Dott. Davide Tamellini Ing. Vittorio Agostinelli. Automazione. AssoAutomazione

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1 La gestione dell IP dinamico in rete GPRS con utilizzo del protocollo IEC60870: il concetto di Plc Gprs Manager, nella comunicazione wireless con standard IEC, applicato alle reti idriche geograficamente distribuite. AssoAutomazione AssoAutomazione Associazione Associazione Italiana Italiana Automazione Automazione e Misura e Misura Dott. Davide Tamellini Ing. Vittorio Agostinelli L evoluzione "L'evoluzione del telecontrollo del al servizio al servizio dei processi dei processi idrici idrici" Ferrara, 19 maggio 2010

2 Gli ingredienti del telecontrollo

3 Le vie del telecontrollo sono finite Il telecontrollo sfrutta diversi mezzi fisici, ad ogni mezzo fisico possono essere associati distinti protocolli di comunicazione. Linea analogica GSM Comando e raccolta dati Ethernet GPRS PLC e reti fra dispositivi di controllo Strumenti di campo

4 Contesto applicativo. Gestione del ciclo idrico integrato. Necessità di ricorrere a tecnologia robusta ed affidabile utilizzando prodotti progettati per lavorare in ambito industriale (controllori a logica programmabile + web server), in luoghi non presidiati ed in condizioni critiche. Il centro e la periferia devono comunicare mediante protocolli standard quali modbus TCP e IEC (modulo web server) (specifica derivante dall utilizzatore finale).

5 Requisti dell applicazione Telecontrollo con protocollo IEC60870 su tecnologia GPRS. Protocollo standard che utilizza come mezzo fisico od un collegamento seriale o la rete ethernet si è scelto di utilizzare la rete ethernet. IEC permette di memorizzare i dati, in locale, sulla stazione remota in caso di interruzione della comunicazione per sincronizzarsi successivamente con il centro. Non essendo disponibile una rete ethernet cablata si è guardato ad una rete ethernet wireless tecnologia GPRS! GPRS permette di assegnare ai nodi remoti un indirizzo IP (dinamico) che cambia ad ogni istanza di connessione come rendere il sistema indipendente nella mappatura degli indirizzi IP? Approccio Plc Gprs Manager

6 Protocollo IEC e 104 Ethernet IEC TCP/IP RS 232 Web Server IEC RS232 Lo standard IEC descrive una suite dei protocolli di comunicazione atti a controllare i sistemi di energia elettrica. Funzionamento di base Il protocollo IEC definisce che i messaggi/valori devono essere inviati spontaneamente dall unità slave (controller) all unità master (PC) in caso di modifica. Non è previsto un meccanismo di polling. Dopo l instaurazione di una connessione, il master invia allo slave un comando di interrogazione generale per verificare lo stato attuale di tutte le variabili di processo. Da questo momento in poi lo slave controlla le variazioni delle variabili e le invia, se necessario al server.

7 Risoluzione IP dinamico GPRS Lo SCADA deve conoscere l indirizzo IP della stazione remota Staz.Remota 1 GPRS Comunicazione Staz. Remota N Metodo di risoluzione dell IP dinamico: IP fissi su VPN dedicata Dyndns (Dynamic Domanin Name System) PLC GPRS Manager

8 Schema funzionamento Plc Gprs Manager. GPRS Staz.Remota Negoziazione IP SERVER GPRS Gestore Telefonico Invio IP acquisito Invio dati spontanei ROUTER DSL con Indirizzo IP Fisso Plc Gprs Manager Mappatura Stazione 1 IP= IP= Stazione N IP= GPRS Scambio dati al bisogno Staz. Remota N Stazione 1 IP =

9 Funzionamento Plc Gprs Manager Accensione RTU Remota Accensione PLC GPRS MANAGER Accensione Runtime SCADA Richiesta IP al Server GPRS Attesa IP dalle RTU Remote Lettura mappa IP dal PLC GPRS MANAGER IP Ricevuto dal Server GPRS? SI NO NO NO Invio IP acquisito IP ricevuto da una RTU REMOTA? SI Mappatura Nuovo indirizzo IP nella mappa? SI Invio IP acquisito al PLC GPRS MANAGER Compila mappa indirizzi IP delle RTU REMOTE Assegna nuovo Indirizzo IP al Driver Attesa comunicazione dallo SCADA Scambio dati al bisogno Avvio comunicazione Con la RTU Remota

10 Risultato Plc Gprs Manager. GPRS Staz.Remota Comunicazione GPRS ROUTER DSL con Indirizzo IP Fisso Stazione 1 IP = Staz. Remota N Lo SCADA conoscendo l indirizzo IP delle stazioni remote, può indirizzare il Driver di comunicazione ( qualsiasi Driver TCPIP ) a comunicare direttamente con la stazione remota.

11 Caratteristiche Plc Gprs Manager No entità esterne. La mappatura degli indirizzi IP avviene nella stessa rete proprietaria, e non sono demandati a servizi esterni la risoluzione degli indirizzi IP. Pieno controllo su algoritmo risoluzione indirizzo IP. Programmazione standard. Il PLC GPRS MANAGER è un PLC e quindi si programma con linguaggio secondo lo standard IEC Librerie ready to use. Tecnologia industriale. Basato su tecnologia robusta ed affidabile grazie all utilizzo di prodotti progettati per lavorare in ambito industriale, in luoghi non presidiati ed in condizioni critiche. Comunicazione indirizzi IP standard. Le stazioni sono configurabili in modalità Modbus TCP Server e/o Client con scambio bidirezionale dei dati. L invio dell indirizzo IP avviene tramite protocollo ModbusTCP. Comunicazione SCADA standard. Lato SCADA è possibile utilizzare diversi protocolli su base TCP per instaurare la comunicazione con la stazione remota. Nell applicazione affrontata è stato utilizzato il protocollo standard IEC

12 Concetti base del protocollo IEC60870 Modello ISO-OSI per l IEC Il protocollo IEC60870 viene utilizzato a livello Application A livello Transport / Network / Link e Physical viene considerato come riferimento il TCP/IP

13 Peculiarità IEC Standard. Essendo uno standard, la definizione del protocollo è disponibile per implementazione. Permette la connessione a diversi dispositivi di diversi costruttori Gestione connessione. Meccanismi ben specificati e regolamentati permettono la gestione della connessione, e la procedura da tenere nel caso di perdita della comunicazione. Bufferizzazione dati. Le stazioni remote sono tenute a registrare gli eventi anche se sono sconnesse della stazione centrale. Banda trasmissione. Dopo la fase di instaurazione della comunicazione sarà la stazione remota ad inviare i dati a seconda dell esigenza; non è una procedura di polling, quindi il protocollo occupa una banda di trasmissione ridotta. Timestamp. Lo standard definisce che le informazioni possono essere bufferizzate e inviate alla stazione centrale con il Timestamp dell evento associato.

14 Conclusioni La gestione dell IP dinamico in rete GPRS con utilizzo del protocollo IEC60870: il concetto di Plc Gprs Manager, nella comunicazione wireless con standard IEC, applicato alle reti idriche geograficamente distribuite.

15 Ringraziamenti Vi ringraziamo per la cortese attenzione Coordinate relatori: Panasonic Electric Works Italia Sito Internet: Dott. Davide Tamellini Produc Manager Factroy Automation tel Ing. Vittorio Agostinelli Product Manager Factory Automation tel