IEC 60870-5 - IEC 60870-5

IEC 60870 parte 5 é um do conjunto de padrões IEC 60870 que define sistemas usados ​​para telecontrole ( controle de supervisão e aquisição de dados ) em engenharia elétrica e aplicações de automação de sistemas de energia . A Parte 5 fornece um perfil de comunicação para o envio de mensagens básicas de telecontrole entre dois sistemas, que usa circuitos de dados permanentes conectados diretamente entre os sistemas. O Comitê Técnico 57 da IEC (Grupo de Trabalho 03) desenvolveu um padrão de protocolo para telecontrole, teleproteção e telecomunicações associadas para sistemas de energia elétrica . O resultado deste trabalho é IEC 60870-5. Cinco documentos especificam a base IEC 60870-5:

  • Formatos de estrutura de transmissão IEC 60870-5-1
  • Serviços de transmissão de link de dados IEC 60870-5-2
  • IEC 60870-5-3 Estrutura Geral de Dados de Aplicação
  • Definição e codificação de elementos de informação IEC 60870-5-4
  • IEC 60870-5-5 Funções básicas de aplicação
  • Diretrizes IEC 60870-5-6 para testes de conformidade para os padrões complementares IEC 60870-5
  • IEC TS 60870-5-7 Extensões de segurança para os protocolos IEC 60870-5-101 e IEC 60870-5-104 (aplicando IEC 62351)

O Comitê Técnico IEC 57 também gerou padrões complementares:

  • Protocolos de transmissão IEC 60870-5-101 - padrões complementares especialmente para tarefas básicas de telecontrole
  • Protocolos de transmissão IEC 60870-5-102 - padrão complementar para a transmissão de totais integrados em sistemas de energia elétrica (este padrão não é amplamente utilizado)
  • Protocolos de transmissão IEC 60870-5-103 - padrão complementar para a interface informativa de equipamentos de proteção
  • Protocolos de transmissão IEC 60870-5-104 - Acesso à rede para IEC 60870-5-101 usando perfis de transporte padrão
  • Protocolos de transmissão IEC TS 60870-5-601 - casos de teste de conformidade para o padrão complementar IEC 60870-5-101
  • IEC TS 60870-5-604 casos de teste de conformidade para o padrão complementar IEC 60870-5-104

IEC 60870-5-101 / 102/103/104 são padrões complementares gerados para tarefas básicas de telecontrole, transmissão de totais integrados, troca de dados de equipamentos de proteção e acesso à rede de IEC101, respectivamente.

IEC 60870-5-101

IEC 60870-5-101 [IEC101] é um padrão para monitoramento de sistema de energia, controle e comunicações associadas para telecontrole, teleproteção e telecomunicações associadas para sistemas de energia elétrica. Isso é totalmente compatível com os padrões IEC 60870-5-1 a IEC 60870-5-5 e usa interface de canal de tele-controle serial assíncrona padrão entre DTE e DCE . O padrão é adequado para várias configurações, como ponto a ponto, estrela, multiponto, etc.

Recursos

  • Suporta modos de transferência de dados desequilibrado (apenas mensagem iniciada pelo mestre) e balanceado (pode ser iniciado pelo mestre / escravo).
  • O endereço do link e os endereços ASDU (Application Service Data Unit) são fornecidos para classificar a estação final e os diferentes segmentos na mesma.
  • Os dados são classificados em diferentes objetos de informação e cada objeto de informação é fornecido com um endereço específico.
  • Facilidade para classificar os dados em alta prioridade (classe 1) e baixa prioridade (classe 2) e transferir os mesmos usando mecanismos separados.
  • Possibilidade de classificar os dados em diferentes grupos (1-16) para obter os dados de acordo com o grupo, emitindo comandos de interrogação de grupo específico do mestre e obter dados em todos os grupos, emitindo uma interrogação geral.
  • Esquemas de atualização de dados cíclicos e espontâneos são fornecidos.
  • Facilidade para sincronização de tempo
  • Esquemas para transferência de arquivos - Exemplo: Os IEDs irão armazenar o arquivo do gravador de perturbações na memória, quando ocorrer uma perturbação elétrica no campo. Este arquivo pode ser recuperado através do protocolo IEC103 para análise de falhas

