MÉTODO Y SISTEMA PARA GESTIONAR COMUNICACIONES EN SISTEMAS DE CONTROL Y SUPERVISIÓN INDUSTRIALES.

El método comprende usar los modelos de referencia seguidos por el grupo TC 57 de la IEC para llevar a cabo comunicaciones entre un ordenador principal central y una pluralidad de dispositivos de computación

, y también comprende proporcionar un mecanismo de SIP dentro de un modelo de arquitectura de TC57 para llevar a cabo dichas comunicaciones entre dicho ordenador principal central y dicha pluralidad de dispositivos de computación, mediante el establecimiento de sesiones de SIP y la posterior expedición de mensajes.

El sistema está dispuesto y previsto para implementar el método.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201001395.

Solicitante: TELEFONICA, S.A..

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: CABELLO MEDINA,ISIDRO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION DE INFORMACION DIGITAL, p. ej. COMUNICACION... > Disposiciones, aparatos, circuitos o sistemas no... > H04L29/06 (caracterizadas por un protocolo)
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MÉTODO Y SISTEMA PARA GESTIONAR COMUNICACIONES EN SISTEMAS DE CONTROL Y SUPERVISIÓN INDUSTRIALES.

Fragmento de la descripción:

MÉTODO Y SISTEMA PARA GESTIONAR COMUNICACIONES EN SISTEMAS DE CONTROL Y SUPERVISiÓN INDUSTRIALES Campo de la técnica 5 La presente invención se refiere, en general, en un primer aspecto, a un método para gestionar comunicaciones en sistemas de control y supervisión industriales, según el grupo TC 57 de la lEC, y particularmente a un método que comprende proporcionar un mecanismo de SIP para llevar a cabo dichas comunicaciones. 10 Un segundo aspecto de la invención se refiere a un sistema adaptado para implementar el método del primer aspecto. En una realización preferida, la presente invención se refiere al campo de los sistemas de control y supervisión en el área tecnológica relacionada con elementos en la red de distribución eléctrica y las posibilidades de integración con tecnologías de 15 telecomunicaciones de NGN en una arquitectura de monitorización y control de este tipo. Específicamente hay algunos elementos extendidos ampliamente usados en redes de comunicaciones para la red de distribución de potencia para la supervisión y el control de los diferentes elementos desplegados que podrían beneficiarse de las funcionalidades ofrecidas por la arquitectura de NGN de telecomunicaciones. Esta 2 O invención adapta la arquitectura de supervisión y control a la evolución futura de la red de distribución de potencia eléctrica hacia un concepto de red de distribución inteligente, en el que no sólo será necesario supervisar y controlar los elementos de la red de distribución eléctrica sino también considerar nuevos elementos conectados tales como DER (del inglés "Distributed Energy Resources": Recursos energéticos 25 distribuidos) y PHEV (del inglés "Power assisted Human Electrical Vehicles": Vehículos eléctricos para seres humanos asistidos por potencia) . Estado de la técnica anterior Supervisión, control y adquisición de datos 3 O Los sistemas de supervisión, control y adquisición de datos (SCADA, del inglés "Supervisor y Control and Data Acquisition") se usan para monitorizar y controlar una planta o equipo en industrias tales como telecomunicaciones, control de aguas y residuos, energía, transporte y refinería de gas y petróleo. Estos sistemas abarcan la transferencia de datos entre un ordenador principal central de SCADA y varias unidades terminales remotas (RTU, del inglés "Remote Terminal Units") y/o controladores lógicos programables (PLC, del inglés "Programmable Logic Controllers") , y el ordenador principal central y los terminales operadores. Un sistema de SCADA recopila información (tal como dónde se ha producido una fuga en una 5 tubería) , transfiere la información de vuelta al sitio central, después avisa a la estación local de que se ha producido una fuga, llevando a cabo el análisis y control necesarios, tal como determinar si la fuga es crítica, y presentando visualmente la información de una manera lógica y organizada. Un sistema de SCADA realiza cuatro funciones: 10 1. Adquisición de datos. 2. Comunicación de datos en red. 3. Presentación de datos. 4. Control. Estas funciones se realizan por cuatro clases de componentes de SCADA: 15 1. Sensores (ya sean digitales o analógicos) y relés de control que actúan de interfaz directamente con el sistema gestionado. 2. Unidades de telemetría remotas (RTU, del inglés "Remote Telemetr y Units") . Son pequeñas unidades informatizadas desplegadas en el campo en ubicaciones y sitios específicos. Las RTU sirven como puntos de recogida locales para recopilar 2 O informes de los sensores y entregar comandos a los relés de control. 3. Unidades maestras de SCADA. Son consolas informáticas mayores que sirven como procesador central para el sistema de SCADA. Las unidades maestras proporcionan una interfaz humana al sistema y regulan automáticamente el sistema gestionado en respuesta a entradas de sensores. 25 4. La red de comunicaciones que conecta la unidad maestra de SCADA con las RTU en el campo. La figura 1 muestra un diagrama de SCADA simplificado que incluye un ordenador principal central conectado a varias RTU a través de una red y respectivos 30 multiplexores MUX. Los sensores indicados anteriormente no se han ilustrado, pero están en comunicación con las RTU.

