डीएनपी3

वितरित नेटवर्क प्रोटोकॉल 3 (DNP3) प्रक्रिया स्वचालन प्रणालियों में घटकों के बीच उपयोग किए जाने वाले संचार प्रोटोकॉल का एक सेट है। इसका मुख्य उपयोग बिजली और जल कंपनियों जैसी उपयोगिताओं में है। अन्य उद्योगों में उपयोग आम नहीं है। इसे विभिन्न प्रकार के डेटा अधिग्रहण और नियंत्रण उपकरणों के बीच संचार के लिए विकसित किया गया था। यह SCADA सिस्टम में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जहां इसका उपयोग SCADA मास्टर स्टेशनों (उर्फ कंट्रोल सेंटर), सुदूर टर्मिनल इकाई ्स (RTUs), और बुद्धिमान इलेक्ट्रॉनिक उपकरण (IEDs) द्वारा किया जाता है। इसका उपयोग मुख्य रूप से मास्टर स्टेशन और आरटीयू या आईईडी के बीच संचार के लिए किया जाता है। ICCP, इंटर-कंट्रोल सेंटर कम्युनिकेशंस प्रोटोकॉल (IEC 60870-6 का एक हिस्सा), इंटर-मास्टर स्टेशन संचार के लिए उपयोग किया जाता है। प्रतिस्पर्धी मानकों में पुराने Modbus प्रोटोकॉल और नए IEC 61850 प्रोटोकॉल शामिल हैं।

इतिहास

जबकि IEC 60870-5 अभी भी विकास के अधीन था और मानकीकृत नहीं किया गया था, एक मानक बनाने की आवश्यकता थी जो विद्युत ग्रिड के लिए विभिन्न विक्रेताओं के SCADA घटकों के बीच अंतरसंचालनीयता की अनुमति देगा। इस प्रकार, 1993 में, जीई-हैरिस कनाडा (जिसे पहले वेस्ट्रोनिक के नाम से जाना जाता था) ने एक खुले और तुरंत कार्यान्वयन योग्य प्रोटोकॉल के आधार के रूप में आंशिक रूप से पूर्ण आईईसी 60870-5 प्रोटोकॉल विनिर्देशों का उपयोग किया था जो विशेष रूप से उत्तरी अमेरिकी आवश्यकताओं को पूरा करता था। प्रोटोकॉल को विद्युत उपयोगिता स्वचालन प्रणालियों के प्रतिकूल वातावरण में विश्वसनीय संचार की अनुमति देने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसे विशेष रूप से विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई), उम्र बढ़ने वाले घटकों (उनका अपेक्षित जीवनकाल दशकों तक बढ़ सकता है), और खराब ट्रांसमिशन से प्रेरित विकृति को दूर करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। मीडिया.

सुरक्षा

क्योंकि समार्ट ग्रिड एप्लिकेशन आम तौर पर समान भौतिक नेटवर्क और ग्रिड के अंतर्निहित आईपी बुनियादी ढांचे तक तीसरे पक्ष की पहुंच मानते हैं, डीएनपी 3 प्रोटोकॉल में सुरक्षित प्रमाणीकरण सुविधाओं को जोड़ने के लिए बहुत काम किया गया है। DNP3 प्रोटोकॉल IEC 62351|IEC 62351-5 के अनुरूप है। कुछ विक्रेता सीरियल संचार के लिए तार में टक्कर या इंटरनेट प्रोटोकॉल-आधारित संचार के लिए वर्चुअल प्राइवेट नेटवर्क के माध्यम से एन्क्रिप्शन का समर्थन करते हैं। सबसे लोकप्रिय बम्प-इन-द-वायर विधियों में से एक मूल रूप से 2003 में AGA-12 (अमेरिकन गैस एसोसिएशन) के रूप में शुरू हुई, जो बाद में IEEE Std बन गई। 1711-2010. इस मानक को बाद में 27 मार्च 2014 को वापस ले लिया गया।

DNP3 प्रोटोकॉल को IEEE Std में भी संदर्भित किया गया है। आईईईई 1379-2000, जो आधुनिक स्काडा मास्टर-आरटीयू/आईईडी संचार लिंक को लागू करने के लिए सर्वोत्तम प्रथाओं के एक सेट की सिफारिश करता है। इनमें न केवल एन्क्रिप्शन बल्कि अन्य प्रथाएं भी शामिल हैं जो प्रसिद्ध घुसपैठ तरीकों के खिलाफ सुरक्षा बढ़ाती हैं।

