DAPserver — подстанционный сервер нового поколения

Что такое вторичные системы на энергообъектах? Это множество устройств, произведенных разными вендорами, огромное количество коммуникационных протоколов и всего один АРМ, например, удаленный. Стратегическое решение проблемы большого разнообразия протоколов, применяемых на энергообъекте, кроется в использовании IEC 61850.

А пока он неторопливо внедряется, требуется более рациональный подход, чем переоборудовать подстанцию, затрачивая миллионы и миллионы. Цель ясна: требуется устройство, которое умеет общаться на всех «языках», выдерживает экстремальные климатические условия, способно выбирать из многообразия информации самую важную, требуемую пользователем (заказчиком) и обеспечивать легкий удаленный доступ к этой информации.

Как вы уже догадались, речь идет о подстанционном сервере. В рубрике «Тест-Драйв» сервер с поддержкой IEC 61850, что делает его еще интереснее.

Разбираем, исследуем, тест-драйвим – DAPserver от компании Alstom!

Внешний вид

Я бы назвал данный сервер «серым кардиналом». По факту, это промышленный компьютер с пассивным охлаждением, о чем говорит бесшумность работы и радиатор. Из коммуникационных интерфейсов он имеет:

  • 6 портов RJ-45;
  • 2 порта RS-232;
  • 8 портов RS-232/422/485;
  • VGA;
  • USB.

Вся архитектура выстроена на базе операционной системы Linux, к серверу можно подключить монитор, мышь и клавиатуру, но разложить косынку не выйдет, так как по запуску сразу открывается HMI, отражающий структуру энергообъекта. Спарамметрировать «напрямую» также не получится – требуется специализированное программное обеспечение.

рисунок 1- внешний вид
Рис.1. Внешний вид устройства

Возможностей большое разнообразие, но выделю те, которые, на мой взгляд, показались основными:

  1. Преобразование протоколов передачи данных – гибкость в выборе устройств для энергообъекта;
  2. Концентрация и распределение данных – один сервер может раздавать требуемую информацию на несколько SCADA-систем (удаленным АРМам), кроме того, позволяет реализовывать различные вычислительные и логические операции;
  3. Интегрированный Web-сервер;
  4. Поддержка IEC 61850 (в части приема GOOSE).

Разумеется, это не все преимущества. Есть функции дистанционного обслуживания и диагностики, возможность организации виртуального доступа к устройствам, программируемая логика, возможности анализа протокола.

рисунок 2- Интерфейсы устройства
Рис. 2. Интерфейсы устройства

С точки зрения монтажа, можно предъявить обоснованную претензию. Вообще, форм-фактор – слабое место в продуктах Alstom. В сервер, который попал к нам на тест-драйв, как видно из фотографий, просто так в 19 дюймовую стойку не смонтируешь, так как требуется дополнительный комплект Advantech для установки устройства в 19” стойку. Пытаться сделать самостоятельно кожух для установки я бы не рекомендовал, так как может пострадать теплообмен. В данной ситуации можно сослаться на то, что DAPserver представлен во множестве форм-факторов, даже в виде платы, однако, хотелось бы посмотреть методику установки данного устройства.

Сетевой интерфейс

Шесть портов Ethernet могут быть настроены отдельно или независимо. Можно сказать, что устройство может работать, как в 6 разных сетях, так и в одной, все зависит от ваших пожеланий и их настройки (рис. 3).

рисунок 3-Конфигурация сетевых параметров сервера
Рис. 3. Конфигурация сетевых параметров сервера

Как только мы начали работать с данным устройством, к нашему удивлению, настройка коммуникаций оказалась очень чувствительна к действиям пользователя, что привело к выходу из строя всех портов на программном уровне. Парамметрирование терминала возможно только через Ethernet, поэтому спасение нашлось в переработке основного ядра Linux, залитого в сервер. Спасибо, инженеры Alstom!