Arquitectura de protocolo de referencia

SCADA está integrado en el modelo de referencia seguido por el grupo TC 57 de la lEC (del inglés "International Electrotechnical Commission": Comisión electrotécnica internacional) . Generalmente el grupo TC 57 de la lEC desarrolla y mantiene normas internacionales para sistemas y equipos de control de sistemas de 5 potencia, incluyendo EMS (del inglés "Energy Management System": Sistema de gestión de energía) , SCADA (supervisión, control y adquisición de datos) , automatización de la distribución, teleprotección e intercambio de información asociada para información en tiempo real y no en tiempo real, usada en la planificación, funcionamiento y mantenimiento de sistemas de potencia. lEC 61850 10 (modelos de datos y servicios para comunicación) e lEC 61970 (modelos de información para EMS) , lEC 61968 (modelos de información para DMS) son las próximas normas en el mercado global. La figura 1 muestra la arquitectura de referencia teniendo en cuenta el trabajo actual del grupo TC 57 de la lEC. El principal problema aquí es conseguir la interoperabilidad del nuevo concepto 15 de SCADA (generalmente representado por lEC 61970/86) Y el protocolo de transmisión de datos lEC 61850. El grupo TC 57 entiende las necesidades del futuro e intenta unificar las normas ya desarrolladas en un sistema. La figura 2 ilustra un modelo de TC57 simplificado para SCADA y la figura 3 una arquitectura de referencia de TC57 completa. 2 O La gestión de sistemas de potencia abarca una amplia gama de funciones de negocio. Las normas desarrolladas dentro del grupo TC57 para el intercambio de información para soportar esas funciones de negocio incluyen las siguientes normas de la lEC (los grupos de trabajo responsables se muestran entre paréntesis) : - 60870-5: normas para el control y la adquisición de datos fiable en enlaces de 25 datos en serie de banda estrecha o a través de redes de TCP/IP entre subestaciones y maestros de SCADA. - 60870-6: normas para el intercambio de datos operacionales en tiempo real entre centros de control a través de redes de área amplia (WAN) . Esta norma se conoce de manera oficial como TASE-2 y de manera no oficial como ICCP. 30 - 61334: normas para comunicaciones de datos a través de sistemas portadores de líneas de distribución. - 61850: normas para comunicaciones y adquisición de datos en subestaciones. Estas normas se conocen de manera no oficial como normas de protocolo UCA2. También incluyen normas para la comunicación de centrales

hidroeléctricas, monitorización y control de recursos energéticos distribuidos y centrales hidroeléctricas. -61970: normas para facilitar la integración de aplicaciones dentro de un centro de control, incluyendo las interacciones con operaciones externas en la distribución así

como otras fuentes externas/sumideros de información necesarios para las operaciones en tiempo real. Incluyen las partes de generación y transmisión de la CIM, las normas de interfaz de GID, y las normas XML para el intercambio de modelos de sistemas de potencia.

- 61968: normas para interfaces de sistemas de gestión de distribución (DMS)

para el intercambio de información con otros sistemas de IT. Incluyen las partes de gestión de distribución de las normas de mensajes CIM y XML para el intercambio de información entre una variedad de sistemas de negocios, tales como gestión de activos, gestión de orden de trabajo, GIS, etc.

- 62325: normas para comunicaciones en mercados de la energía 15 desregularizados. -62351: normas para la seguridad de la comunicación y los datos.

 


Reivindicaciones:

1. Método para gestionar comunicaciones en sistemas de control y supervisión industriales, que comprende usar los modelos de referencia seguidos por el grupo TC 57 de la lEC para llevar a cabo comunicaciones entre un ordenador principal central y una pluralidad de dispositivos de computación, en el que el método se caracteriza porque comprende proporcionar un mecanismo de SIP dentro de un modelo de arquitectura de TC57 para llevar a cabo dichas comunicaciones entre dicho ordenador principal central y dicha pluralidad de dispositivos de computación, mediante el establecimiento de sesiones de SIP y la posterior expedición de mensajes.