Formato de quadro

O formato de caractere do IEC 101 usa 1 bit de início, 1 bit de parada, 1 bit de paridade e 8 bits de dados. FT1.2 (definido em IEC 60870-5-1) é usado para formato de quadro de IEC 101 que é adequado para comunicação assíncrona com distância de Hamming de 4. Este usa 3 tipos de formatos de quadro - Quadro com ASDU de comprimento variável , Quadro com fixo comprimento e caractere único . Caractere único é usado para reconhecimentos, quadros de comprimento fixo são usados ​​para comandos e comprimentos variáveis ​​são usados ​​para enviar dados. Os detalhes do quadro de comprimento variável são fornecidos abaixo

Formato de quadro IEC 101, comprimento variável
Unidade de dados Nome Função
Quadro inicial Iniciar personagem Indica o início do quadro
Campo de comprimento ( * 2 ) Comprimento total do quadro
Iniciar personagem (repetir) Repita fornecida para confiabilidade
Campo de Controle Indica funções de controle como direção de mensagem
Endereço do link ( 0,1 ou 2 ) Normalmente usado como o endereço do dispositivo / estação
Identificador de Unidade de Dados Identificador de tipo Define o tipo de dados que contém formato específico de objetos de informação
Qualificador de Estrutura Variável Indica se o tipo contém vários objetos de informação ou não
COT ( 1 ou 2 ) Indica as causas das transmissões de dados, como espontâneas ou cíclicas
Endereço ASDU ( 1 ou 2 ) Denota segmentos separados e seu endereço dentro de um dispositivo
Objeto de Informação Endereço do objeto de informação ( 1 ou 2 ou 3 ) Fornece o endereço do elemento do objeto de informação
Elementos de informação (n) Contém detalhes do elemento de informação dependendo do tipo
Objeto de informação-2 -----
----- -----
Objeto de informação-m
Parar quadro Checksum Usado para verificações de erro
Parar Char Indica o fim de um quadro

Tipos suportados

  • Indicação única sem / com 24 / com carimbos de data / hora de 56 bits.
  • Indicação dupla sem / com 24 / com carimbos de data / hora de 56 bits.
  • Informações de posição da etapa sem / com 24 / com carimbos de data / hora de 56 bits.
  • Valor medido - normalizado, escalonado, ponto flutuante curto sem / com carimbos de data / hora.
  • Bitstring de 32 bits sem / com carimbos de data / hora.
  • Totais integrados (contadores) sem / com carimbos de data / hora.
  • Eventos compactados (início e disparo) de equipamentos de proteção
  • Comandos únicos
  • Comandos duplos
  • Regulando o comando de etapa
  • Comandos de ponto de ajuste de vários formatos de dados
  • Comandos bitstring
  • Comandos de interrogação
  • Comandos de sincronização de relógio e aquisição de atraso
  • Comandos de teste e redefinição

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IEC 60870-5-103

IEC 60870-5-103 [IEC103] é um padrão para controle do sistema de potência e comunicações associadas . Ele define um padrão complementar que permite a interoperabilidade entre os equipamentos de proteção e dispositivos de um sistema de controle em uma subestação. O dispositivo compatível com este padrão pode enviar as informações usando dois métodos de transferência de dados - usando as unidades de dados de serviço de aplicativo explicitamente especificadas (ASDU) ou usando serviços genéricos para a transmissão de todas as informações possíveis. O padrão oferece suporte a algumas funções de proteção específicas e fornece ao fornecedor a facilidade de incorporar suas próprias funções de proteção em intervalos de dados privados.