В части коммуникаций DAPserver обладает функцией V-port. Фактически, устройство может выступать шлюзом на разделе нескольких локальных сетей и перенаправлять данные. Мне видятся в этом решении предпосылки к организации кибербезопасности в виде разделения верхнего уровня и нижнего через маршрутизатор, тем более, что у устройства есть Брандмауэр, однако, это еще не все возможности данной функции. Формально Alstom позиционирует эту функцию, как возможность доступа к устройствам предыдущих поколений без их замены с использованием сети Ethernet. Грубо говоря, есть терминал с последовательным протоколом и специализированное программное обеспечение для работы с ним. Пользователь хочет уйти от последовательной связи и использовать Ethernet, но при этом не трогать само устройство и ПО. В этом случае может помочь функция V-port.

Идеология устройства

Программная и функциональная архитектуры устройства строятся по принципу цветка. Основное ядро – Linux, выступающее серединой архитектуры, окружается лепестками из различных приложений. Приложения соответственно могут быть любыми, которые предлагает производитель  и благодаря такой архитектуре Alstom смог просто организовать поддержку IEC 61850, просто добавив один «лепесток».

Чем управлять?

Для управления таким навороченным устройством потребуется не простой софт, думал я, да и до сих пор так думаю. В рамках установки программных компонентов пользователь получает не 1 конфигуратор, а целых 3 программы: DAPstudio, DAPview, DAPvport.

Основная программа, с которой мы максимально много работали, DAPstudio – конфигуратор. DAPvport, как мы обсуждали с вами выше, отдельная программа для настройки портов с целью обеспечения последовательного подключения от удаленного компьютера к различным устройствам. DAPview – то что нужно, если вы хотите организовать SCADA на базе «тонкого клиента». С помощью данной программы вы подключаетесь к HMI, сконфигурированному на сервере и фактически всю вычислительную нагрузку переносите на него, используя простой компьютер.

DAPstudio – инструмент интегратора!

При запуске ПО, как обычно, требуется создать проект, этот шаг мы пропустим. Рабочий интерфейс сегментирован для удобства настройки (рис. 4). Можно сказать, перенос архитектуры лепестков на визуальное восприятие. Каждое приложение – один лепесток.

рисунок 4-Внений вид DAPstudio
Рис. 4. Внений вид DAPstudio

Это удобно, если ставить целью настроить что-то конкретное, потому что всегда можно найти требуемый пункт в меню.

Теперь о каждом разделе по порядку.

Device Information – раздел, позволяющий задать точные параметры DAPserver и проверить его состояние.

На рисунке 5 приведены общие параметры устройства.

рисунок 5-Древо параметров устройства
Рис. 5. Древо параметров устройства

Для корректной работы устройства необходимо проверить и настроить основные параметры – раздел Properties (рис. 6).

рисунок 6-Параметры раздела Properties
Рис. 6. Параметры раздела Properties

Один из основных параметров – выбор модели устройства, с которым ведется работа.

Три следующих раздела Pseudo Point на рисунке 7, Partner CPU Pseudo Point и Annunciator Wizard Pseudo Point – псевдо-точки, отражающие основные параметры устройства, его состояние в реальном времени, при условии организованного соединения с сервером.

рисунок 7-Псевдо-точки
Рис. 7. Псевдо-точки

Такие таблицы в большей степени представлены в ПО для настройки сервера. На мой взгляд, они достаточно нагружены, причем каждый раздел, например, Pseudo Point содержит в себе несколько подразделов: Basic Information, Database, Calculation, Value.

Учитывая, что исследуемое устройство в рамках тест-драйва сложное, как внутри, так и по выполняемым функциям, представить другое решение в части визуализации информации с непривычки сложно, однако, разобраться, что и где проблемно: плата за богатый функционал.

Приложение клиента (Client Application) предназначено для привязки управляемых и контролируемых устройств на энергообъекте. Сразу стоит отметить, большой выбор протоколов, поддерживаемых устройством, о чем мы уже говорили ранее (рис. 8).

рисунок 8-Коммуникационные протоколы в разделе «Приложение клиента»
Рис. 8. Коммуникационные протоколы в разделе «Приложение клиента»

В рамках работы с IEC 61850 сразу хочется отметить два протокола: GOOSE и IEC 61850. Да, данный сервер способен принимать информацию посредством GOOSE-сообщений, что лично я вижу впервые в устройствах с таким назначением. Протокол IEC 61850 позволяет опрашивать устройства и управлять ими по MMS.

Наш тест-драйв будет посвящен работе именно с этими коммуникационными протоколами, но об этом чуть позже, сейчас разберемся с остальными приложениями ПО.

