير للإبلاغ عن مجموعة البيانات المراقبة بالكامل. يمكن إجراء مثل هذا النقل إما بمبادرة من الخادم (شرط السلامة) أو بمبادرة من العميل (استجواب عام). إذا تم إدخال إنشاء البيانات وفقًا لشرط التكامل، فسيحتاج المستخدم أيضًا إلى الإشارة إلى فترة إنشاء البيانات بواسطة الخادم. إذا تم إدخال توليد البيانات حسب شرط الاستفهام العام. سيقوم الخادم بإنشاء تقرير بجميع عناصر مجموعة البيانات عند استلام الأمر المقابل من العميل.
تتمتع آلية إرسال التقرير بمزايا مهمة مقارنة بطريقة الاستقصاء الدوري: يتم تقليل الحمل على شبكة المعلومات بشكل كبير، ويتم تقليل الحمل على معالج جهاز الخادم وجهاز العميل، ويتم التسليم السريع للرسائل حول الأحداث التي تحدث في النظام مضمون. ومع ذلك، من المهم ملاحظة أن جميع مزايا استخدام التقارير المخزنة وغير المخزنة لا يمكن تحقيقها إلا إذا تم تكوينها بشكل صحيح، الأمر الذي يتطلب بدوره مؤهلات عالية بما فيه الكفاية وخبرة واسعة من الموظفين الذين يقومون بإعداد المعدات.
بالإضافة إلى الخدمات الموضحة، يدعم بروتوكول MMS أيضًا نماذج التحكم في المعدات - تكوين ونقل سجلات الأحداث، بالإضافة إلى نقل الملفات، مما يسمح لك بنقل، على سبيل المثال، ملفات مخططات ذبذبات الطوارئ. تتطلب هذه الخدمات دراسة منفصلة. يعد بروتوكول MMS أحد البروتوكولات التي يمكن تخصيص الخدمات المجردة الموضحة في المعيار IEC 61850-7-2 لها. وفي الوقت نفسه، لن يؤثر ظهور بروتوكولات جديدة على النماذج التي وصفها المعيار، وبالتالي ضمان بقاء المعيار دون تغيير بمرور الوقت. لتعيين النماذج والخدمات لبروتوكول رسائل الوسائط المتعددة، يتم استخدام الفصل IEC 61850-8-1. يوفر بروتوكول MMS آليات مختلفة لقراءة البيانات من الأجهزة، بما في ذلك قراءة البيانات عند الطلب ونقل البيانات على شكل تقارير من الخادم إلى العميل. اعتمادًا على المهمة التي يتم حلها، يجب تحديد آلية نقل البيانات الصحيحة وإجراء إعداداتها المناسبة، مما سيسمح باستخدام المجموعة الكاملة من بروتوكولات الاتصال الخاصة بمعيار IEC 61850 بشكل فعال في منشأة الطاقة.

بروتوكول أوزة IEC 61850

يعد بروتوكول GOOSE، الموصوف في الفصل IEC 61850-8-1، واحدًا من أكثر البروتوكولات المعروفة على نطاق واسع والتي يوفرها معيار IEC 61850. يمكن ترجمة الاختصار GOOSE - حدث المحطة الفرعية العام الموجه للكائنات - حرفيًا على أنه "عام موجه للكائنات". حدث في محطة فرعية ". ومع ذلك، في الممارسة العملية، لا ينبغي أن نعلق أهمية كبيرة على الاسم الأصلي، لأنه لا يعطي أي فكرة عن البروتوكول نفسه. يعد فهم بروتوكول GOOSE أكثر ملاءمة كخدمة مصممة لتبادل الإشارات بين أجهزة حماية الترحيل في شكل رقمي.

