dnp3.0

1、DNP3.0規(guī)約簡介規(guī)約簡介DNP3.0(DistributedwkProtocolVersion3.0)最初由美國HARRIS公司推出，已被IEEE推薦為RTUFTU與主站間的通信規(guī)約。DNP3.0在北美地區(qū)應(yīng)用比較多，我國的香港及大陸一些開展配電自動化工作的供電部門也有選擇DNP3.0的?，F(xiàn)在世界上有專門的DNP用戶組織，負(fù)責(zé)規(guī)約的管理。DNP3.0是遵循ISOOSI七層參考模型的開放式遠(yuǎn)動通信規(guī)約。與IEC870.5101比較，D

2、NP3.0也規(guī)定了類似的物理層、鏈路層及應(yīng)用層的內(nèi)容。由于IEC870.5101鏈路層每一幀中所傳送的應(yīng)用數(shù)據(jù)不超過255個字節(jié)，為了方便應(yīng)用層傳輸大容量數(shù)據(jù)塊，DNP3.0增加了一個傳輸層，將超過255個字節(jié)的應(yīng)用數(shù)據(jù)分成若干個不超過255字節(jié)的數(shù)據(jù)子模塊，送到鏈路層傳輸。DNP3.0與IEC870.5101的另一個重要區(qū)別是，能夠在多種通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下支持自發(fā)響應(yīng)(unsolicitedresponse)方式。3DNP3.0鏈路層

3、消息傳輸碰撞及處理鏈路層消息傳輸碰撞及處理3.1消息傳輸時的碰撞情況消息傳輸時的碰撞情況SCADA通信網(wǎng)絡(luò)通常有直接總線和串聯(lián)總線兩種物理拓?fù)浞绞?。直接總線拓?fù)浞绞骄哂袃蓚€物理節(jié)點(diǎn)，這兩個節(jié)點(diǎn)直接相連，通常用于點(diǎn)對點(diǎn)通信；串聯(lián)總線拓?fù)浞绞街卸鄠€節(jié)點(diǎn)均聯(lián)接在同一條通信線上，通常用于點(diǎn)對多點(diǎn)通信，其中一個節(jié)點(diǎn)是SCADA主站，該節(jié)點(diǎn)向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送接收信息，其他所有的節(jié)點(diǎn)向這個主站節(jié)點(diǎn)接收發(fā)送信息。DNP3.0數(shù)據(jù)鏈接有2線半雙工及4線全雙工

4、兩種通信方式。DNP3.0對這兩種方式的處理是不相同的。在直接總線拓?fù)浞绞较?，一個主站只與一個RTU通信，若使用4線全雙工方式則在線路上不會有任何消息碰撞的機(jī)會。但如果使用2線半雙工方式，那么當(dāng)兩個裝置同時試圖傳輸數(shù)據(jù)時碰撞問題就產(chǎn)生了。另一種較特別的線路聯(lián)接方式如圖1所示，這是一種利用公共交換網(wǎng)絡(luò)(PSN，PublicSwitchedwk)撥號通信方式，是典型的2線制，但從RTU到調(diào)制解調(diào)器是4線制，此時使用全雙工方式進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈接，撥

5、號調(diào)制解調(diào)器必須利用RTS和CTS才能解決碰撞問題。圖1主站與主站與RTU通過調(diào)制解調(diào)器的直接聯(lián)接示意圖通過調(diào)制解調(diào)器的直接聯(lián)接示意圖Fig.1Pointtopointdialupconnection在串聯(lián)總線拓?fù)浞绞较?，主站與多個RTU通信，所以無論是2線制還是4線制都有發(fā)生碰撞的可能性。在2線通信的情況下，主站與RTU之間，RTU與RTU之間，在通信時都有可能發(fā)生消息碰撞；在4線通信的情況下，主站與RTU之間不會發(fā)生消息碰撞，但是當(dāng)