Приложение сервера (Server Application) позволяет серверу передавать данные на еще более верхний уровень. Фактически, вы можете поставить по одному серверу на класс напряжения на вашем энергообъекте и еще один центральный сервер для сбора информации и передачи её в АРМ, который, кстати, также можно организовать на базе данного устройства.

Возможные протоколы, по которым вы сможете «опросить» DAPserver, приведены на рисунке 9.

рисунок 9-Коммуникационные протоколы в разделе «Приложение сервера»
Рис. 9. Коммуникационные протоколы в разделе «Приложение сервера»

Следующее приложение позволяет заблаговременно подготовиться к реализации проекта в поле. Речь идет о Device Library. Как следует из названия, в данном приложении можно отдельно описать все устройства, которые входят в ваш проект и далее использовать их в других приложениях.

В сервер уже заложена большая библиотека устройств, которая пополняется с каждым обновлением (рис. 10).

рисунок 10-Библиотека устройств
Рис. 10. Библиотека устройств

Для создания своего устройства, вам достаточно указать вендора, модель, выбрать протокол, по которому будет осуществляться коммуникация, а также выбрать данные, с которыми вы будете работать посредством сервера.

Это могут быть состояния аналоговых и дискретных входов и выходов, различные события (изменения состояния устройства), также доступны счетчики. Как отдельная опция, вы можете задать картинку для устройства.

Из данной библиотеки можно переносить устройства только в приложение клиента.

Vport Application – приложение, которое позволяет обеспечить доступ к различным устройствам, поддерживающим разные протоколы обмена данными. Настроить данные параметры можно как в DAPstudio (рис. 11), так и через отдельное приложение, которое устанавливается вместе с основным ПО (рис. 12).

рисунок 11-Настройка Vport в DAPstudio
Рис. 11. Настройка Vport в DAPstudio
рисунок 12-Настройка функции Vport в отдельном приложении
Рис. 12 Настройка функции Vport в отдельном приложении

После правильной настройки вы сможете, например, используя Ethernet, получить доступ к устройствам, подключённым по RS232 (RS485). Кроме того, с помощью данного приложения, как отмечалось ранее, вы можете устанавливать устройство на границе разделов двух локальных сетей и использовать его возможности маршрутизации данных.

Logic Application – отдельное и важное приложение, если вы хотите не только собирать данные с устройств, но и обрабатывать их по желаемым алгоритмам, а также совершать математические, логические и текстовые операции.

Приложение делится на 2 подраздела: Batch Control – логика управления, выполняемая по расписанию и Logic Application – логика, выполняемая по условию после первого старта DAP, либо с заданным периодом (рис. 13).

рисунок 13-Настройка логики обратботки информации
Рис. 13. Настройка логики обратботки информации
рисунок 14-Настройка Batch Control
Рис. 14. Настройка Batch Control
рисунок 15-Настройка Logic Application
Рис. 15. Настройка Logic Application

DAPview Application – сервис, позволяющий разработать и спарамметрировать мнемосхему проекта, привязать управляющие воздействия к элементам схемы, задать анимацию. Этой функцией никого не удивишь, визуальный редактор представлен на рисунке 16.

рисунок 16-Интерфейс разработки однолинейной схемы
Рис. 16. Интерфейс разработки однолинейной схемы

После парамметрирования устройства, разработки мнемосхемы, остается один вопрос: как её посмотреть, как ей управлять. В этом вопросе проявляется еще одна особенность DAPserver – несколько вариантов организации АРМа. Вы можете большую часть функций по обработке информации оставить на данное устройство и, используя ПК небольшой мощности посредством приложения Webmin, DAPview или любого браузера, подключиться к нему по IP и соответственно управлять энергообъектом удаленно.

Последнее приложение – сегмент Device Library, появившееся вместе с реализацией IEC 61850 на устройстве. Это приложение IEC 61850 Configuration.

Фактически, открыв данное приложение, вы попадаете в Client Application и сервер автоматически предлагает создать и спарамметрировать соединение с устройством, поддерживающим протокол IEC 61850 – MMS.

О том, как все это работает с IEC 61850 мы сейчас расскажем.