توليد رسائل GOOSE

يحدد نموذج البيانات الخاص بالمعيار IEC 61850 أنه يجب تشكيل البيانات في مجموعات - مجموعة البيانات. تُستخدم مجموعات البيانات لتجميع البيانات التي سيتم إرسالها بواسطة الجهاز باستخدام آلية رسالة GOOSE. بعد ذلك، تحدد كتلة التحكم في إرسال GOOSE رابطًا لمجموعة البيانات التي تم إنشاؤها، وفي هذه الحالة يعرف الجهاز البيانات التي سيتم إرسالها. تجدر الإشارة إلى أنه ضمن رسالة GOOSE واحدة، يمكن إرسال قيمة واحدة (على سبيل المثال، إشارة بدء حماية التيار الزائد) وعدة قيم في وقت واحد (على سبيل المثال، إشارة البداية وإشارة حماية التيار الزائد، وما إلى ذلك). وفي الوقت نفسه، يمكن للجهاز المستقبل أن يستخرج من الحزمة البيانات التي يحتاجها فقط. تحتوي حزمة رسائل GOOSE المرسلة على جميع القيم الحالية لسمات البيانات المضمنة في مجموعة البيانات. عندما تتغير أي من قيم السمات، يبدأ الجهاز على الفور في إرسال رسالة GOOSE جديدة تحتوي على بيانات محدثة.

انتقال أوزة-رسائل

وفقًا للغرض منها، تهدف رسالة GOOSE إلى استبدال إرسال الإشارات المنفصلة عبر الشبكة التشغيلية الحالية. دعونا نفكر في المتطلبات المفروضة على بروتوكول نقل البيانات. لتطوير بديل لدوائر نقل الإشارة بين أجهزة حماية المرحلات، تم تحليل خصائص المعلومات المرسلة بين أجهزة حماية المرحلات عبر إشارات منفصلة:
- كمية صغيرة من المعلومات - يتم بالفعل نقل القيم "صحيح" و"خطأ" (أو "صفر" و"واحد") المنطقية بين المحطات الطرفية؛
- مطلوب سرعة عالية لنقل المعلومات - تؤثر معظم الإشارات المنفصلة المرسلة بين أجهزة حماية التتابع وأجهزة التشغيل الآلي بشكل مباشر أو غير مباشر على سرعة التخلص من الوضع غير الطبيعي، لذلك يجب أن يتم نقل الإشارة بأقل قدر من التأخير؛
- مطلوب احتمال كبير لتسليم الرسالة - لتنفيذ الوظائف الحيوية، مثل إصدار أمر بإيقاف تشغيل قاطع الدائرة من نظام حماية التتابع والأتمتة، وتبادل الإشارات بين حماية التتابع ومعدات التشغيل الآلي عند أداء الوظائف الموزعة، فمن الضروري لضمان التسليم المضمون للرسالة سواء في الوضع العادي لتشغيل شبكة نقل البيانات الرقمية أو في حالة فشلها على المدى القصير؛
- القدرة على إرسال الرسائل إلى عدة مستلمين في وقت واحد - عند تنفيذ بعض الوظائف الموزعة لحماية الترحيل والأتمتة، يلزم نقل البيانات من جهاز واحد إلى عدة أجهزة في وقت واحد؛
- من الضروري مراقبة سلامة قناة نقل البيانات - يتيح لك وجود وظيفة تشخيصية لحالة قناة نقل البيانات زيادة عامل التوفر أثناء إرسال الإشارة، وبالتالي زيادة موثوقية الوظيفة التي يتم إجراؤها مع الإرسال للرسالة المحددة.

