¿Cuáles son las características de la tecnología ACSI? Introducción detallada al método de mapeo de ACSI a MMS.
IEC 61850 es un estándar internacional para la estructura de sistemas de automatización de subestaciones y comunicación de datos. El propósito es permitir la interoperabilidad y seguridad de la información entre dispositivos electrónicos inteligentes (IED) de diferentes fabricantes en subestaciones a través de un estándar, eliminando el intercambio. múltiples enlaces de conversión de protocolos y equipos de conversión, lo que hace que la depuración del sistema sea más conveniente y logra "un mundo, una tecnología, un estándar".
El sistema de protocolo IEC 61850 es completo. En comparación con el protocolo tradicional basado en la estructura de mensajes, el IEC 61850 que aplica tecnología orientada a objetos tiene características y ventajas obvias. Propone una estructura jerárquica del sistema, adopta un modelado unificado de objetos de datos, separa el método de mapeo de la red específica y proporciona gestión de configuración del sistema basada en SCL, lo que hace que el protocolo sea lo suficientemente abierto para adaptarse a los requisitos del futuro desarrollo de comunicaciones de subestaciones. IEC 61850 define la interfaz de servicio de comunicación abstracta ACSI. Su función es obligar a los fabricantes a estandarizar las funciones y los datos del IED involucrados en la comunicación del dispositivo para lograr la interoperabilidad. Por lo tanto, la clave para la aplicación de IEC 61850 es la implementación del mapeo ACSI de la interfaz de servicio de comunicación abstracta.
1 Descripción general de ACSI
ACSI (Interfaz de servicio de comunicación abstracta) se originó a partir de la experiencia práctica de las personas abstrayendo equipos reales. Define principalmente varios servicios de comunicación, objetos de comunicación y parámetros. del sistema de comunicación subyacente y no tiene nada que ver con el protocolo de comunicación adoptado y el método de implementación específico. ACSI establece principalmente varios modelos de servicio, incluido el modelo de servicio de conexión, el modelo de servicio de acceso variable, el modelo de servicio de transmisión de datos, el modelo de servicio de control de dispositivos, el modelo de servicio de transferencia de archivos, el modelo de servicio de sincronización de reloj, etc. Estos modelos de servicio definen objetos de comunicación y cómo acceder a estos objetos, realizan comunicación entre aplicaciones cliente y aplicaciones de servidor, acceso completo y recuperación de datos en tiempo real, control de equipos, informes y registros de tiempo, autodescripción de equipos, etc.
Para garantizar la independencia de ACSI y adaptarse a los cambios futuros en el desarrollo de la comunicación de la tecnología de red, el protocolo IEC 61850 no especifica específicamente el método para implementar ACSI, sino que solo proporciona un mapeo de servicios de comunicación especial (SCSM). ) para describir la asignación. El proceso, definido en la parte IEC 61850-8-1, asigna ACSI a la especificación de mensajes de fabricación MMS. Dado que los diferentes tipos de SCSM no pueden interoperar directamente, el estándar actualmente solo especifica la asignación a MMS.
2 Introducción a MMS
MMS (Especificación de mensajes de fabricación) es ISO/IEC 9506, propuesta por ISO TC184 para realizar el intercambio y monitoreo de datos en tiempo real entre dispositivos inteligentes en un Entorno de red heterogéneo. Un conjunto de especificaciones de mensajería internacional. Los servicios proporcionados por MMS son muy versátiles y se han utilizado ampliamente en campos de automatización industrial como la fabricación de automóviles, la aviación, la industria química y la energía eléctrica.
MMS tiene las siguientes tres ventajas principales: interoperabilidad; independencia y acceso a datos en entornos heterogéneos. La interoperabilidad proporcionada en estándares de comunicación anteriores puede tener demasiadas restricciones o especificaciones insuficientes en conexiones de red, modelos de dispositivos, ejecución de funciones, etc. No fue hasta la aparición del estándar MMS que esta situación cambió. MMS también logra independencia, de modo que los usuarios ya no están limitados a elegir un proveedor de equipo fijo. Siempre que el equipo cumpla con el estándar MMS y pueda lograr la misma función, se puede reemplazar. Esta independencia también se refleja en la conexión de red. y función. MMS también logra el acceso a datos en entornos heterogéneos. En el pasado, la mayoría de los mecanismos de comunicación solo proporcionaban un mecanismo simple para transmitir información de la cola de bytes y carecían de independencia. Sin embargo, MMS proporciona más información para la información transmitida. Abstracción limitada y estructurada. las características internas del dispositivo real, utilizando codificación BER ASN.1 en la capa de presentación.