MMS клиент – возможности, особенности

Так как мы работали с устройством компании Alstom, мы и решили организовать сбор данных с еще одного устройства этого же вендора – терминала релейной защиты Alstom P841.

рисунок 17 - ММС

Терминал РЗА мы предварительно спарамметрировали на отправку GOOSE-сообщения по нажатию кнопки на панели, изменению цвета индикации по приходу команды управления, а также ввели в работу блок отчетов (Report), активируемый по той же кнопке.

При организации связи по МЭК 61850 DAPserver в самом начале настройки в рамках приложения клиента загружает в него CID-файл устройства. После загрузки и разбора файла устройство строит логическую модель в виде классического древа (рис.17).

рисунок 17-Представление ICD файла, загруженного в DAPstudio
Рис. 17. Представление ICD файла, загруженного в DAPstudio

После выбора требуемых разделов DAPserver выгружает выбранные параметры и перестраивает древо в собственный вид (рис. 18).

рисунок 18-Древо данных. Выбранных из ICD файла
Рис. 18. Древо данных, выбранных из ICD файла

Вся информация разделяется на две части – информация о коммуникации (Port Group) и параметры устройства.

Разумеется, мы не могли не проверить, как DAPserver отнесется к ICD-файлу, содержащему ошибки. Оказалось, что валидатор в нем присутствует и некорректные файлы не принимаются на обработку (рис. 19).

рисунок 19 (обрезать по рамке ошибки)
Рис. 19. Сообщение об ошибке

В рамках работы с DAPserver и рядом положительных и отрицательных испытаний, хочется сказать о небольшой рекомендации, которую многие наверняка используют, но повторение – мать учения. После настройки устройства проверьте все его спарамметрированные функции с помощью любой клиентской программы, чтобы убедиться, что репорты отправляются корректно и можно осуществлять управление. После данной процедуры, во время привязки устройства к серверу, вы будете уверены, что при возникновении проблем, они находятся со стороны сервера и его настройки, а не со стороны привязываемого устройства.

Так, например, была выделена одна из особенностей работы с DAPserver. При создании набора данных в устройстве РЗА для отправки отчетов требуется в набор данных помещать не атрибуты данных, а объекты данных целиком. В то же время, при создании наборов данных для GOOSE-сообщений можно набирать dataset из атрибутов, кроме того не требуется помещать атрибут метки времени, так как устройства многих производителей её просто отбрасывают, а без метки времени объем GOOSE-сообщения становится меньше, что уменьшает нагрузку на общий трафик в ЛВС.

В результате успешной загрузки CID файла в DAPserver, атрибут, который передается по средству отчета просто так не появляется. В логической модели необходимо выбрать в разделе Report требуемый отчет, который вы хотите получать, а в древе устройства — атрибуты, которые он передает.

В результате, если говорить про репорты, в разделе Digital Inputs вы увидите сигналы, состояние которых будет передаваться посредством отчетов (рис. 20).

рисунок 20-Сигналы, контролируемые сервером с помощью сервиса Отчетов
Рис. 20. Сигналы, контролируемые сервером с помощью сервиса Отчетов

Последний шаг – ввести в работу сервис отчетов и выбрать опции, по которым отчеты будут отправляться. Для этого требуется вернуться в основной раздел Device Bus (рис. 21, рис. 22).

рисунок 21-Активация блока управления отчетами
Рис. 21. Активация блока управления отчетами
рисунок 22-Активация условий генерации отчетов
Рис. 22. Активация условий генерации отчетов

После загрузки конфигурации и установки связи, сервер постоянно опрашивает устройства в режиме полинга. Параметр, который отвечает за данный режим – время периодичности опроса. Поэтому, если вы хотите использовать сервис отчетов, потребуется задать время полинга равное нулю (рис. 23).

рисунок 23-Деактивация режима Polling, активация режима опроса с помощью отчетов
Рис. 23. Деактивация режима Polling, активация режима опроса с помощью отчетов

Впечатления после настройки сервиса отчетов оказались смешанными. Если разобраться по шагам, то все просто: загрузил файл, достал требуемые данные, активировал и готово. Однако, с первого раза, даже в данных операциях можно допустить ошибки, с некоторыми из которых мы познакомили вас выше.

