-
Komunikacja w nowoczesnej energetyce
Michał Łęcki
31/01/2017
PRP/HSR – nowy wymiar redundancji w sieciach IEC 61850
-
Redundancja
Przegląd dotychczasowych protokołów redundantnych
o Moxa Turbo Ring i Turbo Chain
Czym jest IEC 61850 od strony komunikacyjnej?
o PRP
o HSR
Proponowane rozwiązania
-
Redundancja
Stosowanie redundancji zapewnia ciągłość pracy sieci
• PRP/HSR for Zero Recovery Time
• Ring/Chain Network Redundancy at 20 ms
• Fast Wireless Roaming at 50 ms
-
Protokoły redundantne MOXA
4
-
IEC 61850
2017-02-065
Z perspektywy komunikacji sieciowej;
Czym jest IEC 61850?
• Szkielet budowy sieci dla automatyzacji na podstacjach
• Model komunikacji sieciowej oparty o Ethernet
• Interoperacyjność pomiędzy dostawcami
• Komunikacja end-to-end z gwarantowanymi czasami dostarczenia
informacji (określonymi przez standard)
-
IEC 61850
2017-02-066
Czasy rekonfiguracji sieci
IEC 61850-5 Edition
-
IEC 61850
2017-02-067
Standard Redundancy in Industrial Ethernet
IEC 62439
-
Jak to działa? - PRP
LAN A
RedBoxLAN BLAN
A
Inter Link
SAN
Source
switch
switch
switch
LAN Bswitch
switch
switch
RedBox
LAN BLAN A
Inter Link
SAN
RedBoxLAN A LAN
B
Inter Link
SAN
RedBoxLAN A LAN
B
Inter Link
SAN
Destination
PRP TagPRP “A” frame
PRP TagPRP “B” frame
PRP “A” frame
PRP “B” frame
LAN A Malfunction !!
Well received without any packet loss & system downtime.
RedundancyBox
LAN A
Inter Link
LAN B
SAN
Single Attached Node (SAN)
switch
GeneralEthernet Switch
PRP LAN A: Red LinePRP LAN B: Green LineSAN Inter Link: Blue
Line
-
PRP
2017-02-069
Rozpoznawanie duplikatów
• Na podstawie RCT (Redundancy Control Trailer)
• Tagowanie ramek LAN A i LAN B
• Numer sekwencji (wzrasta z każdą ramką wysłaną przez
węzeł)
• MAC źródłowy
-
Jak to działa? - HSR
“D” frame
RedBoxLAN B LAN A
Inter Link
RedBoxLAN B LAN A
Inter Link
RedBox
LAN B LAN A
Inter Link
RedBox
LAN B LAN A
Inter Link
RedBox
LAN BLAN A
Inter Link
RedBox
LAN BLAN A
Inter Link
RedBox
LAN BLAN A
Inter Link
SAN SAN SAN SAN
SAN SAN SAN SAN
Source
Destination
“C” frame
RedundancyBox
LAN A
Inter Link
LAN B
SAN
Single Attached Node (SAN)
HSR Ring: Orange LineSAN Inter Link: Blue Line
1
2 34 5
RedBox
LAN BLAN A
Inter Link
7
6 8 9
10
HSR “A” frame
HSR “B” frame
1 2 4 6 8 101 3 5 7 9 (10)
HSR Ring
HSR TagHSR “A” frame
HSR TagHSR “B” frame
-
Jak to działa? - HSR
-
PRP
2017-02-0612
Rozpoznawanie duplikatów
• Tagowanie ramek LAN A i LAN B
• Numer sekwencji
• MAC źródłowy
-
How It Works? - HSR Coupling
-
How It Works? - QuadBox
end node
end node
end node
end node
end node
Ring 1 Ring 2
(nextring)
end node
end node
end node
end node
12
5
9
1112
13
15
1614
17
7
3
4
6
8
10
19
20
21
23
24
25
No learning of MAC address
1 3 5 8 14 21 X5 9 15 22 X
9 16 233 6 10 17 24 27
6 11 18 X2 4 7 12 19 25 X
12 20 X7 13 X
27
22
18
QuadBox A
QuadBox B
-
Przykładowa topologia
Topology – Szyna stacyjna jako PRP + ring RSTP szyna procesu
jako HSR ring
• Brak pojedynczych punktów awarii
SAN
SAN
SANSANSANSAN
RedBox
PowerSCADA
LAN A (Ring Redundancy)switch
switch
switch
