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ipRoute

Router für die Protokolle IEC 870-5-101 und IEC 870-5-104
Preis ab 970,- €

RIGHTAnwendungsbeispiele ipRoute
DOWNProtokolle
DOWNFunktionsumfang
DOWNKonfiguration
DOWNDiagnose
DOWNLogging
DOWNVoraussetzungen
DOWNWeitere Informationen
DOWNHardware
DOWNReferenzen

ipRoute erlaubt mit Hilfe der Kommunikationsstandards IEC 60870-5-101 und IEC 60870-5-104 eine schnelle und kostengünstige Kopplung zwischen Leitstellen und Unterstationen, bei der die weitgehende Kompatibilität der Protokolle auf der Anwenderebene genutzt wird.

Folgende Anwendungsbeispiele ipRoute veranschaulichen verschiedene Einsatzmöglichkeiten von ipRoute.

ipRoute funktioniert nach dem Router Prinzip. Die Datenpakete der Anwenderschicht (ASDUs = Application Service Data Unit) werden transparent zwischen den einzelnen Kommunikationsteilnehmern ausgetauscht. Die Funktionen der einzelnen Linkschichten bei IEC 60870-5-101 bzw. Transportschichten bei IEC 60870-5-104 werden dagegen direkt von ipRoute behandelt, wie in der nebenstehenden Abbildung dargestellt.

 

 

Die von einer Leitstelle gesendeten Pakete werden in Abhängigkeit von der Konfiguration entweder an alle oder nur an eine bestimmte Unterstation durchgeleitet. Umgekehrt werden von einer Unterstation empfangene Datenpakete entweder an alle oder nur an bestimmte Leitstellen weitergegeben. Die Entscheidung, an welche Linie die Pakete weitervermittelt werden, wird mit Hilfe der gemeinsamen ASDU-Adresse getroffen.

Durch die transparente Funktionsweise ist die Integration von Systemen mit Hilfe von ipRoute sehr einfach und schnell realisierbar. Die Konfiguration beschränkt sich auf Parameter wie Baudrate bzw. Größe der Informationsobjektadresse. Einzelne Informationsobjekte werden nicht konfiguriert.

Protokolle

ipRoute stellt praktisch alle möglichen Link- bzw. Transportprozeduren zur Verfügung, die von den Protokollen
IEC 60870-5-101 und IEC 60870-5-104 definiert werden. Darüber hinaus wird es auch ermöglicht, Unterstationen über Wählleitungen anzubinden.

Die einzelnen Protokolle können beliebig miteinander kombiniert werden, wodurch auch sehr komplexe Netzwerkstrukturen realisiert werden können.

In Richtung Leitstelle (Up-Link)
IEC101Balanced
IEC 870-5-101 balanced, Slave
Dient der Kopplung von Leitstellen über eine konventionelle, serielle Standleitung. Hierbei wird die "balanced" Transportprozedur verwendet. Zum Anschluss einer Datenübertragungseinrichtung stehen mehrere V.24 Schnittstellen zur Verfügung.
IEC101UnbalSlave
IEC 870-5-101 unbalanced, Slave
Dient der Kopplung von Leitstellen über eine konventionelle, serielle Standleitung. Hierbei wird die "unbalanced" Transportprozedur verwendet. Zum Anschluss einer Datenübertragungseinrichtung stehen mehrere V.24 Schnittstellen zur Verfügung.
IEC104Server
IEC 870-5-104 Server
Damit lassen sich eine oder mehrere IEC 870-5-104 Leitstellen über Ethernet-TCP/IP koppeln. Die Leitstellenverbindungen können sowohl einzeln (1 aus n) als auch gleichzeitig mit Daten versorgt werden. ipRoute unterstützt die Konfiguration mehrerer IP Adressen und die Einstellung unterschiedlicher Ports. Die physikalische Verbindung wird über eine 100BaseT Schnittstelle ausgeführt.
In Richtung Unterstation (Down-Link)
IEC101Balanced
IEC 870-5-101 balanced, Master
Dient der Kopplung von Unterstationen über eine konventionelle, serielle Standleitung entsprechend dem symmetrischen Übertragungsverfahren.
IEC101UnbalMaster
IEC 870-5-101 unbalanced, Master
Dient der Kopplung von Unterstationen über eine konventionelle, serielle Standleitung entsprechend dem unsymmetrischen Übertragungsverfahren. Mehrere Unterstationen können gleichzeitig angeschlossen werden.
IEC101DialupMaster
IEC 870-5-101, dialup, Master
Dieses Protokoll dient der Kopplung von Unterstationen über Wählleitungen. Obwohl vom IEC 870-5-101 Standard nicht abgedeckt, findet diese Art der Kommunikation immer mehr Anklang. Das Protokoll kann sowohl mehrere Wählmodems als auch mehrere anzuwählende Unterstationen verwalten. Die Kommunikation kann entweder symmetrisch (balanced) oder unsymmetrisch (unbalanced) erfolgen.
IEC104Client
IEC 870-5-104, Client
Hier wird die Anbindung von IEC 870-5-104 Unterstationen über TCP/IP Verbindungen ermöglicht. Sowohl die Verbindung mit redundanten Geräten als auch die Kommunikation über redundante Kommunikationswege wird unterstützt.

