Функции прикладного уровня

Функциями прикладного уровня являются:

формирование информационных блоков для передачи канальному уровню и разборка информационных блоков, полученных от канального уровня;

обмен информацией с пользовательскими задачами (процессами);

выполнение процедур обмена информационными блоками с прикладным уровнем станции-корреспондента для реализации предусмотренных пользовательских (прикладных) функций.

Виды технологических информационных сообщений. Отраслевые унифицированные протоколы предназначаются для передачи следующих видов информационных сообщений от контролируемого пункта (КП) к пункту управления (ПУ):

·телеизмерения текущих значений (ТИТ);

·телесигнализация (ТС);

·телеизмерения интегральных значений (ТИИ);

·суточная ведомость (цифробуквенная информация, ЦБИ);

·параметры ТИТ;

·файлы;

·регистратор аварийных событий с фиксацией времени (РС);

·единовременные срезы ТИТ;

·информация диагностического контроля на КП.

Описатель качества данных содержит набор атрибутов, которые отражают признаки неисправности устройства ввода, замены фактически введенных данных вручную (от оператора) или автоматически (от какой-то программы) и т.д.

Телеизмерения могут представляться в относительных или физических единицах (масштабированные), целыми числами со знаком или без знака, числами с фиксированной или плавающей запятой. Таким образом, ТИТ передаются 1, 2 или 4 байтами.

Телесигнализация передается битами, при этом можно передавать один бит, 2 бита (двухбитное представление одного ТС) или 8 бит (8 ТС) в байте.

Информация передается блоками, которые представляют собой массивы однородных величин.

Телеизмерения могут передаваться в относительном цельночисленном формате (кванты) или в единицах измеряемой величины с фиксированной или плавающей запятой. Возможна передача группы телеизмерений в сжатом или несжатом формате.

В качестве примера на рис. 16 показан кадр канального уровня, посланный с контролируемого пункта.

В сообщении указывается, что имеются данные 1-го класса (ACD=1), КП готов к получению следующего запроса (DFC=0), а данный кадр передает ответ с пользовательскими данными (FC=8) от 12-го контролируемого пункта (A=12). Тип блока данных одноэлементная ТС с меткой времени 3 байта (TI=2).

Кадр содержит один информационный элемент (i=1), передаваемый структурой 1-го типа (SQ=0,1), и является ответом запрошенной телесигнализации (COT[0:6]=5). Запрос не содержит ошибок (АСК, COT[7]=0).

Содержание сообщения (D=0000 0001): положение секционного выключателя (объекта номер 3, группа 1, АО=3,1) включен (SPI=1), при этом значение сигнализации действительно (IV=0), актуально (NT=0), получено от автоматического источника (SB=0), не блокировано (BL=0), не является инверсной (IN=0) и обобщенной величиной (GN=0).

Метка времени действительна (IV=0), выдана передающей станцией КП (RES=1), сигнализация соответствует времени 41 минута 18 секунд, 120 миллисекунд.

Сбор данных при помощи опроса [7]

При небалансном режиме передачи сбор данных при помощи опроса – это основная процедура, занимающая большую часть времени канала. Любые пользовательские данные от КП передаются только в ответ на запрос «короткого» формата, формируемый канальным уровнем ПУ.

Стандарт МЭК 870-5-101 предусматривает использование двух классов данных, относя к классу 1 события (изменение ТС, уход ТИТ за границы), а к классу 2 периодическую передачу, фоновое сканирование и другие виды передачи низкого приоритета. Приведенная ниже таблица показывает процедуру, рекомендованную стандартом.

Первая строка обмена содержит запрос ПУ на данные 2-го класса (FC=11). Адрес станции, адрес объекта информации и другие атрибуты кадра в иллюстрации не приведены.

Сообщение во второй строке читается следующим образом. КП, у которого к моменту получения запроса были данные только 2-го класса, формирует в ответе пользовательские данные (FC=8), указывая, каким образом они представлены (COT=1 или COT=2 и т.п.). Одновременно он сообщает, что данных класса 1 на КП нет (ACD=0).

В четвертой строке КП сообщает, что нет запрошенных данных (FC=9) и данных 1-го класса тоже нет (ACD=0).

В седьмой строке КП сообщает, что кроме запрошенных данных имеет данные 1-го класса (ACD=1).

В восьмой строке ПУ формирует запрос на данные 1-го класса, которые и получает от ПУ с пометкой, что эти данные не относятся к периодическому опросу а являются спорадической передачей (COT=3).

По исчерпанию данных 1-го класса КП сообщает об их отсутствии (ACD=0) и ПУ продолжает опрос данных 2-го класса.

Стандарт МЭК 870-5-101 (2-е издание) предусматривает передачу данных класса 1 в ответ на запрос класса 2, если данных класса 2 нет. Для этого случая процедура обмена приведена в приложении Г.