LAN B (Ring Redundancy)switch
switch
switch
RedBox
RedBox
Bay 1
RedBox RedBox
Bay 2
RedBox RedBox
RedBox RedBox
RedBox
RedBox
SANRedundancy
Box
SAN
Single Attached Node (SAN)
RedBox RedBox
QuadBox Function
PRP/HSRCoupling
Bay Extension
PRP/HSRCoupling
Reference: IEC 61850-90-4 7.3.3.5
-
PRP/HSR Zalety
2017-02-0616
MOXAPRP/HSR
SOLUTION VALUE
IntegralnośćŁatwa integracja istniejących siecido tych opartych
o PRP/HSR
SkalowalnośćŁatwa do rozbudowy architektura
ZarządzalnośćEfficient and visual PRP/HSR network management
PRP/HSR – zalety stosowania
-
Integralność
2017-02-0617
Integracja na poziomie urządzenia
• PRP/HSR Redundancy Box (Redbox)
• Integruje urządzenia do dowolnej architektury redundantnej
• 4 Tryby pracy– PRP
– HSR
– Coupling
– Quadbox
• Jeden firmware
• Gigabit speed
• Wsparcie RSTP
-
Integralność
2017-02-0618
Integralność na poziomie IED
• EOM-G103
• Architektura gigabitowa
• Zamienia SAN w DAN z komunikacją– PRP
– HSR
-
Integralność
2017-02-0619
Integracja architektur opartych o RSTP
• Funkcjonalność: Redboxpozwala na podłączenie topologii RSTP do
pierścienia HSR: Dual homing
• Możliwość podpięcia istniejących już bloków RSTP do
architektury HSR
-
Skalowalność
2017-02-0620
Integracja modułów IED
• PRP/HSR switch
• Switch modułowy pozwala na podłączenie wielu urządzeń do
sieci
-
Skalowalność
2017-02-0621
Moduły komunikacyjne PRP/HSR PM-7200-PHR-PTP
• Modular designed PRP/HSR Switch•Gigabit TX and SFP PRP/HSR
modules supported
• IEEE 1588 PTP supported.
•IEC-62439 Standard to reach zero recovery time•Multiple devices
connected to PRP/HSR network•Enable RSTP supported devices link to
PRP/HSR network
Flexible Ports Combination
Precision Time Management
Multiple Redundancy Protocols Supported
PM-7200-PHR-PTP modules
The PRP/HSR module only works with PT-7728-PTPOnly available at
the firmware version 3.5 , Hardware version 3.0 or later version
are required
-
Skalowalność
2017-02-0622
Pełny zakres integracji modułów IED• Kompleksowość
podejścia znacznie rozszerza możliwości integracji do
architektury PRP/HSR
• Skalowalność to wiele płaszczyzn
-
Skalowalność
2017-02-0623
Vertical Integration: HSR-PRP Coupling
• Redbox może zostać wykorzystany do podłączenia ringu HSR do
dwóch sieci PRP
• Ujednolicony interfejs
• Integralność od urządzeń na podstacji po komputer w centrum
zarządzania
-
Integral & Scalable Infrastructure
PRP/HSR Switch
3-port RedBox
PRP/HSR Computer
PRP/HSR Module
-
Zarządzalność
2017-02-0625
Centralized Management & Easy Integration for PSCADA
PSCADA APP
MMS Server and Client
Redundant Mgr. Middleware
MMS/SNMP Server
MMS Server
MMS/SNMP Server
MMS Server
monitoring
Diagnosis
Trouble shooting
Redundant NetworkMMS/SNMP
to MMS
Communication statusCommunication status
Device-healthDevice-health
PRP/HSR redundant statusPRP/HSR redundant status
-
Zarządzalność
2017-02-0626
Native PRP/HSR Embedded Computer
Single Failure Point
Why Native PRP/HSR in
Computer• Completed PRP/HSR
Network Redundant.• Achieve PRP/HSR
Network Management.