आईईसी 62351-3 के अनुसार टीएलएस, ट्रांसपोर्ट लेयर सिक्योरिटी के साथ डीएनपी3 का उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है।

तकनीकी विवरण

DNP3 प्रोटोकॉल में महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं जो इसे उच्च जटिलता की कीमत पर मॉडबस जैसे पुराने प्रोटोकॉल की तुलना में अधिक मजबूत, कुशल और इंटरऑपरेबल बनाती हैं।

नेटवर्क के लिए OSI मॉडल के संदर्भ में, DNP3 एक परत 7 प्रोटोकॉल निर्दिष्ट करता है। यह उपयोगकर्ता डेटा के लिए मल्टीप्लेक्सिंग, डेटा विखंडन, त्रुटि जांच, लिंक नियंत्रण, प्राथमिकता और परत 2 एड्रेसिंग सेवाएं प्रदान करता है। यह एक ट्रांसपोर्ट फ़ंक्शन (कुछ हद तक परत 4 के फ़ंक्शन के समान) और एक एप्लिकेशन लेयर (लेयर 7) को भी परिभाषित करता है जो सामान्य SCADA अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त फ़ंक्शंस और सामान्य डेटा प्रकारों को परिभाषित करता है। DNP3 फ़्रेम (नेटवर्किंग) दृढ़ता से मिलता-जुलता है, लेकिन IEC 60870-5 FT3 फ़्रेम के समान नहीं है। यह त्रुटियों का पता लगाने के लिए चक्रीय अतिरेक जांच कोड का भारी उपयोग करता है।

बेहतर बैंडविड्थ दक्षता घटना उन्मुख डेटा रिपोर्टिंग के माध्यम से हासिल की जाती है। रिमोट टर्मिनल यूनिट डेटा बिंदुओं की निगरानी करती है और इवेंट उत्पन्न करती है जब यह निर्धारित करती है कि डेटा को रिपोर्ट किया जाना चाहिए (उदाहरण के लिए, जब यह मूल्य बदलता है)। इन घटनाओं को कक्षा 1, 2 और 3 से जुड़े तीन बफ़र्स में से एक में रखा गया है। इनके अलावा, कक्षा 0 को मॉनिटर किए गए डेटा की स्थिर या वर्तमान स्थिति के रूप में परिभाषित किया गया है।

रिमोट टर्मिनल यूनिट से शुरू में पूछताछ की गई कि डीएनपी3 इंटीग्रिटी पोल (कक्षा 1, 2, 3 और 0 डेटा का एक संयुक्त रीड) को क्या कहता है। इसके कारण रिमोट टर्मिनल यूनिट सभी बफ़र किए गए ईवेंट और सभी स्थिर बिंदु डेटा को मास्टर स्टेशन पर भेजती है। इसके बाद, मास्टर कक्षा 1, कक्षा 2 या कक्षा 3 को पढ़कर घटना डेटा के लिए मतदान करता है। सभी कक्षाओं को एक साथ पढ़ा जा सकता है या प्रत्येक कक्षा को एक अलग दर पर पढ़ा जा सकता है, जो अलग-अलग रिपोर्टिंग प्राथमिकताएं बनाने के लिए एक तंत्र प्रदान करता है। विभिन्न वर्गों के लिए. इंटीग्रिटी पोल के बाद, केवल महत्वपूर्ण डेटा परिवर्तन भेजे जाते हैं। इसके परिणामस्वरूप हर समय, हर चीज पर मतदान करने की तुलना में काफी अधिक प्रतिक्रियाशील डेटा पुनर्प्राप्ति हो सकती है, भले ही इसमें महत्वपूर्ण बदलाव आया हो।

रिमोट टर्मिनल यूनिट को कक्षा 1, 2, या 3 डेटा उपलब्ध होने पर स्वचालित रूप से रिपोर्ट करने के लिए भी कॉन्फ़िगर किया जा सकता है।