Запрос полного объема (общий опрос КП) производится обычно после рестарта, инициализации КП или ПУ, а также при восстановлении связи после длительного перерыва. «Полный объем» включает в себя разные виды информации, так что он передается несколькими блоками даже при малом объеме информации.

Первая строка будет представлять посылку ПУ (Master) с пользовательскими данными для КП (FC=3), с ожиданием подтверждения (класс услуги S2) и содержащим запрос на активацию процедуры (COT=6) по выдаче всех (QOI=20) данных (TI=100) контролируемого пункта.

Вторая строка - подтверждение КП принятого запроса (FC=0)

Третья строка запрос ПУ на получение общих (COT=20) данных (FC=11), (TI=100) контролируемого пункта (возможно, эта команда не требуется).

Четвертая строка ответ КП (Slave) с пользовательскими данными (FC=8) (копией области данных присланного запроса и тем же идентификатором и сообщением о подтверждении активации (COT=7).

Далее ПУ переходит в ожидание получения нескольких кадров от КП с данными, соответствующими запросу.

КП выдает серию кадров с ответом пользовательские данные (FC=8), указывая в каждом кадре, что идет общий опрос (COT=20) и уточняет, каким образом представлены данные (поле TI).

По исчерпанию запрошенных данных ПУ формирует кадр с указанием о завершении активации (COT=10) и снова посылает копию области данных присланного запроса и тем же идентификатором TI=100. Этот кадр позволяет ПУ получить информацию о том, какая именно процедура завершила активацию.

Запрос группы блоков данных, состав которых установлен заранее, производится в точности так же. Отличие заключается только в том, что QOI имеет значение от 21 до 36 и, соответственно, то же значение имеет причина передачи в кадрах с данными от КП.

Процессы пользователя

Для системы телесигнализации информация передается в направлении контроля, от контролируемого пункта к пункту управления. Поскольку контролируемый пункт при небалансной системе не может по своей инициативе начать передачу данных, то пользовательский процесс КП должен готовить данные для отправки через сервис связи на пункт управления и организовывать их хранение. Для телесигнализации пользовательский процесс КП опрашивает оборудование и хранит результаты опроса в виде таблиц, которые организуются в очереди по хронологическому принципу. Каждая очередь имеет свой приоритет. При этом целесообразно предусмотреть также регистр статуса, в котором указывается наличие данных 1-го рода, ещё не переданных пункту управления.

Передача объектов информации в хронологическом порядке. Передача последовательных значений определенного объекта информации должна всегда проводиться в том же хронологическом порядке, в каком эти значения вводились. Допустим, в очереди определенного приоритета хранится информация с различными типами идентификаторов (TI), поступившая в хронологическом порядке.

Рис. Объекты информации различного типа (TI) в очереди одного приоритета

При передаче объектов информации из этой очереди первые два объекта с идентификатором типа А, а именно А1 и А2, пакуются в первый ASDU. Объекты В1 и В2 пакуются во второй ASDU, затем объекты A3 и А4 - в третий ASDU и т.д. Объекты, передаваемые в одном ASDU, всегда имеют одинаковый класс приоритета передачи.

Лучшей эффективности можно добиться, определяя объекты только с одним идентификатором типа в каждой приоритетной очереди.

Максимальное число объектов, посылаемых в одном ASDU, может меняться в зависимости от типа и определяется максимально допустимой длиной блока данных прикладного уровня (не более 253 байта для кадра переменной длины). ASDU автоматически заполняются объектами до определенной максимальной длины, если в очереди имеется достаточное число готовых, последовательно запомненных объектов с одинаковым идентификатором типа.

Недопустимо задерживать передачу ASDU, пытаясь дождаться вновь поступающих в буфер объектов, которые могли бы использоваться для заполнения этого ASDU до максимально возможной длины.

Если контролируемая станция имеет два или более блоков данных ASDU, готовых к передаче одновременно, она должна посылать их в соответствии с приоритетами очередей, независимо от того, какие данные появились первыми. Приоритеты очередей, применяемых в курсовом проекте, даны в табл.

Приоритеты очередей данных на контролируемой станции

Таблица

Команда опроса станции требует от контролируемых станций передать актуальное состояние их информации, обычно передаваемой спорадически (причина передачи = 3), на контролирующую станцию с причинами передачи от <20> до <36>. Опрос станции используется для синхронизации информации о процессе на контролирующей станции и контролируемых станциях. Он также используется для обновления информации на контролирующей станции после процедуры инициализации или после того, как контролирующая станция обнаружит потерю канала (безуспешное повторение запроса канального уровня) и последующее восстановление его.

Ответ на опрос станции должен включать объекты информации о процессе, которые запомнены на контролируемой станции. В ответ на опрос станции эти объекты информации передаются с идентификаторами типов <1>, <3>, <7>, <11>, а также могут также передаваться с идентификатором типа <30>. Указывается причина передачи <1> - периодически/циклически, <2> - фоновое сканирование или <3> - спорадическая передача