Funktionsumfang

ipRoute ist ein sehr mächtiges Werkzeug und bietet standardmäßig viele verschiedene Funktionen, die die Anpassung an spezielle Umgebungen unterstützen.

Transparente ASDU
Übertragung
ipRoute überträgt ASDUs transparent ohne sie zu interpretieren.  Dadurch können auch ASDUs aus dem privaten Bereich der Norm vermittelt werden, ohne diese in irgendeiner Form konfigurieren zu müssen.
Konfiguration verschiedener
Adresslängen
Die Größen der gemeinsamen Adresse der ASDU (CA = Common Address of ASDU), der Übertragungsursache und der Informationsobjektadresse (IOA = Information Object Address) können für jede Übertragungsrichtung unterschiedlich konfiguriert werden und müssen nicht identisch sein.
Anpassung zwischen
 IEC 104 und IEC 101
ASDU-Typen
ipRoute erlaubt die Konvertierung von ASDU-Typen der Überwachungsrichtung mit langem Zeitstempel (M_SP_TB_1, M_DP_TB_1, usw.) in ASDU-Typen mit kurzem Zeitstempel (M_SP_TA_1, M_DP_TA_1, usw.) und umgekehrt. Das gleiche gilt für ASDU-Typen der Steuerrichtung mit langem Zeitstempel (C_SC_TA_1, C_DC_TA_1, usw.), die in ASDU-Typen ohne Zeitstempel (C_SC_NA_1, C_DC_NA_1, usw.) umgewandelt werden können und umgekehrt. Zusätzlich können für jeden Kommunikationskanal unterschiedliche Größen der Originatoradresse eingestellt werden. Damit können die meisten Unterschiede zwischen IEC 60870-5-104- und IEC 60870-5-101-Geräten ausgeglichen werden.
Intelligente Datenflusssteuerung
und Bandbreitenanpassung
Um unnötige Pufferung von Daten zu vermeiden, verfügt ipRoute über eine Datenflusssteuerung. Falls die Verbindung zur Leitstelle abbricht bzw. der Datenfluss von der Leitstelle angehalten wird, stoppt ipRoute automatisch den Datenfluss zu allen Verbindungen in Richtung Unterstation. Dadurch wird die Pufferung soweit wie möglich in die Unterstation verlagert.

Falls Leitstellenverbindungen langsamer sind als Unterstationsverbindungen, bremst ipRoute automatisch die Unterstationsverbindungen mittels Datenflusssteuerung aus, um einen Pufferüberlauf zu vermeiden.

Die flexibel konfigurierbare ASDU-Lebenszeitüberwachung sorgt dafür, dass bei Verbindungsausfällen keine unnötigen Daten an die Leitstelle und – besonders wichtig bei Befehlen – an die Unterstation übertragen werden.

Die exakte Überwachung der bestätigten ASDUs sorgt dafür, dass bei kurzzeitigen Verbindungsausfällen bzw. bei Kommunikationsstörungen keine Datenpakete verloren gehen. Unquittierte ASDUs werden bei erneutem Verbindungsaufbau wiederholt gesendet, auch wenn sie bereits vorher übertragen worden sind.
ASDU Filterung ipRoute erlaubt die Filterung der ASDUs sowohl in Steuer- als auch in Überwachungsrichtung entsprechend der ASDU-Adresse (gemeinsame ASDU-Adresse). In Steuerrichtung können ASDUs wahlweise entweder an alle oder nur an bestimmte ASDU-Adressen gesendet werden. Broadcast-ASDUs werden an alle angeschlossenen Geräte vermittelt. In Überwachungsrichtung werden die ASDUs in der Regel an alle übergeordneten Systeme gesendet. Mittels Konfiguration kann aber auch für jede Uplink-Verbindung ein Filter eingestellt werden, so dass nur bestimmte ASDUs hier weitergereicht werden.
Generalabfrage Da die Leitstelle nicht direkt mitbekommt, wenn eine Unterstationsverbindung ausgefallen ist, erlaubt ipRoute das automatische Auslösen einer Generalabfrage an Unterstationen bei erneutem Verbindungsaufbau.
Virtuelle RTU Zusätzlich kann der Status der Unterstationsverbindung mittels einer virtuellen RTU an die Leitstelle gemeldet werden. Dabei verhält sich ipRoute selbst wie eine vollwertige IEC-101/104 Unterstation.
Zeitsynchronisation ipRoute erlaubt die Synchronisation der Uhrzeit von Unterstationen. Dazu kann die interne Uhr von ipRoute mittels NTP-Protokoll oder über das IEC-Protokoll synchronisiert werden. Nachdem die eigene Uhrzeit synchron ist, wird in der nächsten Stufe die Uhrzeit der angeschlossenen Unterstationen synchronisiert.
Redundanz Um auch erhöhten Sicherheitsansprüchen zu genügen, ist ipRoute mit Einsatz eines zweiten Gerätes (siehe Anwendungsbeispiele ipRoute) voll redundanzfähig. Die Redundanzkopplung erfolgt entweder über eine serielle Verbindung oder über Ethernet. Zum Anschluss von seriellen Kommunikationsleitungen an beide Geräte wird das Gerät CS verwendet.

