Giao thức IEC 870-5-101 được Uỷ ban điện tử Quốc tế IEC (International Electrotechnical Commission) phát hành vào đầu của thập kỷ 90, Giao thức IEC 870-5-101 là một tiêu chuẩn cho các ứng dụng có sử dụng điều khiển xa và là giao thức truyền thông giữa các RTU, DCS, PLC với hệ thống trung tâm (Central Station) hoặc giữa các trung tâm điều khiển CC (Control Center) với nhau.
Giao thức IEC870-5-101 làm việc trên phương pháp truyền dị bộ, giao diện RS232/RS485. Giao thức này sử dụng 3 trong số 7 lớp của sơ đồ tham chiếu OSI.
7. Application
6. Presentation
5. Session
4. Transport
3. Network
2. Data Link
1. Physical
7. Application
1. Physical 2. Data Link
7 Layer 3 Layer
IEC870-5-101 sử dụng 3 trong số 7 lớp của sơ đồ tham chiếu OSI Not used
Not used
Not used
Not used
IEC 870-5-101 chứa tất cả các yếu tố cần thiết của giao thức để các nhà cung cấp có thể tạo ra các sản phẩm tương thích. Có thể mở rộng 870-5-101 bằng các tiêu chuẩn sau:
+ IEC 870-5-1:Transmission Frame Formats (Định dạng khung truyền).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
+ IEC 870-5-2: Data Link Transmission Services (Dịch vụ truyền dẫn kết nối DL).
+ IEC 870-5-3: General Structure Of Application Data (Tổng quan cơ cấu tổ chức của dữ liệu ứng dụng).
+ IEC 870-5-4: Definition And Coding Of Information Elements.
+ IEC 870-5-5: Basic Application Functions (Chức năng ứng dụng cơ bản).
Hiện nay ở Việt Nam IEC 870-5-101 được Tập đoàn điện lực chọn làm chuẩn giao thức kết nối hệ thống Scada trong toàn ngành. Ngoài ra một số dự án MiniScada của một số ngành công nghiệp chế biến, hóa dầu..cũng sử dụng giao thức IEC 870-5-101 làm chuẩn kết nối.
Giao thức IEC 870-5-101 sử dụng 3 khuôn dạng dữ liệu.
END 16H Frame độ dài thay đổi
3 frame dữ liệu của giao thức IEC870-5-101 Checksum
“
“
“
“
Link/ user Data A
A C Start 68H L L
Start 68H Start 68H
C A Checksum END 16H
Frame độ dài cố định E5H
Frame 1 byte
L=Trường địa chỉ từ 0 đến255
L bao gồm cả phân điều khiên C và địa chie A C trường điều khiển
A trường địa chỉ (Link)
Hình dưới mô tả frame tin phổ biến của frame tin IEC870-5-101.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
VARIABLE STRUCTURE QUALIFIER TYPE IDENTIFICATION
LINK ADDRESS CONTROL FIELD
LENGTH START CHARACTER (68H)
LENGTH START CHARACTER (68H)
CAUSE OF TRANSMISSION CAUSE OF TRANSMISSION COMMON ADDRESS OF ADSU COMMON ADDRESS OF ADSU INFORMATION OBJECT ADDRESS INFORMATION OBJECT ADDRESS INFORMATION OBJECT ADDRESS SET OF INFORMATION ELEMENTs
TIME TAG ms TIME TAG ms
TIME TAG min Res
IV
INFOMATION OBJECT n CHECKSUM STOP CHARACTER (16H) START
FRAME
DATA UNIT INDENTIFIER
INFORMATION OBJECT
STOP FRAME APPLICATION
SEVICE DATA UNIT
DATA UNIT TYPE
INFORMATION OBJECT IDENTIFIER
TIME TAG OF OBJECT
Optinal per system
Variable per ASDU
Frame tin phổ biến của giao thức IEC870-5-101
Giao Thức IEC870-5-103 (IEC 103)
Giao thức IEC870-5-103 cũng làm việc trên phương pháp truyền dị bộ, giao diện RS232/RS485.
IEC870-5-103 (IEC 103) là giao thức chuẩn qui định kết nối các thiết bị thuộc dây chuyền công nghệ sản xuất với các thiết bị đầu cuối. Tuy nhiên đối với các dây chuyền công nghệ sản xuất truyền thống, do không đủ thông minh (không có vi xử lý), nên thường các giao thức riêng của nhà sản xuất được sử dụng để ghép nối trực tiếp với thiết bị vào ra của RTU.
Giao Thức IEC870-5-104 (IEC 104)
Có thể nói IEC870-5-104 chính là IEC870-5-101 trên TCP/IP.
IEC870-5-104 (IEC 104) là một phần mở rộng của giao thức IEC 101 với những thay đổi trong dịch vụ vận tải, mạng, liên kết và lớp vật lý để phù hợp với truy cập mạng. Tiêu chuẩn này sử dụng một giao diện mở TCP/IP mạng có kết nối mạng LAN (Local Area Network) và bộ định tuyến với các cơ sở khác nhau (ISDN, X.25, Frame relay ...) có thể được sử dụng để kết nối WAN (Wide Area Network ). Lớp
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
ứng dụng của IEC 104 được sử dụng tương tự như của IEC 101 với một số loại dữ liệu và các thiết bị không được sử dụng. Có hai lớp liên kết riêng biệt quy định trong tiêu chuẩn, phù hợp cho truyền dữ liệu qua Ethernet & nối tiếp dòng (PPP - Point-to-Point Protocol). Việc kiểm soát dữ liệu của IEC104 có chứa các loại khác nhau của cơ chế xử lý hiệu quả của mạng lưới đồng bộ hóa dữ liệu.