2. Método según la reivindicación 1, que comprende usar dicho ordenador principal central como unidad maestra y dichos dispositivos de computación como unidades esclavas, y en el que dichas comunicaciones que comprenden el establecimiento de sesiones de SIP y el envío de mensajes, para dicha unidad maestra y dichas unidades esclavas, comprende llevar a cabo las siguientes etapas secuencialmente: -una etapa, llevada a cabo por la unidad maestra y las unidades esclavas de manera sincronizada, de enviar a un REGISTRADOR, mediante un proceso de REGISTRO:

- una notificación que indica la dirección IP y el URL de quien acepta las llamadas, por dicha unidad maestra; y -una notificación que indica la dirección IP y el URL de quien acepta las llamadas, por cada unidad esclava; y -una etapa de transacción de mensajes instantáneos que transportan información de monitorización y control, en forma de unidades de datos de protocolo de aplicación encapsuladas, o APDU, entre la unidad maestra y las unidades esclavas.

3. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende proporcionar una capa de SIP en un modelo de capas de TC57 para lEC 60870.

4. Método según la reivindicación 3, que comprende proporcionar dicha capa de SIP entre una capa de aplicación de lEC 60870-5-101 o lEC 60870-5-105 Y

una capa de transporte de TCP de dicho modelo de capas de TC57 para lEC 60870. 5. Método según la reivindicación 4, que comprende proporcionar una capa intermedia, o bloque de adaptación entre capas, entre dicha capa de aplicación 5 de lEC 60870-5-101 o lEC 60870-5-105 Y dicha capa de SIP, para llevar a cabo tareas de adaptación entre capas con respecto a dicha capa de SIP y capas de aplicación de lEC. 6. Método según la reivindicación 5, en el que dichas tareas que van a llevarse a cabo por dicha capa intermedia son: 10 - leer las APDU de la capa de aplicación de lEC 60870-5; - determinar la dirección URI de SIP de la unidad maestra si el mensaje procede de la unidad esclava, o la dirección UDI de SIP de la unidad esclava si el mensaje procede de la unidad maestra; - interpretar la información en las APDU; 15 - pasar la información a la capa de SIP para establecer el REGISTRO básico y la transacción de mensajes instantáneos; e - invocar de manera autónoma servicios NGN de una NGN, red de próxima generación, desde la unidad esclava o desde la unidad maestra. 7. Método según la reivindicación 6, que comprende dividir dicha capa intermedia 20 en los cuatro subbloques siguientes para llevar a cabo las siguientes funciones indicadas: - un primer subbloque, o interfaz de APDU, que actúa de interfaz con la capa 60870-5 para leer el flujo de datos de APDU y selecciona los diferentes campos de APDU para extraer información de dirección e información de 25 comando; - un segundo subbloque que procesa datos recibidos desde dicho primer bloque y los transfiere a una capa de interfaz de SIP de un cuarto subbloque; - un tercer subbloque, o capa de servicio de NGN, que procesa e 30 interpreta la información recibida desde dicho primer bloque para generar nuevos servicios de NGN y enviarlos a dicho cuarto subbloque; y - un cuarto subbloque, o capa de SIP de interfaz, que: - en una primera dirección recibe la información enviada por dichos segundo y tercer subbloques, y la envía a dicha capa de SIP, tras traducirla y adaptarla a los protocolos de la capa de SIP, y - en una segunda dirección recibe la información desde dicha capa de 5 SIP y la envía a dichos segundo y tercer subbloques, que la pasarán a dicho primer bloque. 8. Método según la reivindicación 7, en el que dichos nuevos servicios de NGN generados por dicho tercer subbloque son al menos uno del grupo que comprende: alarmas, servicios de localización y servicios multimedia. 10 9. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho ordenador principal central es un ordenador principal central de supervisión, control y adquisición de datos, SCADA, y dichos dispositivos de computación son unidades terminales remotas y/o controladores lógicos programables. 10. Método según la reivindicación 10, que se aplica a la gestión de 15 comunicaciones de sistemas de control y supervisión industriales relacionados con elementos en una red eléctrica. 11. Método según la reivindicación 10, que se aplica a la supervisión y el control de elementos fijos y móviles de dicha red eléctrica. 12. Método según la reivindicación 11, que se aplica a la supervisión y el control de 20 elementos de al menos uno de los siguientes grupos: recursos energéticos distribuidos, DER, y vehículos eléctricos para seres humanos asistidos por potencia, PHEV. 13. Sistema para gestionar comunicaciones en sistemas de control y supervisión industriales, que comprende una arquitectura según los modelos de referencia 25 seguidos por el grupo TC 57 de la lEC, incluyendo una red y, conectado a la misma, un ordenador principal central y una pluralidad de dispositivos de computación, en el que el sistema se caracteriza porque dicha red, dicho ordenador principal central y dicha pluralidad de dispositivos de computación están todos dispuestos y previstos para establecer comunicación entre los 30 mismos según el método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.