Konfiguration

Die Konfiguration des Systems erfolgt komplett über einen Webbrowser. Keine weiteren speziellen Konfigurationstools sind erforderlich, außer einem normalen Notebook mit Netzwerkschnittstelle und einem Webbrowser.

Die erste Seite erlaubt den Zugriff auf alle relevanten Funktionen von ipRoute und zeigt auf einen Blick den Zustand des Systems.
Folgende Funktionen stehen hier zur Verfügung:
  • Sicherung und Wiederherstellung der kompletten Konfiguration
  • Softwareupgrade
  • Bearbeitung der Konfigurationsparameter
  • Starten und Stoppen des Systems
  • Zugriffe auf Diagnoseinformationen (siehe Diagnose)
  • Zugriff auf aktuelle Logdateien (siehe Logging)

 

 

Die Konfiguration des Systems beschränkt sich auf einige wenige Parameter. Neben den allgemeinen Parametern, die das gesamte System betreffen, müssen die einzelnen Link- und Tranportmodule entsprechend der Übertragungsrichtung konfiguriert werden.

Da ipRoute die ASDUs transparent durchreicht, müssen einzelne Informationsobjekte nicht direkt konfiguriert werden.

Die nebenstehende Abbildung zeigt die Konfigurationsseite des IEC104Server-Moduls.

Neben allgemeinen IEC 870-5-104-Parametern werden hier auch die IP-Adressen der Clients konfiguriert, die in der Lage sein sollen, mit ipRoute zu kommunizieren.

Nebenstehend die Konfigurationsseite des IEC101Balanced-Moduls.

Diagnose

Die Diagnoseanzeige bietet schnellen und detaillierten Überblick über den Zustand der Kommunikation auf den einzelnen Verbindungen.

Über den Button "Diagnostics" auf der ersten Seite, können die Diagnoseinformationen abgerufen werden. Hier werden in einer klar gegliederten Form die wichtigsten Informationen im Klartext mit Uhrzeit angezeigt. Durch farbliche Hinterlegung wird signalisiert, ob der Zustand normal ist oder nicht.

Die Informationen werden entsprechend der Kommunikationsverbindung gegliedert. Neben Informationen, die den Zustand der Kommunikation auf die entsprechenden Link- bzw. Transportebenen darstellen, werden auch statistische Informationen angezeigt. Dazu gehört die Anzahl der ASDUs, die pro Minute auf einer Verbindung übertragen werden. Für Verbindungen in Richtung Leitstelle wird auch der Pufferfüllstand angezeigt. Damit lassen sich eventuelle Engpässe in der Kommunikation schnell aufspüren.

Logging

Bei Kommunikationsanwendungen ist es wichtig, jederzeit feststellen zu können, welche Daten über das Protokoll übertragen werden und wie die Daten von einem Protokoll in das andere konvertiert werden. Es ist umso wichtiger, wenn Probleme bei der Übertragung auftreten. ipRoute verfügt über Fähigkeiten, alle Daten mitzuschreiben und diese zu archivieren.

Zur Verfolgung des Systemzustands und des Informationsflusses innerhalb des Konverters bietet ipRoute die Möglichkeit, alle bei den einzelnen Modulen anfallenden Informationen mitzuschreiben und für eine bestimmte Zeit zu archivieren. Folgende Daten können protokolliert werden:
  • Alle über das entsprechende Kommunikationsmodul gesendeten und empfangenen Daten zu/von ipRoute
  • Systemmeldungen d.h. Verbindungsabbrüche, Kommunikationsfehlermeldungen etc.
  • Konfigurations- und Softwarefehlermeldungen

Der Umfang der Daten, die protokolliert werden, wird durch die Loggingebene festgelegt, die dynamisch (zur Laufzeit) oder statisch (in der Konfiguration) pro Modul verändert werden kann.

