Giải pháp chuyển đổi giao thức IEC60870-5-101 sang giao thức IEC60870-5-104

Như chúng ta đã biết, giao thức IEC60870-5 là giao thức bắt buộc trong việc truyền tin SCADA điện lực. Nhiều hệ thống SCADA trước đây vẫn sử dụng giao thức IEC60870-5-101 trên đường truyền Serial có nhiều hạn chế như tốc độ truyền tin và độ ổn định.

Theo quyết định QD55 (2017) của Cục điều tiết điện lực, yêu cầu bắt buộc sử dụng giao thức IEC6087-5-104 đối với các hệ thống SCADA lắp mới và khuyến khích chuyển đổi giao thức IEC60870-5-101 sang giao thức IEC60870-5-104 đối với các hệ SCADA đang hoạt động.

Chính vì lý do trên, trong bài viết này BKAS Co Ltd sẽ giới thiệu giải pháp chuyển đổi giao thức IEC60870-5-101 sang giao thức IEC60870-5-104 và trường hợp áp dụng.

1. Lý do phải chuyển đổi

Sử dụng giao thức truyền thông IEC 60870-5-101 kết nối tới các trung tâm điều khiển gặp nhiều mặt hạn chế như sau:

• Các kênh truyền thông V24 (hoặc 4W) từ RTU hoặc Gateway từ trạm đến hệ thống SCADA phải qua nhiều thiết bị (modem V24/4W, PCM, STM1,4..) làm tăng nguy cơ sự cố trên đường truyền.
• Việc kết nối của giao thức IEC 60870-5-101 đối với các thiết bị khác hãng khá phức tạp do định nghĩa lớp vật lý (physical layer) của giao thức qua kết nối RS232 thường không đồng nhất, dẫn đến phát sinh Bit lỗi trong các bản tin truyền, làm cho tín hiệu truyền thông không ổn định.

Chính những hạn chế này đã làm cho hệ thống SCADA thường xuyên mất kết nối tới các Trung tâm điều độ, làm gián đoạn việc truyền số liệu giám sát tới các trung tâm điều khiển.

2. Lợi ích của việc chuyển đổi

• Giao thức IEC60870-5-104 thực hiện kết nối vật lý trên nền giao thức TCP/IP nên việc bắt tay trên lớp vật lý thực hiện đơn giản, dễ dàng tương thích giữa hệ thống SCADA với các thiết bị Gateway và RTU của các hãng khác nhau.
• Giao thức IEC104 hoàn toàn tương thích với giao thức IEC101 về lớp liên kết (link layer) và lớp ứng dụng (aplication layer), do đó việc xây dựng CSDL cho các đối tượng điều khiển trên hệ thống MicroSCADA không thay đổi.

Chính vì lý do trên, việc chuyển đổi kết nối SCADA từ giao thức IEC 60870-5-101 sang IEC 60870-5-104 là rất cần thiết, nhằm đảm bảo hệ thống vận hành ổn định, giảm thiểu suất sự cố trên hệ thống SCADA.

3. Giải pháp chuyển đổi

3.1 Sử dụng thiết bị phần cứng

Giải pháp này sử dụng 1 thiết bị chuyển đổi truyền thông, có nhiệm vụ chuyển đổi giao thức IEC60870-5-101 sang giao thức IEC60870-5-104.

 Hình 1: Mô hình chuyển đổi giao thức sử dụng bộ PG5901

Mô hình trên sử dụng bộ chuyển đổi truyền thông PG5901 của thương hiệu ATOP (Taiwan), bộ này sẽ nhận tín hiệu IEC101 từ cổng Serial sau đó chuyển sang giao thức IEC104 truyền qua cổng RJ45.

Thiết bị này hỗ trợ tới 1000 datapoints giám sát và 500 datapoints điều khiển, cùng với đó là khả năng kết nối tới 5 trung tâm điều khiển. Có giao thức dự phòng RSTP, hỗ trợ IPsec, PPTP và OpenVPN.

Hình 2: Hình ảnh bộ chuyển đổi giao thức PG5901

Ưu điểm

• Phương án đơn giản, dễ thực hiện
• Chi phí thấp
• Nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt trong các tủ Recloser, tủ RTU
• Phù hợp với các dự án nhỏ.

Nhược điểm

• Không có khả năng mở rộng trong tương lai
• Không có giao diện giám sát trạng thái kênh truyền.

Với số lượng datapoint hỗ trợ ở mức độ đáp ứng được, phương án này này phù hợp với các dự án nhỏ, kết nối SCADA từ Nhà máy Thuỷ điện, kết nối các tủ Recloser còn sử dụng giao thức IEC101,…

3.2 Sử dụng phần mềm

Phương án sử dụng phần mềm là sử dụng 1 máy tính Gateway có cài đặt phần mềm chuyển đổi giao thức (ví dụ SCADA DATA GATEWAY của hãng Triangle Microworks), phần mềm này sẽ chuyển đổi giao thức IEC101 sang giao thức IEC104. Mô hình kết nối như sau như sau:

Hình 3: Mô hình chuyển đổi giao thức sử dụng phần mềm Scada Data Gateway

Phần mềm SCADA DATA GATEWAY được cài đặt trên máy tính. Với các thư viện của phần mềm giúp chuyển đổi truyền thông từ giao thức IEC60870-5-101 sang giao thức IEC60870-5-104. Dữ liệu từ port LAN máy tính thông qua các thiết bị phụ trợ như Switch, Firewall,.. kết nối về trung tâm điều khiển theo đường E1.

Ưu điểm

• Khả năng mở rộng datapoints, mở rộng giao thức. Muốn mở rộng chỉ cần mua thêm license.
• Có thể giám sát trạng thái kênh truyền, error…
• Truyền được tới nhiều trung tâm.
• Không giới hạn giao thức và datapoints

Nhược điểm

• Chi phí đầu tư ban đầu cao do có thêm chí phí của máy tính Gateway.

Phương án sử dụng phần mềm được sử dụng để kết nối SCADA các trạm biến áp, nhà máy thuỷ điện, nhà máy nhiệt điện công suất lớn.

Trên đây là bài viết về giải pháp chuyển đổi giao thức IEC60870-5-101 sang giao thức IEC60870-5-104, ưu nhược điểm của mỗi phương án. Hi vọng bài viết này sẽ mạng tới nhiều thông tin hữu ích cho Quý bạn đọc. Cảm ơn Quý bạn đọc, Quý khách hàng đã quan tâm theo dõi.

BKAS Co Ltd là đơn vị đi đầu trong lĩnh vực truyền thông SCADA điện lực, có nhiều kinh nghiệm trong việc xây dựng hệ SCADA, cấu hình truyền thông. Quý khách hàng có nhu cầu về sản phẩm và giải pháp vui lòng liên hệ.

Xem thêm

• • Giao thức truyền thông IEC60870-5-104 – YouTube
  • Kết nối SCADA từ TBA về Trung tâm điều độ sử dụng phần mềm Scada Data Gateway – BKAS CO.,LTD
  • PG5901 – Bộ chuyển đổi giao thức truyền thông – BKAS CO.,LTD