GOOSE-сообщения

Сервис приема GOOSE-сообщений, а скоро появится возможность отправки GOOSE-сообщений, вызвало у меня восторг. Сервер, принимающий данную информацию, может стать в некоторой степени частью распределенного РАС на энергообъекте. Подписка на GOOSE-сообщение не настолько автоматизированная на данный момент, но, думаю, что общие неудобства скоро поправят.

Как подписаться не GOOSE?

Для начала потребуется создать устройство в библиотеке устройств и отнести его к устройству, поддерживающему протокол GOOSE (рис. 24).

рисунок 24-Создание устройства в библиотеке устройств.
Рис. 24. Создание устройства в библиотеке устройств

После создания устройства необходимо создать псевдо-точки, к которым потом будет привязаны GOOSE-сообщения.

рисунок 25-Создание псевдо-точек в новом устройстве
Рис. 25. Создание псевдо-точек в новом устройстве

В приложении клиента потребуется создать другое соединение и при выборе протокола обмена данными выбрать GOOSE, далее выберем устройство из списка.

рисунок 26-Настройка DAPserver на прием GOOSE сообщений
Рис. 26. Настройка DAPserver на прием GOOSE сообщений

В результате, в разделе Digital Inputs вы увидите все ваши псевдо-точки.

рисунок 27-Спарамметрированные GOOSE-сообщения
Рис. 27. Спарамметрированные GOOSE-сообщения

Для подписки устройства требуется перейти в раздел IO Parameter и вручную вписать основные параметры GOOSE-сообщения.

рисунок 28-Задание параметров входящих GOOSE-сообщений
Рис. 28. Задание параметров входящих GOOSE-сообщений

После данных операций вы сможете принимать GOOSE-сообщения.

Выводы

DAPserver оказался одним из сложнейших устройств, которое нам доводилось испытывать в рамках рубрики Тест-Драйв. Из плюсов стоит отметить гибкую архитектуру устройства, позволяющую на данной платформе разрабатывать и наращивать все новый и новый функционал. Мощный сетевой интерфейс, позволяющий работать в нескольких сетях, организовывать связь с устройствами, работающими на других протоколах. Функциональные возможности – разнообразие протоколов информационного обмена и логических операций при обработке данных.

Из минусов стоит отметить беспристрастный интерфейс, который в отличие от конфигураторов РЗА компании Альстом, выглядит устрашающе и неюзабельно. Однако, понимая, что с помощью одного устройства можно организовать масштабный сбор данных со всего энергообъекта, это можно посчитать мелочью. Благо тест-драйв технической поддержки компании Альстом также прошел успешно!

В части рекомендаций к использованию, думаю, стоит отметить самое главное. Данный сервер по своему функционалу является наиболее подходящим к интеграции на подстанциях с микропроцессорными РЗА и на модернизируемых подстанциях, которые вы в рамках проектов в будущем планируете постепенно переводить на цифру.

глеб соколов
Глеб Соколов
ЗАО «Альстом Грид»
Из дополнительных особенностей хотелось бы отметить два важных, на наш взгляд, момента:

  1. DAPserver позиционируется как SCADA сервер автоматизации для применения в распределительных сетях. В силу этого, программное обеспечение для работы с ним, как впрочем и аппаратное обеспечение, поставляются без «нагрузки» дополнительных работ со стороны компании Alstom. Таким образом, предполагается, что работы по конфигурированию и наладке возьмет на себя интегратор. Простота и легкость настройки как раз ориентирована на работу через фирму интегратора.
  2. В программу обучения учебного центра включен курс обучения конфигурирования и наладки DAPserver для интеграторов.
  3. DAPserver может поставляться не только на аппаратной базе промышленного компьютера Advantech, но и на более защищенном конструктиве (DAP 100) для установки в ячейку.
  4. Родиной DAPserver является завод в Канаде и первоначально он поставлялся в основном на рынок Северной Америки. Особое внимание в США и Канаде уделяется кибербезопасности и часто DAPserver применяется как сервер кибербезопасности (стандарт NERC).

Цифровая подстанция

(close)

 

Цифровая подстанция

(close)

Имя пользователя должно состоять по меньшей мере из 4 символов

Внимательно проверьте адрес электронной почты

Пароль должен состоять по меньшей мере из 6 символов

 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: