DNP3

Sviluppato nel 1993 da GE-Harris Canada, DNP3 (Distributed Network Protocol) è un robusto protocollo di comunicazione sviluppato per applicazioni SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) ed è progettato per trasmettere dati su comunicazioni seriali o IP. È stato originariamente creato come metodo di comunicazione affidabile per le utenze elettriche, ma è anche utile in altre applicazioni SCADA, come l’acqua o le acque reflue, l’industria petrolifera e del gas e il settore dei trasporti. È favorito da questi settori per la sua capacità di trasmettere in modo affidabile i dati da siti remoti per ridurre le costose visite in loco, affrontare in modo proattivo i problemi di manutenzione, aumentare l’efficienza operativa ed eseguire report normativi.

Come altri standard di protocollo aperto, DNP3 è progettato per fornire un’interoperabilità perfetta tra dispositivi di molti produttori, inclusi computer o workstation, RTU (unità terminali remoti), PLC (controller logici programmabili), HMI (interfacce uomo-macchina) o dispositivi intelligenti comunemente presenti in ambienti di utilità, industriali o di produzione. Utilizzando lo stesso protocollo in tutta una struttura supporta efficiente, comunicazione ininterrotta tra tutti i dispositivi. Inoltre, evitare i protocolli proprietari consente alle utility di avere un migliore accesso al supporto tecnico e più ampie scelte di attrezzature da fornitori qualificati.

Come funziona DNP3?

Come molti altri protocolli di comunicazione industriale, DNP3 è organizzato in una relazione Master/Slave in cui i dispositivi slave sono designati come “outstations.”In genere, un dispositivo master è un computer che si trova nel centro di controllo di un’utilità, mentre un’outstation è un dispositivo remoto (ad es., un metro, RTU, PLC, IED o computer) situato in una sottostazione o in un’altra posizione lontana. In questa gerarchia, i dispositivi master impartiscono comandi ai dispositivi outstation, ad esempio per avviare o arrestare un motore, modificare un livello di tensione, trasmettere i dati di energia registrati o chiudere un interruttore. DNP3 consente inoltre alle stazioni di avviare comunicazioni con i dispositivi master in determinate circostanze.

DNP3 è orientato agli oggetti e utilizza una libreria di oltre 65.000 oggetti comuni predefiniti come base della comunicazione. I dispositivi Master e Outstation utilizzano entrambi la stessa libreria di oggetti per scambiare informazioni in modo affidabile. Gli oggetti possono essere di sola lettura, solo scrittura o entrambi.

Il compito dell’outstation è quello di raccogliere dati e rispondere al Master; le risposte rientrano in una delle cinque categorie:

• I valori di input binari indicano lo stato di un dispositivo (ad esempio ON o OFF).
• I valori di ingresso analogici rappresentano quantità misurate dall’outstation come tensione, corrente, temperatura, umidità o altre variabili.
• L’ingresso contatore conta in modo incrementale i valori, come kWh o il numero di volte che una pompa ha pedalato. La funzione è come un contachilometri in quanto raggiunge un valore massimo prima di tornare a zero.
• Le uscite di controllo rappresentano punti fisici on / off o trip / close.
• Le uscite analogiche definiscono le grandezze fisiche analogiche che possono essere utilizzate per i setpoint.

Vantaggi chiave del protocollo DNP3

• Protocollo aperto: DNP3 è un protocollo aperto indipendente dal fornitore che consente l’uso simultaneo di molti dispositivi diversi da una vasta gamma di fornitori all’interno di un singolo sistema. Gli utenti possono facilmente scalare ed espandere le soluzioni in base a requisiti unici. Il documento del profilo di ogni dispositivo delinea la sua conformità allo standard, garantendo l’interoperabilità.
• Dati con data e ora: i dati critici sono registrati o basati su eventi e possono essere archiviati localmente per un richiamo successivo o per colmare le lacune causate da comunicazioni interrotte. Tutti i dati raccolti sono timestamp per fornire un contesto storico e possono essere utilizzati per generare report accurati, per la manutenzione predittiva, per eseguire l’analisi dei casi radice o archiviati per organismi di regolamentazione (come l’EPA).
• Segnalazione non richiesta: a differenza dei protocolli in cui i dispositivi slave devono essere interrogati per informazioni, DNP3 consente alle outstation di avviare la comunicazione ai master. Ad esempio, in caso di malfunzionamento dell’apparecchiatura, un’outstation può inviare informazioni importanti al master in modo che la situazione possa essere affrontata immediatamente, con conseguente aumento dell’efficienza.
• Classificazione dei dati: DNP3 consente di separare diversi tipi di dati in “classi” che designano quali tipi di informazioni sono più critiche. Ad esempio, un cambiamento di stato comune sarebbe considerato meno critico dei dati di allarme che indicano un’emergenza in loco. L’assegnazione di priorità per ogni classe è determinata dall’utente e la velocità di notifica può essere personalizzata per ridurre l’impatto sulla larghezza di banda della rete.

DNP3 consente un facile accesso a informazioni storiche e in tempo reale, come tensione, condizioni ambientali, livelli della batteria e altri dati critici di utilità o struttura. Questo aiuta gli operatori a identificare e correggere i problemi prima che causino guasti imprevisti o malfunzionamenti delle apparecchiature. I problemi possono spesso essere identificati da una singola stazione di lavoro (spesso remota) senza costose visite in loco o interventi di persona.