डीएनपी3

वितरित नेटवर्क प्रोटोकॉल 3 (डीएनपी3) प्रक्रिया स्वचालन प्रणालियों में घटकों के मध्य उपयोग किए जाने वाले संचार प्रोटोकॉल का एक सेट है। इसका मुख्य उपयोग विद्युत और जल कंपनियों जैसी उपयोगिताओं में है। अन्य उद्योगों में उपयोग समान्य नहीं है। इसे विभिन्न प्रकार के डेटा अधिग्रहण और नियंत्रण उपकरणों के मध्य संचार के लिए विकसित किया गया था। यह एससीएडीए प्रणाली में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जहां इसका उपयोग एससीएडीए मास्टर स्टेशनों (या कंट्रोल सेंटर), रिमोट टर्मिनल यूनिट्स (आरटीयू), और इंटेलिजेंट इलेक्ट्रॉनिक उपकरण (आईईडी) द्वारा किया जाता है। इसका उपयोग मुख्य रूप से मास्टर स्टेशन और आरटीयू या आईईडी के मध्य संचार के लिए किया जाता है। आईसीसीपी, इंटर-कंट्रोल सेंटर कम्युनिकेशंस प्रोटोकॉल (आईईसी 60870-6 का एक भाग), इंटर-मास्टर स्टेशन संचार के लिए उपयोग किया जाता है। प्रतिस्पर्धी मानकों में पुराने मॉडबस प्रोटोकॉल और नए आईईसी 61850 प्रोटोकॉल सम्मिलित हैं।

इतिहास

जबकि आईईसी 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 एससीएडीए घटकों के मध्य अंतरसंचालनीयता की अनुमति देगा। इस प्रकार, 1993 में, जीई-हैरिस कनाडा (जिसे पहले वेस्ट्रोनिक के नाम से जाना जाता था) ने 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 संचरण मीडिया से प्रेरित विकृति को दूर करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। .

सुरक्षा

क्योंकि स्मार्ट ग्रिड एप्लिकेशन समान्य रूप से समान भौतिक नेटवर्क और ग्रिड के अंतर्निहित आईपी मूलभूत फ्रेम वर्क तक तीसरे पक्ष की पहुंच मानते हैं, डीएनपी 3 प्रोटोकॉल में सुरक्षित प्रमाणीकरण सुविधाओं को जोड़ने के लिए बहुत काम किया गया है। डीएनपी3 प्रोटोकॉल आईईसी 62351-5 के अनुरूप है। जो कि कुछ विक्रेता सीरियल संचार के लिए बम्प-इन-द-वायर 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 ए.जी.ए-12 (अमेरिकन गैस एसोसिएशन) के रूप में प्रारंभ हुई, जो पश्चात् में आईईईई एसटीडी बन गई। 1711-2010। इस मानक को पश्चात् में 27 मार्च 2014 को वापस ले लिया गया।

डीएनपी3 प्रोटोकॉल को आईईईई एसटीडी में भी संदर्भित किया गया है। आईईईई 1379-2000, जो आधुनिक स्काडा मास्टर-आरटीयू/आईईडी संचार लिंक को प्रयुक्त करने के लिए सर्वोत्तम प्रथाओं के सेट की पक्ष समर्थन करता है। इनमें न केवल एन्क्रिप्शन किन्तु अन्य प्रथाएं भी सम्मिलित हैं जो प्रसिद्ध अतिक्रमण विधियों के विपरीत सुरक्षाबढ़ाती हैं।

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

तकनीकी विवरण

डीएनपी3 प्रोटोकॉल में महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं जो इसे उच्च जटिलता की मूल्य पर मॉडबस जैसे पुराने प्रोटोकॉल की तुलना में अधिक शसक्त , कुशल और इंटरऑपरेबल बनाती हैं।

नेटवर्क के लिए ओएसआई मॉडल के संदर्भ में, डीएनपी3 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 ट्रांसपोर्ट फ़ंक्शन (कुछ हद तक परत 4 के फ़ंक्शन के समान) और एप्लिकेशन लेयर (लेयर 7) को भी परिभाषित करता है जो सामान्य एससीएडीए अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त फ़ंक्शंस और सामान्य डेटा प्रकारों को परिभाषित करता है। डीएनपी3 फ़्रेम (नेटवर्किंग) दृढ़ता से मिलता-जुलता है, किन्तु आईईसी 60870-5 एफटी3 फ़्रेम के समान नहीं है। यह त्रुटियों का पता लगाने के लिए चक्रीय अतिरेक जांच कोड का भारी उपयोग करता है।

