Giới thiệu

Đây là tài liệu sơ lược dành cho những người muốn hiểu nhanh về DNP3 mà không cần phải tìm hiểu các chi tiết tẻ nhạt của một đặc điểm kỹ thuật phức tạp. Cách viết mang tính thân mật và cá nhân.

Vì vậy, chúng ta hãy bắt đầu với việc tìm hiểu DNP là giao thức gì. Nói chung, các giao thức xác định các quy tắc mà các thiết bị nói chuyện với nhau và DNP3 là một giao thức để truyền dữ liệu từ điểm A đến điểm B bằng cách sử dụng giao tiếp Serial và IP. Nó đã được sử dụng chủ yếu bởi các công ty cung cấp các dịch vụ tiện ích thiết yếu như điện và nước, nhưng nó hoạt động tốt cho các khu vực khác.

Một công ty điện lực điển hình có thể có một trung tâm vận hành chung giám sát tất cả các thiết bị tại mỗi trạm biến áp của nó. Trong trung tâm điều hành, một máy tính mạnh lưu trữ tất cả dữ liệu đến và hiển thị hệ thống cho người vận hành. Các trạm biến áp có nhiều thiết bị cần giám sát (Cầu dao có mở hay đóng?), Cảm biến dòng điện (Dòng điện chạy bao nhiêu ampe?) Và bộ chuyển đổi điện áp (Điện thế đường dây là bao nhiêu?). Đó chỉ là 1 số ví dụ về thông số cần thu thập; một Trung tâm cần thu thập và giám sát nhiều tham số hơn thế, quá nhiều để thảo luận ở đây. Nhân viên vận hành thường cần điều khiển các phần của lưới điện. Máy tính được đặt trong các trạm biến áp để thu thập dữ liệu để truyền đến trạm chủ trong trung tâm điều hành.

DNP3 sử dụng thuật ngữ "Outstation" để biểu thị các Các thiết bị Slave tìm thấy ở tại Site. Thuật ngữ "Master" được sử dụng cho các máy tính trong trung tâm điều khiển để đọc dữ liệu từ các DNP Outstation.

DNP3 cung cấp các quy tắc cho các thiết bị từ xa và máy tính Server giao tiếp dữ liệu và điều khiển các lệnh. DNP3 là một giao thức không độc quyền có sẵn cho bất kỳ ai bằng cách truy cập trang web www.dnp.org. Chỉ một khoản phí nhỏ được tính cho tài liệu, nhưng nếu không thì nó có sẵn trên toàn thế giới mà không có hạn chế. Điều này có nghĩa là khách hàng có thể mua thiết bị cho trạm chính và trạm ngoài từ bất kỳ nhà sản xuất nào và được đảm bảo rằng chúng sẽ trò chuyện với nhau một cách đáng tin cậy. Các nhà cung cấp cạnh tranh dựa trên các yếu tố về tính năng, chi phí và chất lượng của thiết bị máy tính của họ thay vì ai có giao thức tốt nhất. Các tiện ích không bị ràng buộc với một nhà sản xuất nào.

Những thiết bị giao tiếp với nhau về cái gì? Máy tính trạm (Outstation) thu thập dữ liệu để truyền đến máy chủ (Master)

• Dữ liệu đầu vào nhị phân hữu ích để giám sát các thiết bị hai theo hai trạng thái. Ví dụ, một cầu dao đang đóng hoặc mở; một báo động áp suất đường ống cho thấy bình thường hoặc quá mức.
• Dữ liệu đầu vào tương tự truyền tải điện áp, dòng điện, công suất, mực nước hồ chứa và nhiệt độ.
• Đếm dữ liệu đầu vào báo cáo năng lượng theo Kwh hoặc thể tích chất lỏng.
• Các tệp chứa dữ liệu cấu hình.

The master station đưa ra các lệnh điều khiển có dạng: 

• Đóng hoặc ngắt cầu dao, khởi động hoặc dừng động cơ, và mở hoặc đóng van.
• Giá trị đầu ra tương tự để đặt áp suất điều chỉnh hoặc mức điện áp mong muốn.

Các thông tin khác mà thiết bị giao tiếp với nhau qua DNP là về đồng bộ thời gian và ngày tháng, gửi dữ liệu dạng historical hoặc logged, waveform .v.v.

Tại sao là DNP3?

DNP3 được thiết kế để tối ưu hóa việc truyền thông tin thu thập dữ liệu và các lệnh điều khiển từ thiết bị này đến thiết bị khác. Nó không phải là một giao thức có mục đích chung như những giao thức được tìm thấy trên Internet để truyền email, HTTP , truy vấn SQL, tệp đa phương tiện và các tệp lớn mà nó dành cho các ứng dụng SCADA trong ngành điện lực.

Master and Outstation Databases

Hình 1 cho thấy mối quan hệ giữa trạm chủ Master và cung cấp một cái nhìn đơn giản về cơ sở dữ liệu và các quy trình liên quan. Trạm Master ở phía bên trái, và Trạm tớ Outstation ở phía bên phải của hình 1.

Hình 1

Các ô dữ liệu nằm chồng lên nhau ở trạm  outstation đại diện cho các dữ liệu được lưu trong đó, kèm theo các trạng thái output. Nhiều kiểu biến dữ liệu khác nhau được biểu diễn trong một mảng. Một mảng các giá trị đầu vào nhị phân đại diện cho trạng thái của các thiết bị On/off vật lý hoặc logic. Các giá trị trong mảng Analog Input đại diện cho các đại lượng đầu vào đo lường hoặc tính toán tại trạm Outstation.. Mảng counters đại diện cho các biến đếm counter, ví dụ Kwh, nó sẽ đém tăng lên từng đơn vị khi đạt đến giá trị lớn nhất sẽ reset về không và đếm tiếp. Các tín hiệu điều khiển output được tổ chức vào 1 mảng đại diện cho các mức logic On/Off vật lý, raise-lower và trip-close points. Cuối cùng, mảng các đầu ra tương tự đại diện cho các đại lượng tương tự vật lý hoặc logic, chẳng hạn như các đại lượng được sử dụng cho các điểm đặt setpoints.