PRP/HSR management middleware built-in
-
DA-820 Series
Multi funkcyjny komputer dla podstacji energetycznych
Quad-core i7-3612QE 2.1 GHz CPU, 2 VGA, 4 Gigabit LANs, USB x 6,
CFast, ECC DDR3L (Max. 16GB), 64-bit Debian 7 or Windows Embedded
Standard 7, -40 ~ 60℃Operation Temp.
Dual-core i7-3555LE 2.5 GHz CPU, 2 VGA, 4 Gigabit LANs, USB x 6,
CFast, ECC DDR3L (Max. 16GB), 64-bit Debian 7 or Windows Embedded
Standard 7, -40 ~ 75℃Operation Temp.
DA-820-C8DA-820-C8-LXDA-820-C8-W7E
Certyfikacje– IEC 61850-3, IEC 60255
Funkcjonalność – RAID 0/1/5/10 + PRP/HSR
Dostosowany do:• Zdalna kontrola• Monitoring podstacji• Stacja
robocza• Serwer dla SCADA• Monitoring wideo
Rozbudowa– 2 PCI, 3 PCIe x1 and PCIe x16
Synchronizacja czasu IEEE 1588 & IRIG-B
Dual Power– Zasilanie szerokim zakresem napięć
wejściowych, 24 to 110 VDC or 100 to 240 VAC/VDC
*
DA-820-C7-TDA-820-C7-T-LXDA-820-C7-T-W7E
-
PT-G503-PHR-PTP – RedBox
Full Gigabit PRP/HSR Redundancy Box
IEC 62439-3 Clause 4(PRP) and Clause 5(HSR)
World’s 1st all-in-one redundancy box(PRP, HSR, Coupling and
QuadBox) for scalable infrastructure
Hardware-based IEEE 1588v2 1-step TC PTP Supported
Design ready for NERC CIP compliant system development
MMS Server-- Integration with Power SCADA
Fiber CheckTM-- All fiber port monitoring
• 3-port PRP/HSR redundancy box, 1 isolated dual power supply(88
to 300 VDC or 85 to 264 VAC)
• 3-port PRP/HSR redundancy box, 1 isolated dual power
supply(24/48 VDC)
PT-G503-PHR-PTP-HV
PT-G503-PHR-PTP-WV
-
IEC 61850 w ofercie MOXA
2017-02-0629
Moxa PRP/HSRKompleksowa oferta – począwszy od modułów do
zabudowy po zarządzanie siecią
PRP/HSR RedBoxPT-G503-PHR-PTP
Quickly enable legacy devices to PRP/HSR network
SAN
PRP/HSR 19” Ethernet SwitchPT-7728-PTPPM-7200-PHR-PTP*
Enable multiple single attached nodes(SANs) to PRP/HSR
network
PRP/HSR ComputerDA-820
Efficient and Visually Represented PRP/HSR Network
Management
SAN SAN SAN SAN
PRP/HSR Embedded ModuleEOM-G103-PHR-PTP
Easy integration to single attached node(SAN) system and enable
PRP/HSR network
Module built-in
Device-level IntegrationBoard-level IntegrationManaged-level
Integration
-
Elmark Automatyka
2017-02-0630
Dziękuję za uwagę