3 Modelo de implementación de mapeo ACSI
La clave para implementar IEC 61850 es implementar el mapeo de ACSI a MMS u otro middleware especificado en el protocolo.
ACSl solo proporciona modelos y servicios de clase, y no existe una PDU ACSI. ACSI se asigna a la capa de aplicación o tecnología de middleware CORBA a través de su propio método de mapeo específico SCSM.
Tomando el método MMS como ejemplo, el estándar estipula que el método de codificación BER ASN.1 se utiliza para construir MMS PDU (Unidades de datos de protocolo MMS). Para la pila de protocolos subyacente, puede diseñar e implementar la pila de protocolos OSI usted mismo o puede construirla directamente sobre el protocolo TCP/IP. SCSM es una implementación específica del mapeo ACSI y describe el proceso de implementación del mapeo.
4 Mapeo de ACSI a MMS
4.1 Proceso de implementación del mapeo de ACSI a MMS
La implementación del mapeo de ACSI a MMS es el núcleo de IEC 61850. Como se muestra en 2, el diseño de ACSI se divide principalmente en tres partes: la primera parte es el diseño de cada clase de ACSI en la capa de aplicación superior. Primero, se utiliza el lenguaje orientado a objetos para diseñar el servicio ACSI y 86 lógicos. nodos y clases de datos públicos (consulte la Figura 3), los datos de la capa de aplicación se importan (pueden provenir de una base de datos, un archivo de configuración XML) y se asigna cada servicio lógico, incluido el mecanismo de informes, el conjunto de datos, el mecanismo de registro, el mensaje GOOSE y el valor fijo. actualización y selección en control IEC 61850, etc. La segunda parte es realizar la codificación BER de ASN.1 en la capa de presentación combinando la semántica de servicio de la capa de aplicación y los datos de la capa de aplicación. Es la parte de codificación y decodificación. El diseño de esta parte es la clave. , debido a que implica darse cuenta de la interoperabilidad de los dispositivos, es necesario realizar la prueba de coherencia del mensaje. La tercera parte es la forma de transmisión de mensajes de flujo de bits en la red, que se divide en modo TCP, modo sin conexión UDP para asociación y mensajes GOOSE y mensajes de muestreo.
4.2 Método de implementación de mapeo de ACSI a MMS
Como la parte más importante de la capa de aplicación MAP (Manufacturing Automation Standard), el estándar MMS oculta las características internas específicas del dispositivo, a Se configuran una serie de tipos de datos para representar las funciones del dispositivo real, y se define una serie de servicios MMS para operar estos datos, y el trabajo real del dispositivo se controla accediendo al modelo VMD. Por primera vez, el concepto VMD. de MMS está orientado a La idea de diseño de objetos se introdujo en los sistemas de control de procesos.
MMS no estipula métodos de implementación específicos para los diversos servicios que estipula, lo que garantiza la apertura de la implementación. Como se muestra en 4, el modelo de objetos de datos IEC 61850 se asigna al VMD del MMS, y los nodos lógicos MMXU y PBPR del IED (dispositivo electrónico inteligente) se pueden asignar a dominios en el VMD, respectivamente. El nodo lógico Volts es. asignado a una variable con nombre, a la que se puede acceder mediante MXU$Volts$rang obtiene el valor del atributo del rango de voltajes en el nodo lógico MMXU.