أدت المتطلبات المقدمة إلى تطوير آلية رسائل GOOSE التي تلبي جميع المتطلبات. في دوائر نقل الإشارات التناظرية، يحدث التأخير الرئيسي في إرسال الإشارة بسبب وقت استجابة الخرج المنفصل للجهاز ووقت ترشيح الارتداد عند الإدخال المنفصل لجهاز الاستقبال. وقت انتشار الإشارة على طول الموصل قصير بالمقارنة.
وبالمثل، في شبكات البيانات الرقمية، لا ينجم التأخير الرئيسي عن إرسال الإشارة عبر الوسيط المادي، بل عن معالجتها داخل الجهاز. في نظرية شبكات نقل البيانات، من المعتاد تقسيم خدمات نقل البيانات وفقًا لمستويات نموذج OSI، كقاعدة عامة، نزولاً من "التطبيق"، أي مستوى عرض البيانات التطبيقية، إلى مستوى عرض البيانات التطبيقية. "المادي" أي مستوى التفاعل المادي للأجهزة. في العرض الكلاسيكي، يحتوي نموذج OSI على سبع طبقات فقط: المادية، وصلة البيانات، والشبكة، والنقل، والجلسة، والعرض التقديمي، والتطبيق. ومع ذلك، قد لا تحتوي البروتوكولات المنفذة على جميع الطبقات المحددة، أي أنه قد يتم تخطي بعض الطبقات.
يمكن توضيح آلية تشغيل نموذج OSI بوضوح باستخدام مثال نقل البيانات عند عرض صفحات الويب على الإنترنت على جهاز كمبيوتر شخصي. يتم نقل محتوى الصفحات إلى الإنترنت باستخدام HTTP (بروتوكول نقل النص التشعبي)، وهو بروتوكول على مستوى التطبيق. عادةً ما يتم نقل بيانات HTTP بواسطة بروتوكول النقل TCP (بروتوكول التحكم في الإرسال). يتم تغليف مقاطع بروتوكول TCP في حزم بروتوكول الشبكة، والتي تكون في هذه الحالة IP (بروتوكول الإنترنت). تشتمل حزم TCP على إطارات بروتوكول طبقة ارتباط Ethernet، والتي يمكن إرسالها باستخدام طبقات مادية مختلفة اعتمادًا على واجهة الشبكة. وبالتالي، فإن بيانات الصفحة التي يتم عرضها على الإنترنت تمر عبر أربعة مستويات من التحويل على الأقل عند تشكيل سلسلة من البتات على المستوى المادي، ثم نفس عدد خطوات التحويل العكسي. يؤدي هذا العدد من التحويلات إلى تأخيرات أثناء تكوين سلسلة من البتات لغرض إرسالها، وأثناء التحويل العكسي للحصول على البيانات المرسلة. وبناء على ذلك، لتقليل أوقات التأخير، ينبغي إبقاء عدد التحويلات عند الحد الأدنى. ولهذا السبب يتم تعيين البيانات عبر بروتوكول GOOSE (طبقة التطبيق) مباشرة إلى طبقة ارتباط البيانات - Ethernet، متجاوزة الطبقات الأخرى.
بشكل عام، يوفر الفصل IEC 61850-8-1 ملفي تعريف للاتصال يصفان جميع بروتوكولات نقل البيانات المنصوص عليها في المعيار:
- ملف تعريف "MMS"؛
- الملف الشخصي "بدون رسائل الوسائط المتعددة" (أي غير رسائل الوسائط المتعددة).
وبناء على ذلك، يمكن تنفيذ خدمات نقل البيانات باستخدام أحد الملفات الشخصية المحددة. يشير بروتوكول GOOSE (وكذلك بروتوكول القيم النموذجية) على وجه التحديد إلى الملف الشخصي الثاني. يعد استخدام مكدس "مختصر" مع أقل عدد ممكن من التحويلات طريقة مهمة، ولكنها ليست الوحيدة، لتسريع نقل البيانات. يساعد استخدام آليات تحديد أولويات البيانات أيضًا في تسريع نقل البيانات عبر بروتوكول GOOSE. وبالتالي، بالنسبة لبروتوكول GOOSE، يتم استخدام معرف إطار Ethernet منفصل - Ethertype، والذي من الواضح أن له أولوية أعلى مقارنة بحركة المرور الأخرى، على سبيل المثال، المنقولة باستخدام طبقة شبكة IP. بالإضافة إلى الآليات التي تمت مناقشتها أعلاه، يمكن أيضًا تزويد إطار رسالة Ethernet GOOSE بتسميات أولوية IEEE 802.1Q. بالإضافة إلى تسميات الشبكة المحلية الافتراضية لبروتوكول ISO/IEC 8802-3. تتيح لك هذه التسميات زيادة أولوية الإطارات عند معالجتها بواسطة محولات الشبكة. وستتم مناقشة آليات زيادة الأولوية هذه بمزيد من التفصيل في المنشورات اللاحقة.

يتيح لنا استخدام جميع الطرق المدروسة زيادة أولوية البيانات المرسلة عبر بروتوكول GOOSE بشكل كبير مقارنة بالبيانات الأخرى المرسلة عبر نفس الشبكة باستخدام بروتوكولات أخرى، وبالتالي تقليل التأخير عند معالجة البيانات داخل أجهزة مصادر البيانات وأجهزة الاستقبال، كما وكذلك عند معالجتها بواسطة محولات الشبكة.

إرسال المعلومات إلى عدة مستلمين

لمعالجة الإطارات على مستوى الارتباط، يتم استخدام العناوين الفعلية لأجهزة الشبكة - عناوين MAC. وفي الوقت نفسه، تسمح شبكة Ethernet بما يسمى بالمراسلة الجماعية (Multicast). في هذه الحالة، تتم الإشارة إلى عنوان البث المتعدد في حقل عنوان MAC للمستلم. بالنسبة لعمليات البث المتعدد باستخدام بروتوكول GOOSE، يتم استخدام نطاق معين من العناوين.

