Більшість сучасних систем автоматизації та диспетчеризації представляють собою розгалужені комплекси, спроектовані під певні завдання, тип об'єкта, специфічний склад і особливості функціонування інженерного обладнання.
Питання обміну даними до сих пір не уніфіковано в достатній мірі. Нерідко АСДУ складаються з підсистем і устаткування від різних виробників, які керуються своїми стандартами і принципами обміну даними, реалізуючи ці принципи за допомогою корпоративних або вузькоспеціалізованих протоколів.
Тому значні масштаби, складний склад і архітектура сучасних систем автоматизації та диспетчеризації ставить перед фахівцями не менше складне завдання підбору протоколів, які могли б ефективно взаємодіяти в рамках однієї АСДУ і забезпечувати економію ресурсів без інтеграції додаткових пристроїв і ПО для інтерпретації сигналів, а також гарантувати надійний, захищений обмін даними між компонентами мереж і підсистем.
Огляд найбільш обговорюваних протоколів
Modbus: один з найбільш поширених, використовується практично у всіх сферах автоматизації (зокрема, для обліку витрат електроенергії, води, теплових ресурсів). Заснований на архітектурі «майстер-слейв», забезпечує передачу даних через послідовні інтерфейси RS 485/422/232, мережі TCP/IP. Переваги: доступність, простота, невисока вартість технології. Недоліки: не здатний усунути несумісність протоколів багатьох видів контрольного і облікового обладнання.
DLMS/COSEM: стек-орієнтований протокол на базі моделі OSI. Використовується в системах обліку і контролю витрат електрики, газу, води і тепла. Більше використовується в західних країнах. Переваги: гнучкість, можливість широкого вибору інтерфейсів передачі даних, автоматичне визначення моделі інтерфейсу, стандартизація функціоналу пристроїв, контрольований доступ до інформації, дає можливість впроваджувати уніфіковані драйвера, що забезпечують зв'язок між пристроями від різних виробників. Недоліки: не здатний подолати деякі обмеження щодо реалізації стандарту, які «прописані» виробниками, складність протоколу, невисока популярність серед вітчизняних виробників.
M BUS: також широко застосовується в сферах контролю та обліку витрат енергетичних, газових, теплових і водних ресурсів. Досить популярний на Заході і у вітчизняній сфері рішень для АСДУ. Архітектура шини – «майстер-слейв». Середовище функціонування телефонний кабель або кабель типу «кручена пара». Підтримує до 250 одиниць обладнання в мережі. Є спеціалізовані варіанти протоколу для бездротових мереж.
Переваги: будь-яка топологія мережі з урахуванням кручений пари, якісна передача даних від великої кількості пристроїв на відстань до декількох кілометрів, висока перешкодозахищеність, невисокі витрати на інтеграцію і експлуатацію, простота масштабування системи, криптозахист даних. Недоліки: невисока швидкість передачі даних, не регламентована інтерпретація даних відповідно до типів вимірювань і вимірювальним каналам, невеликий вибір відповідних пристроїв на вітчизняному ринку, мало довідкової і технічної інформації.
ГОСТ Р МЕК 60870-5: протокол застосовується, в основному, в системах телемеханіки та обліку енергоресурсів. Охоплює більшість рівнів мережевої взаємодії (від фізичного до прикладного). Шифрування даних, підтримка роботи зі стандартними мережами TCP/IP, використання «фізичного» інтерфейсу UART, швидкість – 300-9600 бод. Мінуси: обмежена підтримка протоколів в підсистемах вищих рівнів, невисока популярність серед виробників лічильників електроенергії, недостатня реалізація підтримки взаємодії обладнання з різними протоколами.
PLC (IEC 61344): стандарт, який використовується, в основному, в системах обліку і управління споживанням енергії, але може застосовуватися для витратомірів, обліку тепла, газу. Середовище функціонування – електричні мережі середньої і низької напруги. Основна перевага – підходить для побудови недорогих АСДУ побутового типу. Немає необхідності прокладки додаткових інформаційних кабелів, вся інформація може передаватися по електричному кабелю. Прості і швидкі пусконалагоджувальні роботи. До недоліків відноситься чутливість до якості кабельної силової лінії і її контактам, обмеженість набору даних, що передаються, неможливість узгодити пристрої з різними протоколами обміну даними.
Euridis: стандарт, обмежений територіально і функціонально. Використовується протокол тільки в сфері обліку електрики, в основному у Франції та Північній Африці. Середовище передачі – кручена пара. Для передачі в інших середовищах необхідні шлюзи. Довжина лінії – до 500 метрів, невелика кількість одиниць обладнання (до 100), швидкість передачі порівняно низька (до 1200 біт/с). Передача даних може бути асинхронною, полудуплексною, двобічною.
LonTalk від Echelon Corporation: призначений для контролю і управління механізмами в мережах з різними середовищами комунікації (кручена пара, електролінії, оптоволокно, радіочастоти), що входять в АСДУ різного складу і призначення («розумний будинок», транспортний контроль, промисловість, підсистеми освітлення, опалення, вентиляції, кондиціонування і так далі). Один з найбільш універсальних, багатозадачних і визнаних багатьма виробниками обладнання протоколів на базі техноплатформи LonWorks. Базується на специфікації за стандартом ANSI ANSI/CEA 709.1.
Принципи підбору протоколів
Основні вимоги до протоколів, що використовуються в системах автоматизації і диспетчеризації, були сформульовані ще в кінці вісімдесятих років минулого століття, і не втратили актуальність.
До таких вимог можна віднести:
- відкритість;
- доступність технічної інформації, систематизованої відповідно до моделі OSI/ISO;
- щонайменше 1200 адрес;
- першо-рівневий доступ до середовища обміну даними, логічна сегментація;
- функціонування в декількох середовищах передачі;
- післяподійне опитування;
- оптимальна стійкість;
- робота з телеграмами змінної довжини;
- «гаряче» підключення до мережі контролера;
- прогнозований мережевий обмін;
- механізми мережевої діагностики;
- віддалене програмування контролерів;
- максимальна функціональність і зручність ПО, для настройки та діагностики мереж.
З урахуванням різноманітності на сучасному ринку обладнання, що працює з різними протоколами, його ефективний підбір бачиться можливим тільки після вивчення технічних умов і всіх розрахунків, які здійснюються під час проектування, силами профільних фахівців в сфері організації систем автоматизації та диспетчеризації.