Die Loggingebene legt fest, in welcher Form die gesendeten und empfangenen Daten dargestellt werden. Man kann die Daten sowohl in Rohform (d. h. Hexdarstellung) als auch in dekodierter, symbolischer Form anzeigen lassen oder beides. Das nebenstehende Beispiel zeigt den Inhalt einer Logdatei, erzeugt vom IEC104Server-Modul.

Die Daten werden direkt im lesbaren ASCII-Format abgelegt. Die Logdateien können über das Webinterface zur offline Diagnose heruntergeladen werden. Über den TCP/IP-Dienst "telnet" lässt sich die Kommunikation auch online verfolgen.

Alle protokollierten Daten werden zyklisch archiviert. Damit lässt sich die Kommunikation über Tage bzw. sogar über Wochen (in Abhängigkeit vom Datenaufkommen) verfolgen.

(2): << [1/1] I-FRAME NS=8377 NR=4 DATA=<01 02 03 00 01 00 0
(2): << [1/1] I-FRAME NS=8378 NR=4 DATA=<01 02 03 00 01 00 0
08.03.05 14:55:11 up1 [1/1] path disconnected !
08.03.05 14:55:11 up1 [1] connection aborted !
08.03.05 14:57:39 up1 [1/1] path connected !
08.03.05 14:57:39 up1 [1/1] connection established with 192.
(2): >> [1/1] LEN=4 STARTDT ACT
(2): >> [1/1] LEN=20 I-FRAME NS=0 NR=0 DATA=<67 01 06 00 FF
(2): >> [1/1] LEN=14 I-FRAME NS=1 NR=0 DATA=<64 01 06 00 FF
(2): << [1/1] STARTDT CON
(2): << [1/1] I-FRAME NS=0 NR=2 DATA=<67 01 07 00 FF FF 00 0
(2): << [1/1] I-FRAME NS=1 NR=2 DATA=<01 02 03 00 01 00 02 0
(2): << [1/1] I-FRAME NS=2 NR=2 DATA=<64 01 07 00 01 00 00 0
(2): << [1/1] I-FRAME NS=3 NR=2 DATA=<01 3B 03 00 01 00 02 0
(2): << [1/1] I-FRAME NS=4 NR=2 DATA=<01 3B 03 00 01 00 01 0
(2): << [1/1] I-FRAME NS=5 NR=2 DATA=<01 3B 03 00 01 00 02 0
(2): << [1/1] I-FRAME NS=6 NR=2 DATA=<01 3B 03 00 01 00 02 0
(2): << [1/1] I-FRAME NS=7 NR=2 DATA=<01 3B 03 00 01 00 01 0
(2): >> [1/1] LEN=4 S-FRAME NR=8
(2): << [1/1] I-FRAME NS=8 NR=2 DATA=<01 01 03 00 01 00 02 0
(2): << [1/1] I-FRAME NS=9 NR=2 DATA=<01 02 03 00 01 00 01 0

Voraussetzungen

Um eine erfolgreiche Integration von IEC 870-5-101/104 Systemen zu gewährleisten, müssen die im Folgenden beschriebenen Voraussetzungen erfüllt sein.

  • Die verwendeten ASDU Adressen müssen auf allen Verbindungen eindeutig sein und dürfen nicht mehrfach vorkommen.
  • Die verwendeten ASDU Typen auf der Leitstellen- und Unterstationsseite müssen zueinander kompatibel sein. Um dies sicherzustellen, müssen die Interoperabilitätslisten beider Seiten aufeinander abgestimmt werden. ipRoute erlaubt die Konvertierung von folgenden ASDU-Typen (das Verhalten ist parametrierbar):
    • ASDU-Typen der Überwachungsrichtung mit langem Zeitstempel (M_SP_TB_1, M_DP_TB_1, usw.) in ASDU-Typen mit kurzem Zeitstempel (M_SP_TA_1, M_DP_TA_1, usw.) und umgekehrt
    • ASDU-Typen der Steuerrichtung mit langem Zeitstempel (C_SC_TA_1, C_DC_TA_1, usw.) in ASDU-Typen ohne Zeitstempel (C_SC_NA_1, C_DC_NA_1, usw.) und umgekehrt. Auch die entsprechenden Rückmeldungen werden konvertiert.
    • Der Testbefehl mit langem Zeitstempel C_TS_TA_1 kann in einen Testbefehl ohne Zeitstempel C_TS_NA_1 umgewandelt werden.
Falls die oben genannten Voraussetzungen nicht erfüllt werden können, bietet sich der Einsatz von
ipConvLite bzw. von ipConv an.

Wir sind gerne bereit, Sie bei der Prüfung der Kriterien zu unterstützen.

Weitere Informationen

Broschüre product/ipRoute/de/ipRoute.pdf

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