Formato de quadro

IEC 103 usa FT1.2 (definido em IEC 60870-5-1) para formato de quadro com opções de Quadro com comprimento variável , Quadro com comprimento fixo e caractere único semelhante ao IEC 101. Caractere único é usado para reconhecimentos, quadros de comprimento fixo são usado para comandos e comprimentos variáveis ​​são usados ​​para enviar dados. No entanto, o formato do quadro do IEC 103 difere do IEC 101 no endereço do objeto de informação que é dividido em tipo de função (ftype) e número de informação (inumber) no IEC 103. Também o IEC 103 pode ter apenas um único objeto de informação em um quadro, enquanto o IEC 101 pode têm vários objetos de informação. Muitos dos tamanhos de campo também são restritos no IEC 103. Os detalhes do quadro de comprimento variável são fornecidos abaixo

Formato de quadro IEC 103, comprimento variável
Unidade de dados Nome Função
Quadro inicial Iniciar personagem Indica o início do quadro
Campo de comprimento ( * 2 ) Comprimento total do quadro
Iniciar personagem (repetir) Repita fornecida para confiabilidade
Campo de Controle Indica funções de controle como direção de mensagem
Endereço do link ( 1 ou 2 ) Normalmente usado como o endereço do dispositivo / estação
Identificador de Unidade de Dados Identificador de tipo Define o tipo de dados que contém formato específico de objetos de informação
Qualificador de Estrutura Variável Indica se o tipo contém vários objetos de informação ou não
BERÇO Indica as causas das transmissões de dados, como espontâneas ou cíclicas
Endereço ASDU Denota segmentos separados e seu endereço dentro de um dispositivo
Objeto de Informação Tipo de Função Fornece o tipo de função do equipamento de proteção usado
Número de Informação Define o número da informação dentro de um determinado tipo de função
Elementos de informação (n) Contém detalhes do elemento de informação dependendo do tipo
Parar quadro Checksum Usado para verificações de erro
Parar Char Indica o fim de um quadro

Tipos Suportados

  • Tipo 1 - mensagem com marcação de tempo
  • Tipo 2 - mensagem com data e hora com tempo relativo
  • Tipo 3 - Medidas I
  • Tipo 4 - mensurandos com marcação de tempo e tempo relativo
  • Tipo 5 - Identificação
  • Tipo 6 - Sincronização de tempo
  • Tipo 7 - Início do interrogatório geral
  • Tipo 8 —- Término do interrogatório geral
  • Tipo 9 - Measurands II
  • Tipo 10 - dados genéricos
  • Tipo 11 - Identificação genérica
  • Tipo 23-31 - Usado para transferir arquivos de perturbação

IEC 60870-5-104

O protocolo IEC 60870-5-104 (IEC 104) é uma extensão do protocolo IEC 101 com as mudanças nos serviços de transporte, rede, link e camada física para se adequar ao acesso completo à rede. O padrão usa uma interface TCP / IP aberta para a rede para ter conectividade com a LAN ( Rede de área local ) e roteadores com instalações diferentes ( ISDN , X.25 , Frame relay etc.) podem ser usados ​​para se conectar à WAN ( Wide Area Rede ). A camada de aplicação da IEC 104 é preservada da mesma forma que a da IEC 101, com alguns dos tipos de dados e recursos não usados. Existem duas camadas de link separadas definidas no padrão, que é adequado para transferência de dados por Ethernet e linha serial (PPP - Protocolo Ponto a Ponto ). Os dados do campo de controle do IEC104 contêm vários tipos de mecanismos para o manuseio eficaz da sincronização de dados da rede.

A segurança do IEC 104, por design, provou ser problemática, como muitos dos outros protocolos SCADA desenvolvidos na mesma época. Embora o comitê técnico da IEC (TC) 57 tenha publicado um padrão de segurança IEC 62351 , que implementa encapsulamento de criptografia e monitoramento de rede em um esforço para enfrentar ataques como repetição de pacotes e man-in-the-middle. Infelizmente, devido ao aumento da complexidade e do custo, os proprietários do sistema estão relutantes em implantar isso em suas redes.

Referências

links externos