نطاق عناوين البث المتعدد لرسائل GOOSE

يتم إرسال الرسائل ذات القيمة "01" في الثماني بتات الأولى من العنوان إلى جميع الواجهات المادية على الشبكة، لذلك في الواقع لا يحتوي البث المتعدد على مستلمين ثابتين، وعنوان MAC الخاص به هو بالأحرى معرف للبث نفسه، ولا تشير مباشرة إلى متلقيها.

وبالتالي، يمكن استخدام عنوان MAC لرسالة GOOSE، على سبيل المثال، عند تنظيم تصفية الرسائل على محول الشبكة (تصفية MAC)، ويمكن أن يعمل العنوان المحدد أيضًا كمعرف يمكن تكوين أجهزة الاستقبال عليه.
وبالتالي، يمكن مقارنة إرسال رسائل GOOSE ببث الراديو: يتم بث الرسالة إلى جميع الأجهزة الموجودة على الشبكة، ولكن من أجل استقبال الرسالة ومعالجتها لاحقًا، يجب تكوين جهاز الاستقبال لتلقي هذه الرسالة.


نظام نقل الرسائل GOOSE

لا يسمح إرسال الرسائل إلى العديد من المستلمين في وضع البث المتعدد، بالإضافة إلى متطلبات معدلات نقل البيانات العالية، بتلقي تأكيدات التسليم من المستلمين عند إرسال رسائل GOOSE. قد يستغرق إجراء إرسال البيانات، وإنشاء إقرار بواسطة الجهاز المتلقي، واستلامها ومعالجتها بواسطة الجهاز المرسل، ثم إعادة إرسالها في حالة فشل المحاولة، وقتًا طويلاً، مما قد يؤدي إلى تأخيرات مفرطة في إرسال الإشارات الحرجة. وبدلاً من ذلك، تم تطبيق آلية خاصة لرسائل GOOSE لضمان احتمالية عالية لتسليم البيانات.

أولاً، في حالة عدم وجود تغييرات في سمات البيانات المرسلة، يتم إرسال الحزم التي تحتوي على رسائل GOOSE بشكل دوري خلال الفاصل الزمني المحدد من قبل المستخدم. يتيح لك النقل الدوري لرسائل GOOSE تشخيص شبكة المعلومات باستمرار. ينتظر الجهاز الذي تم تكوينه لتلقي رسالة وصوله على فترات زمنية محددة. إذا لم تصل الرسالة خلال فترة الانتظار، فيمكن للجهاز المستقبل توليد إشارة حول وجود خلل في شبكة المعلومات، وبالتالي إخطار المرسل بالمشاكل التي نشأت.
ثانيًا، عندما تتغير إحدى سمات مجموعة البيانات المرسلة، بغض النظر عن مقدار الوقت الذي انقضى منذ إرسال الرسالة السابقة، يتم إنشاء حزمة جديدة تحتوي على البيانات المحدثة. وبعد ذلك يتم تكرار إرسال هذه الحزمة عدة مرات مع الحد الأدنى من التأخير الزمني، ثم يزداد الفاصل الزمني بين الرسائل (إذا لم تكن هناك تغييرات في البيانات المرسلة) مرة أخرى إلى الحد الأقصى.


الفاصل الزمني بين إرسال رسائل GOOSE

ثالثًا، تحتوي حزمة رسائل GOOSE على عدة حقول عداد، والتي يمكن استخدامها أيضًا لمراقبة سلامة قناة الاتصال. تتضمن هذه العدادات، على سبيل المثال، عداد الإرسال الدوري (sqNum)، الذي تتراوح قيمته من 0 إلى 4,294,967,295 أو حتى تتغير البيانات المرسلة. مع كل تغيير في البيانات المرسلة في رسالة GOOSE، سيتم إعادة ضبط عداد sqNum، كما سيتم زيادة عداد آخر، stNum، بمقدار 1، ويتغير أيضًا بشكل دوري في النطاق من 0 إلى 4,294,967,295، وبالتالي، في حالة فقدان عدة حزم أثناء الإرسال، يمكن تتبع هذه الخسارة باستخدام عدادين محددين.