Giao thức IEC870-5-104 làm việc trên phương pháp truyền đồng bộ, giao diện Ethernet.
Giao Thức ICCP và ELCOM90
Giao thức ICCP và ELCOM90 làm việc trên phương pháp truyền đồng bộ, giao diện Ethernet.
ICCP tiêng Anh nghĩa là Inter Control Center Protocol có nguôn gốc từ Mỹ. Ở mô hình OSI bao gồm 7 lớp. Các ứng dụng SCADA tương ứng với mức 7. Kết nối dữ liệu giữa các Trung tâm điều hành vượt ra ngoài 7 lớp của mô hình OSI. Người ta thường nói ICCP là lớp thứ 8, có nghĩa là ứng dụng của ứng dụng.
ELCOM90 là giao thức tương đương như ICCP nhưng có xuất sứ từ Thụy điển.
Ngành điện Việt nam (EVN) qui định ICCP là giao thức chuẩn sử dụng để liên kết giữa các Trung tâm điều hành.
2.7.5 Giao thức TCP/IP
(TCP/IP - Transmission Control Protocol/ Internet Protocol)
TCP/IP là bộ giao thức cho phép kết nối các hệ thống mạng không đồng nhất với nhau. Ngày nay, TCP/IP được sử dụng rộng rãi trong các mạng cục bộ cũng như trên mạng Internet toàn cầu.
TCP/IP được xem là giản lược của mô hình tham chiếu OSI với bốn tầng như sau:
− Tầng liên kết mạng (Network Access Layer)
− Tầng Internet (Internet Layer)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
− Tầng giao vận (Host-to-Host Transport Layer)
− Tầng ứng dụng (Application Layer)
Hình 2-18: Kiến trúc TCP/IP
� Tầng liên kết:
Tầng liên kết (còn được gọi là tầng liên kết dữ liệu hay là tầng giao tiếp mạng) là tầng thấp nhất trong mô hình TCP/IP, bao gồm các thiết bị giao tiếp mạng và chương trình cung cấp các thông tin cần thiết để có thể hoạt động, truy nhập đường truyền vật lý qua thiết bị giao tiếp mạng đó.
� Tầng Internet:
Tầng Internet (còn gọi là tầng mạng) xử lý quá trình truyền gói tin trên mạng. Các giao thức của tầng này bao gồm: IP (Internet Protocol), ICMP (Internet Control Message Protocol), IGMP (Internet Group Messages Protocol).
� Tầng giao vận:
Tầng giao vận phụ trách luồng dữ liệu giữa hai trạm thực hiện các ứng dụng của tầng trên. Tầng này có hai giao thức chính: TCP (Transmission Control Protocol) và UDP (User Datagram Protocol)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
TCP cung cấp một luồng dữ liệu tin cậy giữa hai trạm, nó sử dụng các cơ chế như chia nhỏ các gói tin của tầng trên thành các gói tin có kích thước thích hợp cho tầng mạng bên dưới, báo nhận gói tin,đặt hạn chế thời gian time-out để đảm bảo bên nhận biết được các gói tin đã gửi đi. Do tầng này đảm bảo tính tin cậy, tầng trên sẽ không cần quan tâm đến nữa.
UDP cung cấp một dịch vụ đơn giản hơn cho tầng ứng dụng. Nó chỉ gửi các gói dữ liệu từ trạm này tới trạm kia mà không đảm bảo các gói tin đến được tới đích. Các cơ chế đảm bảo độ tin cậy cần được thực hiện bởi tầng trên.
� Tầng ứng dụng:
Tầng ứng dụng là tầng trên cùng của mô hình TCP/IP bao gồm các tiến trình và các ứng dụng cung cấp cho người sử dụng để truy cập mạng. Có rất nhiều ứng dụng được cung cấp trong tầng này, mà phổ biến là: Telnet: sử dụng trong việc truy cập mạng từ xa, FTP (File Transfer Protocol): dịch vụ truyền tệp, Email: dịch vụ thư tín điện tử, WWW (World Wide Web).
Hình 2-19: Quá trình đóng/mở gói dữ liệu trong TCP/IP
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Cũng tương tự như trong mô hình OSI, khi truyền dữ liệu, quá trình tiến hành từ tầng trên xuống tầng dưới, qua mỗi tầng dữ liệu được thêm vào một thông tin điều khiển được gọi là phần header. Khi nhận dữ liệu thì quá trình xảy ra ngược lại, dữ liệu được truyền từ tầng dưới lên và qua mỗi tầng thì phần header tương ứng được lấy đi và khi đến tầng trên cùng thì dữ liệu không còn phần header nữa. Hình vẽ 2.16 cho ta thấy lược đồ dữ liệu qua các tầng.
− Trong tầng ứng dụng dữ liệu là các luồng được gọi là stream.
− Trong tầng giao vận, đơn vị dữ liệu mà TCP gửi xuống tầng dưới gọi là TCP segment.
− Trong tầng mạng, dữ liệu mà IP gửi tới tầng dưới được gọi là IP datagram.
− Trong tầng liên kết, dữ liệu được truyền đi gọi là frame.