zenon IEC 60870 Treiber

Der zenon IEC 870 Treiber unterstützt sowohl IEC 60870-5-101 (seriell) als auch IEC 60870-5-104 (TCP/IP) Verbindungen. In Kombination mit den ebenso erhältlichen zenon Treibern für IEC 61850 und DNP3 ermöglicht der IEC870 Treiber flexible Integration diverser Anlagen im Energiebereich.

Insbesondere im Energiebereich hat sich seit einigen Jahren ein Protokollstandard durchgesetzt, welcher im Segment der Schutz- und Stationsleittechnik als „Must“ gilt und quasi von allen Komponentenherstellern unterstützt wird. Es handelt sich hierbei um den 1995 von der IEC verabschiedeten internationalen Standard 60870-5-101 für serielle Kommunikation bzw. den 2000 verabschiedeten internationale Standard 60870-5-104 für Kommunikation über TCP/IP.

Beide Protokolle sind auf OSI-Schicht 7 (Application) identisch, d.h. beinhalten den gleichen Nutzdatenaufbau und unterscheiden sich nur physikbedingt in der Implementierung der  OSISchichten 1 bis 4 (Physical – Transport).

Daher war es ein Leichtes, unter Zuhilfenahme einer modularen Treiberarchitektur im zenon IEC870-Treiber sowohl die serielle  Kommunikationsphysik (-101) als auch die Unterstützung für TCP/IP-Netzwerke (-104) zu implementieren ohne im eigentlichen Nutzdaten- und Logikhandling in irgendeiner Form Rücksicht auf die Physik nehmen zu müssen.

Grundlegende Funktion von IEC870

Der Protokoll IEC 60870-5-10x ist so konzipiert, dass Meldungen und Messwerte spontan bei Änderung von Slave (Steuerung) zum Master (PC) übertragen werden, d.h. es kommt kein Polling-Verfahren zum Einsatz. Nach dem Aufbau der Verbindung sendet der Master eine so genannte Generalabfrage („general interrogation command“) zum Slave, um den Aktualzustand aller Datenpunkte zu erhalten. Ab diesem Zeitpunkt überwacht der Slave alle Datenpunkte auf  Änderung und sendet nur mehr bei Bedarf. Der Master sendet nur Befehle und Sollwertänderungen zum Slave und verhält sich ansonsten passiv.

Weitere Besonderheit des Protokolls ist, dass eine An- bzw. Abmeldung von Datenpunkten nicht vorgesehen ist, d.h. eine Generalabfrage bewirkt immer das Senden des gesamten Prozessabbildes des Slaves zum Master und auch die Änderungsüberwachung wirkt immer auf alle Datenpunkte.

Adressierungsschema

Das Protokoll unterscheidet grundlegend nach verschiedenen Datenpunkttypen. Insbesondere ist auffällig, dass dabei zwischen read-only und writeonly Datenpunkten unterschieden wird. Es ist also eine z.B. Meldung immer read-only und ein Befehl immer write-only. Es existieren wie in üblichen SPSSteuerungen keine Datenpunkte, die gelesen und geschrieben werden können.

Von der Adressierung werden 3 Stufen unterschieden.

Auf oberster Stufe steht die Hardwareadresse, d.h. die „Link address“ bei serieller Kommunikation bzw. die IP-Adresse bei TCP/IP. Die nächste Stufe stellt die Sektoradresse dar. Sie dient üblicherweise dazu, hinter einer  physikalischen Schnittstelle mehrere unabhängige „Geräte“ unter zu bringen. Diese Sektoradresse wird im Protokoll als „common address“ (COA) bezeichnet. Jeder Sektor hat nun seine Datenpunktliste. Die Datenpunkte werden über die „information object address“ (IOA) identifiziert.

Um einen spezifischen Datenpunkt anzusprechen sind also vier Informationen notwendig: Hardwareadresse, Datenpunkttyp, COA und IOA. (Beispiel: „(192.168.0.100) T01 1.123“ bezeichnet die Einzelmeldung 123 auf Sektor 1 im Gerät 192.168.0.100)

Projektierung

In zenon läuft die Projektierung des IEC870-Treiber so ab, dass als erstes im Treiber alle  Verbindungen eingerichtet werden. Dazu müssen für jede Verbindung die spezifischen Protokollparameter eingestellt werden. Diese umfassen z.B. die Teilnehmeradresse, die Anzahl der Bytes in COA und IOA und die Länge der Übertragungsursache (COT). Danach werden auf jeder Verbindung die dahinter liegenden Sektoren definiert.

Diese Information benötigt der Treiber, um überhaupt eine Verbindung einschließlich Generalabfrage aufbauen zu können. Im zweiten Schritt können im Editor über die Onlineimport-Funktionalität von jeder Steuerung alle lesbaren Datenpunkte ausgelesen und automatisch als zenon-Variable angelegt werden. Im dritten Schritt werden dann die schreibbaren Datenpunkte in konventioneller Art als Variable angelegt.

Diagnose

Der IEC870-Treiber unterstützt umfangreiche Diagnose- und Protokollfunktionalität. In der Treiberkonfiguration kann die Detailstufe der Protokollierung gewählt werden, welche dann bestimmt, ob nur Basisinformation oder bis hinunter auf Byte-Ebene protokolliert werden soll.  Die übliche Fehlerprotokollierung wie in allen zenon-Treibern ist natürlich darüber hinaus  immer vorhanden.