6、RTU彼此之間通信時還是有消息發(fā)生碰撞的可能性。3.2DNP3.0對碰撞問題的處理對碰撞問題的處理3.2.1半雙工通信方式下的碰撞處理在兩線半雙工方式下，當(dāng)主站或RTU在線路上有數(shù)據(jù)傳輸時，物理層應(yīng)該能夠返回一個數(shù)據(jù)載波檢測指示(DCD，DataCarrierDetection)，表明此時有一個站正在線路上傳輸數(shù)據(jù)，禁止其他站使用該線路。反之，當(dāng)DCD沒有作出指示時，表明此時線路空閑，任何一個站都可以使用該線路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。由此而產(chǎn)生的

7、問題是：由于DNP3.0數(shù)據(jù)鏈接協(xié)議不為RTU設(shè)置優(yōu)先級，所以當(dāng)線路空閑時，若有多個RTU同時要求使用該線路向主站傳送消息時，則會產(chǎn)生碰撞問題。這種現(xiàn)象發(fā)生后，DNP3.0規(guī)定所有RTU均停止消息的發(fā)送而等待一個時間延遲，然后再次檢測DCD指示。若發(fā)現(xiàn)線路仍然是空閑的，則可以發(fā)送消息；若發(fā)現(xiàn)線路已被其它RTU搶先使用，則繼續(xù)等待一個時間延遲，直到DCD指示線路空閑。主站利用這個時間延遲來控制線路的使用，并阻止多個RTU同時進(jìn)行消息傳輸。

8、(1)立即處理方式發(fā)生上述碰撞情況后，RTU不等待自發(fā)響應(yīng)的確認(rèn)信息而立即處理主站的請求命令，稱這種方式為立即處理方式。DNP3.0對除“讀”請求(例如二進(jìn)制輸入數(shù)據(jù)請求，計數(shù)事件數(shù)據(jù)請求等等)之外的所有請求命令均采用這種處理方式。較特別的一種情況如圖2所示。主站接收不到自發(fā)響應(yīng)信息，沒有向子站發(fā)出確認(rèn)(CONFIRM)信息，RTU首先響應(yīng)主站的請求，當(dāng)自發(fā)響應(yīng)響應(yīng)確認(rèn)超時后，RTU重新發(fā)送自發(fā)響應(yīng)信息。當(dāng)然，如果是由于網(wǎng)絡(luò)的原因而造成

9、超時，那么主站最終還將能夠接收到第一次的自發(fā)響應(yīng)信息。此時，主站仍對其作出答復(fù)，但RTU則置之不理。圖2應(yīng)用層碰撞情況之一應(yīng)用層碰撞情況之一Fig.2Infmationcollisioninapplicationlayercase1(2)確認(rèn)后處理方式主站發(fā)出的請求命令為“讀”請求時，若恰好有自發(fā)響應(yīng)發(fā)生，則RTU在收到CONFIRM信息后才開始響應(yīng)“讀”請求，稱這種方式為確認(rèn)后處理方式。如果RTU對“讀”請求采用立即處理方式，那么當(dāng)主

10、站所要“讀”的數(shù)據(jù)恰好已經(jīng)被包含在這個還沒有被確認(rèn)的自發(fā)響應(yīng)中時，就很可能會引起數(shù)據(jù)的重復(fù)或丟失。而采用確認(rèn)后處理方式便能有效地處理這種情況。較特別的一種情況如圖3所示。主站沒有確認(rèn)自發(fā)響應(yīng)消息，此時RTU將重發(fā)自發(fā)響應(yīng)的響應(yīng)消息，直到接收到主站的確認(rèn)信息，或者達(dá)到了預(yù)先配置的重發(fā)次數(shù)。如果重發(fā)次數(shù)達(dá)到預(yù)先配置的重發(fā)次數(shù)后仍沒有收到主站的確認(rèn)信息，那么RTU在內(nèi)部把自發(fā)響應(yīng)的響應(yīng)數(shù)據(jù)重新放入緩沖區(qū)，然后處理主站的請求命令，最后再次重發(fā)自