DNP3 प्रोटोकॉल RTU के साथ समय सिंक्रनाइज़ेशन का समर्थन करता है। डीएनपी प्रोटोकॉल में सभी बिंदु डेटा ऑब्जेक्ट के टाइम स्टैम्प्ड वेरिएंट हैं, ताकि कम आरटीयू पोलिंग के साथ भी, पोल के बीच जो हुआ उसकी घटनाओं के अनुक्रम को फिर से बनाने के लिए पर्याप्त डेटा प्राप्त करना संभव हो सके।

DNP3 प्रोटोकॉल में सामान्य बिंदु-उन्मुख वस्तुओं की एक बड़ी लाइब्रेरी है। इस व्यापक लाइब्रेरी का फोकस अन्य वस्तुओं पर बिट-मैपिंग डेटा की आवश्यकता को समाप्त करना था, जैसा कि अक्सर कई मॉडबस इंस्टॉलेशन में किया जाता है। उदाहरण के लिए, फ़्लोटिंग पॉइंट नंबर वेरिएंट उपलब्ध हैं, इसलिए 16 बिट रजिस्टरों की जोड़ी पर नंबर को मैप करने की कोई आवश्यकता नहीं है। इससे अनुकूलता में सुधार होता है और endianness जैसी समस्याएं खत्म हो जाती हैं।

DNP3 प्रोटोकॉल के लिए एक रिमोट टर्मिनल यूनिट एक छोटा, सरल एम्बेडेड डिवाइस हो सकता है, या यह उपकरणों से भरा एक बड़ा, जटिल रैक हो सकता है। डीएनपी उपयोगकर्ता समूह ने आरटीयू अनुपालन के लिए प्रोटोकॉल के चार स्तर स्थापित किए हैं। डीएनपी उपयोगकर्ता समूह ने स्तर 1 और 2 के लिए परीक्षण प्रक्रियाएं प्रकाशित की हैं, जो सबसे सरल कार्यान्वयन हैं।

प्रोटोकॉल मजबूत, कुशल और उपकरणों की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ संगत है, लेकिन समय के साथ अधिक जटिल और सूक्ष्म हो गया है। बढ़ती मांग वाले औद्योगिक अनुप्रयोग चुनौती का हिस्सा हैं। इसके अलावा, SCADA अवधारणाएँ तकनीकी रूप से सरल हैं लेकिन फ़ील्ड अनुप्रयोग जो कई प्रकार के उपकरणों को एकीकृत करते हैं, विक्रेता कार्यान्वयन में भिन्नता के कारण स्थापित करना या समस्या निवारण करना जटिल हो सकता है।

आईईईई मानकीकरण

IEEE ने 23 जुलाई 2010 को DNP3 को IEEE Std 1815-2010 के रूप में अपनाया। IEEE कक्षा 1815 को DNP उपयोगकर्ता समूह के अतिरिक्त इनपुट के साथ, IEEE पावर एंड एनर्जी सोसाइटी की ट्रांसमिशन और वितरण समिति और सबस्टेशन समिति द्वारा सह-प्रायोजित किया गया था।

अप्रैल 2012 में, IEEE ने प्रकाशन के लिए कक्षा 1815-2012 को मंजूरी दे दी। IEEE कक्षा 1815-2010 को हटा दिया गया है। मानक के 2012 संस्करण में सुरक्षित प्रमाणीकरण संस्करण 5 के लिए सुविधाएँ शामिल हैं। IEEE 1815-2010 में सुरक्षित प्रमाणीकरण के पिछले संस्करण में केवल पूर्व-साझा कुंजियों का उपयोग किया गया था। नया संस्करण सार्वजनिक कुंजी इन्फ्रास्ट्रक्चर का उपयोग करने में सक्षम है, और यह दूरस्थ कुंजी परिवर्तनों की सुविधा प्रदान करता है।

संदर्भ

• 1379-2000 — IEEE Recommended Practice for Data Communications Between Remote Terminal Units and Intelligent Electronic Devices in a Substation. 2001. doi:10.1109/IEEESTD.2001.92412. ISBN 978-0-7381-2639-5.
• IEEE Standard for Electric Power Systems Communications -- Distributed Network Protocol (DNP3). 2010. doi:10.1109/IEEESTD.2010.5518537. ISBN 978-0-7381-6312-3.
• IEEE Standard for Electric Power Systems Communications-Distributed Network Protocol (DNP3). 2012. doi:10.1109/IEEESTD.2012.6327578. ISBN 978-0-7381-7292-7.