उत्तम बैंडविड्थ दक्षता घटना उन्मुख डेटा रिपोर्टिंग के माध्यम से प्राप्त की जाती है। रिमोट टर्मिनल यूनिट डेटा बिंदुओं की निरिक्षड 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 में रखा गया है। इनके अतिरिक्त , कक्षा 0 को मॉनिटर किए गए डेटा की स्थिर या वर्तमान स्थिति के रूप में परिभाषित किया गया है।

रिमोट टर्मिनल यूनिट से प्रारंभ में पूछताछ की गई कि डीएनपी3 इंटीग्रिटी पोल (कक्षा 1, 2, 3 और 0 डेटा का 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 पश्चात् , मास्टर कक्षा 1, कक्षा 2 या कक्षा 3 को पढ़कर घटना डेटा के लिए मतदान करता है। सभी कक्षाओं को साथ पढ़ा जा सकता है या प्रत्येक कक्षा को अलग दर पर पढ़ा जा सकता है, जो अलग-अलग रिपोर्टिंग प्राथमिकताएं बनाने के लिए तंत्र प्रदान करता है। विभिन्न वर्गों के लिए. इंटीग्रिटी पोल के पश्चात् , केवल महत्वपूर्ण डेटा परिवर्तन भेजे जाते हैं। इसके परिणामस्वरूप हर समय, हर चीज पर मतदान करने की तुलना में अधिक अधिक प्रतिक्रियाशील डेटा पुनर्प्राप्ति हो सकती है, तथापि 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।

डीएनपी3 प्रोटोकॉल आरटीयू के साथ समय सिंक्रनाइज़ेशन का समर्थन करता है। डीएनपी प्रोटोकॉल में सभी बिंदु डेटा ऑब्जेक्ट के टाइम स्टैम्प्ड वेरिएंट हैं, जिससे कम आरटीयू पोलिंग के साथ भी, पोल के मध्य जो हुआ उसकी घटनाओं के अनुक्रम को फिर से बनाने के लिए पर्याप्त डेटा प्राप्त करना संभव हो सकता है।

डीएनपी3 प्रोटोकॉल में सामान्य बिंदु-उन्मुख वस्तुओं की बड़ी लाइब्रेरी है। इस व्यापक लाइब्रेरी का फोकस अन्य वस्तुओं पर बिट-मैपिंग डेटा की आवश्यकता को समाप्त करना था, जैसा कि अधिकांशत: अनेक 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 अंतहीनता जैसी समस्याएं समाप्त हो जाती हैं।

डीएनपी3 प्रोटोकॉल के लिए रिमोट टर्मिनल यूनिट छोटा, सरल एम्बेडेड डिवाइस हो सकता है, या यह उपकरणों से भरा बड़ा, सम्मिश्र 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 शसक्त , कुशल और उपकरणों की विस्तृत श्रृंखला के साथ संगत है, किन्तु समय के साथ अधिक सम्मिश्र और सूक्ष्म हो गया है। जिसमे बढ़ती मांग वाले औद्योगिक अनुप्रयोग चुनौती का भाग हैं। इसके अतिरिक्त , एससीएडीए अवधारणाएँ तकनीकी रूप से सरल हैं किन्तु फ़ील्ड अनुप्रयोग जो अनेक प्रकार के उपकरणों को एकीकृत करते हैं, विक्रेता कार्यान्वयन में भिन्नता के कारण स्थापित करना या समस्या निवारण करना सम्मिश्र हो सकता है।

आईईईई मानकीकरण

आईईईई ने 23 जुलाई 2010 को डीएनपी3 को आईईईई एसटीडी 1815-2010 के रूप में अपनाया। आईईईई कक्षा 1815 को डीएनपी उपयोगकर्ता समूह के अतिरिक्त इनपुट के साथ, आईईईई पावर एंड एनर्जी सोसाइटी की ट्रांसमिशन और वितरण समिति और सबस्टेशन समिति द्वारा सह-प्रायोजित किया गया था।

अप्रैल 2012 में, आईईईई ने प्रकाशन के लिए कक्षा 1815-2012 को स्वीकृति दे दी। आईईईई कक्षा 1815-2010 को हटा दिया गया है। मानक के 2012 संस्करण में सुरक्षित प्रमाणीकरण संस्करण 5 के लिए सुविधाएँ सम्मिलित हैं। आईईईई 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.