MMS utiliza las Reglas de codificación básicas (BER) de ASN.1. Hay 4 tipos de ETIQUETAS definidos en ASN.1, a saber, UNIVERSAL, APLICACIÓN, ESPECÍFICO DEL CONTEXTO y PRIVADO. Al transmitir codificación, se utiliza el método TLV (valor de longitud de TAG), es decir, la TAG, la longitud del valor y el valor se transmiten al mismo tiempo. Ambas partes pueden codificar y decodificar de acuerdo con el método TLV al recibir y analizar. La codificación y decodificación son un proceso inverso. El uso de la codificación ASN.1 permite que ambos dispositivos en un entorno heterogéneo comprendan el significado de la codificación ASN.1 y los servicios MMS que representa, y ambas partes no necesitan considerar cómo se implementa la codificación ASN.1 de ambas partes. y transmitido.
La implementación específica de servicios de comunicación MMS orientados a asociaciones se muestra en 5. Este es un proceso de recepción de información. Primero, la función de escucha notifica a la función principal a través de un comando de canalización cuando recibe el flujo de datos de comunicación. La función principal llama a la función ACSE de administración de MMS para confirmar la legitimidad de la conexión y luego llama a la función de lectura. lee el flujo de datos de bits y luego pasa la función MMSASN 1, decodifica el flujo de bits, procesa las conexiones y administra los campos VMD, las variables y los tipos de MMS. Después de la decodificación, los datos se procesan en consecuencia de acuerdo con la aplicación de la capa de aplicación específica.
La adopción de ACSI en IEC 61850 ayuda a los usuarios a comprender las funciones de cada módulo del dispositivo al ver directamente el archivo de configuración u obtener los nodos lógicos y los datos que contiene.
Por lo tanto, el modelado abstracto de cada fabricante puede ser diferente. Al mismo tiempo, debido a la falta de participación de China en la formulación del estándar IEC 61850 actual, la definición de muchos nodos lógicos y de datos aún debe ampliarse según mi opinión. la propia situación de protección del país. Durante la expansión, debemos intentar no expandir los nodos lógicos. Al expandir los datos, la longitud del nombre de la extensión más Ex está limitada a 7 caracteres.
4.3 Comparación del mapeo ACSI a MMS y mapeo a XML
El estándar IEC 61850 solo especifica el mapeo a MMS por el momento, pero también señala el mapeo a otras posibilidades, como XML. Como tecnología de procesamiento heterogénea, XML se puede combinar con servicios HTTP. 6 mostrados.
Una pequeña cantidad de servicios ACSI también se pueden asignar a HTTP/HTML/XML. Como se puede ver en la figura, usar ACSI para mapear a MMS puede implementar más servicios, como InfoRepor y Journal, que combinar el protocolo HTTP para mapear a XML. Sin embargo, en HTTP, solo los GET y POST más básicos pueden implementar Read y. Servicios de escritura. La mayor diferencia entre los dos es que la asignación a MMS transmite la codificación BER de ASN.1, mientras que la asignación a XML o HTML transmite archivos en formato de texto. Por lo tanto, dependiendo del escenario de aplicación específico, donde solo se requieren servicios relativamente básicos, las funciones no son complejas y los requisitos en tiempo real no son altos, se puede utilizar el mapeo ACSI a XML.
5 Conclusión
Este artículo estudia la implementación del mapeo de ACSI con el fin de desarrollar equipos en aplicaciones específicas de IEC 61850 y extrae las siguientes conclusiones:
(1) Al analizar las características técnicas de ACSI, se construyó un modelo para la implementación del mapeo ACSI, sentando las bases para la implementación del mapeo ACSI (2) IEC 61850 estipula el mapeo de ACSI a MMS, y se investigó y se investigó el mapeo de ACSI a MMS; diseñado El proceso detallado de implementación del mapeo MMS propone tres partes de la implementación de ACSI, que proporciona una base marco para la implementación del mapeo ACSI (3) Se diseña el método específico de mapeo de ACSI a MMS, incluido el mapeo de nodos lógicos, el mapeo del modelo de datos y; el diseño de la función principal del servidor de comunicación MMS proporciona soluciones técnicas para el desarrollo de IED que cumplen con IEC 61850 (4) Se compara el mapeo de ACSI a MMS y XML, y el rendimiento en tiempo real en situaciones donde el La funcionalidad no es alta y la complejidad no es alta, se puede utilizar el mapeo ACSI a XML.