أخيرًا، رابعًا، من المهم أيضًا ملاحظة أن رسالة GOOSE، بالإضافة إلى قيمة الإشارة المنفصلة نفسها، قد تحتوي أيضًا على علامة جودتها، والتي تحدد فشلًا محددًا في جهاز مصدر المعلومات، سواء كانت المعلومات الجهاز المصدر في وضع الاختبار، وعدد من الأوضاع غير الطبيعية الأخرى. وبالتالي، يمكن لجهاز الاستقبال، قبل معالجة البيانات المستلمة وفقًا للخوارزميات المقدمة، التحقق من سمة الجودة هذه. وهذا يمكن أن يمنع التشغيل غير الصحيح لأجهزة استقبال المعلومات (على سبيل المثال، تشغيلها الخاطئ).
يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن بعض الآليات المضمنة لضمان موثوقية نقل البيانات، إذا تم استخدامها بشكل غير صحيح، يمكن أن تؤدي إلى تأثير سلبي. وبالتالي، إذا تم اختيار الفاصل الزمني الأقصى بين الرسائل قصيرًا جدًا، فسيزداد الحمل على الشبكة، على الرغم من أنه من وجهة نظر توفر قناة الاتصال، فإن تأثير تقليل الفاصل الزمني للإرسال سيكون ضئيلًا للغاية.
عندما تتغير سمات البيانات، يؤدي إرسال الحزم بأقل قدر من التأخير إلى زيادة الحمل على الشبكة (وضع "عاصفة المعلومات")، وهو ما قد يؤدي نظريًا إلى تأخير في نقل البيانات. هذا الوضع هو الأكثر تعقيدًا ويجب أن يؤخذ على النحو المحسوب عند تصميم شبكة المعلومات. ومع ذلك، ينبغي أن يكون مفهوما أن الحمل الأقصى قصير الأجل للغاية ويتم ملاحظة انخفاضه المتعدد، وفقًا لتجاربنا في المختبر لدراسة التوافق الوظيفي للأجهزة التي تعمل بموجب شروط معيار IEC 61850، على فترات زمنية تبلغ 10 مللي ثانية.

عند بناء أنظمة حماية التتابع بناءً على بروتوكول GOOSE، تتغير إجراءات تعديلها واختبارها. الآن تتكون مرحلة الإعداد من تنظيم شبكة Ethernet الخاصة بمنشأة الطاقة. والتي ستشمل جميع أجهزة حماية التتابع. الذي يتطلب تبادل البيانات. للتحقق من تكوين النظام وتمكينه وفقًا لمتطلبات المشروع، يصبح من الممكن استخدام جهاز كمبيوتر شخصي مزود ببرامج خاصة مثبتة مسبقًا (Wireshak، GOOSE Monitor، وما إلى ذلك) أو معدات اختبار خاصة تدعم بروتوكول GOOSE (PETOM 61850. أوميكرون سي إم سي). من المهم ملاحظة أنه يمكن إجراء جميع عمليات الفحص دون تعطيل الاتصالات المحددة مسبقًا بين المعدات الثانوية (أجهزة حماية المرحل، والمفاتيح، وما إلى ذلك)، نظرًا لأن تبادل البيانات يتم عبر شبكة Ethernet. عند تبادل الإشارات المنفصلة بين أجهزة حماية المرحل بالطريقة التقليدية (من خلال تطبيق الجهد على المدخلات المنفصلة لجهاز الاستقبال عند إغلاق جهة اتصال الإخراج لجهاز إرسال البيانات)، على العكس من ذلك، غالبًا ما يكون من الضروري قطع الاتصالات بين أجهزة حماية المرحل. المعدات الثانوية لإدراجها في دائرة منشآت الاختبار من أجل التحقق من صحة التوصيلات الكهربائية ونقل الإشارات المنفصلة المقابلة. وبالتالي، يوفر بروتوكول GOOSE مجموعة كاملة من التدابير التي تهدف إلى ضمان الخصائص الضرورية للسرعة والموثوقية عند إرسال الإشارات الحرجة. إن استخدام هذا البروتوكول مع التصميم الصحيح وتحديد المعلمات لشبكة المعلومات وأجهزة حماية التتابع يسمح، في بعض الحالات، بالتخلي عن استخدام الدوائر النحاسية لنقل الإشارات، مع ضمان المستوى المطلوب من الموثوقية والأداء.

#MMS، #GOOSE، #SV، #870-104، #حدث، #بروتوكول، #تبادل

هنا هو: بروتوكول MMS-1000 ضد فيروس نقص المناعة البشرية/الإيدز والأمراض الأخرى:

♦ خذ 3 قطرات من رسائل الوسائط المتعددة المنشطة، أضف العصير أو الماء وتناولها مرة واحدة كل ساعة، 8 ساعات متواصلة كل يوم لمدة 3 أسابيع.

♦ من الأفضل البدء بتناول نقطة أو نقطتين في الساعة خلال الساعات القليلة الأولى.

♦ بالنسبة لشخص مريض جداً، فمن الأفضل أن يبدأ بنصف قطرة في الساعة خلال الساعات القليلة الأولى.

♦ زيادة عدد القطرات في الساعة حسب قدرة المريض على تحملها على ألا تتجاوز 3 قطرات في الساعة.

♦ في حالة حدوث قيء أو إسهال، أوقف الجرعات كل ساعة حتى تختفي، ثم ابدأ مرة أخرى بجرعة أقل.

♦ في حالة الغثيان، قم بتقليل الجرعة على الفور، لكن طالما أن الغثيان محتمل، لا تتوقف عن تناول MMS.

يمكنك تناول جرعة MMS الخاصة بك بطريقتين. تأكد من القيام بذلك في كوب أو كوب نظيف وجاف.

1. استخدم محلول حامض الستريك بنسبة 50% وأضف قطرة واحدة لكل قطرة من رسائل الوسائط المتعددة. تحدث قليلاً، وانتظر 20 ثانية، وأضف نصف كوب من الماء أو العصير (الذي لا يحتوي على فيتامين سي التكميلي، ولكن يمكن استخدام فيتامين سي الطبيعي)، واشربه.

2. استخدم محلول حمض الستريك 10% (أو عصير الليمون أو عصير الليمون) وأضف 5 قطرات لكل قطرة من رسائل الوسائط المتعددة. رج الزجاجة قليلاً، وانتظر ثلاث دقائق، وأضف ربع كوب من الماء أو العصير (الذي لا يحتوي على فيتامين سي التكميلي، ولكن يمكن استخدام فيتامين سي الطبيعي)، واشربه.

لا تستخدم عصير البرتقال. يجب أن تكون معظم العصائر جيدة طالما أنها لا تحتوي على فيتامين سي. كما أن الماء المقوي مناسب أيضًا. عصير البرتقال وفيتامين C المضاف يمنعان تأثيرات رسائل الوسائط المتعددة.

إذا لم يكن لديك عصير أو لا ترغب في استخدام العصير، استخدم كوبًا كاملاً من الماء (8 أونصات) بدلاً من ذلك. لذلك لا ينبغي أن تكون قادرًا على تذوقه.

بروتوكول رسائل الوسائط المتعددة رقم 1000 ضد فيروس نقص المناعة البشرية/الإيدز

هذا البروتوكول مخصص لجميع حالات فيروس نقص المناعة البشرية/الإيدز والعديد من الأمراض الأخرى التي لا تشكل فيها حياة الشخص حاليًا تهديدًا وحيث لا يزال أمام الشخص أسابيع أو أشهر متبقية ولكنه سيصبح في النهاية مهددًا للحياة.

يعد بروتوكول MMS-1000 أيضًا إجراء تطهير فائقًا، وربما الأكثر فعالية حتى الآن. أصبح الأشخاص الذين أجروا هذا الإجراء أصحاء وسعداء في معظم الأحيان. عليك أن تكون هنا في Afriue لرؤيتها. بعد اكتمال البروتوكول 1000، يتمتع الأشخاص بصحة ممتازة. أعتقد أنه لا يمكنك العثور على طبيب واحد يمكنه القول إنهم ليسوا بصحة جيدة، وفي رأيي، غالبًا ما يكون الأشخاص الأصحاء سعداء. أتمنى حقاً أن تتمكن من رؤية هذا. إن نتائج هؤلاء الأشخاص تتجاوز بكثير النتائج التي يمكن أن يحققها أي برنامج لإزالة السموم أو الصيام رأيته. تم شفاء 800 شخص حتى يومنا هذا باختبار واحد فقط، بالإضافة إلى العديد من الاختبارات الأخرى حول العالم. تم اختبار العديد منهم في المستشفيات المحلية وجميعهم بصحة جيدة.