IEC 60870 Nedir?

IEC 60870, telekontrol sistemlerinde kullanılan bir haberleşme standartları ailesidir. Temel amacı, birbirinden uzak konumlarda bulunan cihazlar ile merkezi kontrol sistemi arasında proses bilgilerinin ve kumanda bilgilerinin güvenilir bir şekilde aktarılmasını sağlamaktır.

Örneğin bir elektrik dağıtım merkezinde bulunan SCADA sistemi, farklı trafo merkezlerinde bulunan RTU veya IED cihazlarından kesici durumlarını, ölçüm değerlerini, alarm bilgilerini ve diğer proses verilerini alabilir. Aynı haberleşme altyapısı üzerinden merkezi sistemden uzak tesise kumanda bilgileri gönderilebilir.

Bu nedenle IEC 60870, özellikle enerji sektöründeki SCADA ve telekontrol uygulamalarında önemli bir yere sahiptir.

IEC 60870-5 serisi, telekontrol için kullanılan iletim protokollerini tanımlar. IEC 60870-5-101 temel telekontrol görevleri için seri veri iletişimini, IEC 60870-5-104 ise IEC 60870-5-101 uygulama yapısının standart TCP/IP taşıma profilleri üzerinden kullanılmasını tanımlar.

IEC 60870'in Öne Çıkan Özellikleri

Enerji Sektörüne Uygun

Özellikle elektrik şebekeleri ve enerji otomasyonu için geliştirilmiş telekontrol yaklaşımına sahiptir.

İki Yönlü Haberleşme

Hem sahadan merkeze bilgi aktarımı hem de merkezden sahaya kumanda gönderilmesini destekler.

Zaman Damgalı Olaylar

Durum değişikliklerinin ve olayların zaman bilgileriyle birlikte aktarılmasını destekler.

Standartlaştırılmış Veri Yapısı

ASDU, Type Identification, COT, Common Address ve IOA gibi standart yapılar sayesinde cihazlar arasında ortak bir iletişim modeli sağlar.

SCADA Entegrasyonu

RTU, IED, PLC ve SCADA sistemleri arasındaki telekontrol uygulamalarında kullanılabilir.

IP Tabanlı Haberleşme

IEC 60870-5-104 ile mevcut Ethernet ve TCP/IP ağ altyapılarından yararlanılabilir.

IEC 60870 Nasıl Çalışır?

IEC 60870 haberleşmesinde bir tarafta genellikle kontrol merkezi, diğer tarafta ise uzak istasyon bulunur. Uzak istasyonda RTU, IED, PLC veya benzeri bir cihaz yer alabilir.

Uzak istasyon sahadaki cihazlardan bilgileri toplar ve bunları IEC 60870 mesajları içerisinde kontrol merkezine gönderir. Kontrol merkezi ise aldığı bilgileri SCADA ekranlarında gösterir, kaydeder ve gerektiğinde uzak istasyona komut gönderebilir.

Saha Cihazları

Kesiciler, ayırıcılar, koruma röleleri, ölçüm cihazları, PLC'ler ve diğer IED'ler proses bilgilerini sağlar.

RTU / Uzak İstasyon

Saha bilgilerinin toplanması ve IEC 60870 mesajları kullanılarak kontrol merkezine aktarılması görevini üstlenir.

SCADA Merkezi

Uzak istasyonlardan gelen bilgileri alır, görüntüler, kaydeder ve gerektiğinde kontrol komutları gönderir.

Telekontrol Haberleşmesi

Durum, ölçüm, alarm, olay ve kumanda bilgilerinin iki yönlü olarak aktarılmasını sağlar.

EOS Yazılımları İçin IEC 60870 Veri Adresleme (I#)

EOS SCADA IEC 60870 istemcisinde veri adresi ortak adres, ASDU Type Identification ve IOA bilgilerinden oluşturulur.

I#COMMON_ADDRESS:ASDU_TYPE:IOA

Burada COMMON_ADDRESS cihazın Common Address değerini, ASDU_TYPE veri tipini ve IOA ise Information Object Address değerini belirtir.

Örneğin:

I#1:M_ME_TF_1:1209

Bu yapıda 1 Common Address, M_ME_TF_1 ASDU Type ve 1209 IOA değeridir.

IEC 60870 veri tipi olarak single point, double point, measured value, integrated total ve zaman damgalı farklı ASDU tipleri kullanılabilir.

IEC 60870 ile Hangi Veriler Taşınabilir?

IEC 60870 yalnızca sayısal ölçüm değerlerinin aktarılması için kullanılmaz. Durum bilgileri, ölçümler, kumanda bilgileri ve zaman damgalı olaylar gibi farklı türlerde proses bilgileri taşınabilir.

Tek Nokta Bilgisi

Bir cihazın açık/kapalı, çalışıyor/duruyor veya benzeri iki durumlu bilgilerinin aktarılmasını sağlar.

Çift Nokta Bilgisi

Kesici gibi iki durumdan daha fazla durum bilgisinin ifade edilmesi gereken uygulamalarda kullanılabilir.

Ölçüm Değerleri

Gerilim, akım, güç, frekans, sıcaklık ve benzeri analog proses değerleri farklı ölçüm formatları kullanılarak aktarılabilir.

Zaman Damgalı Veriler

Olayların meydana geldiği zaman bilgisi, uygun IEC 60870 zaman formatlarıyla birlikte aktarılabilir.

ASDU Nedir?

IEC 60870 haberleşmesinde uygulama bilgilerinin taşındığı temel yapılardan biri ASDU'dur. ASDU, İngilizce Application Service Data Unit ifadesinin kısaltmasıdır.

Basit bir ifadeyle ASDU'yu, gönderilecek proses bilgisinin nasıl yorumlanacağını belirleyen bir veri paketi olarak düşünebiliriz. ASDU içerisinde bilgi türü, iletim nedeni, ortak adres ve bilgi nesnesi adresi gibi alanlar bulunabilir.

Örneğin bir SCADA sistemi bir kesicinin durumunu aldığında, gelen ASDU içerisindeki bilgiler sayesinde bunun hangi veri türüne ait olduğunu, hangi istasyondan geldiğini ve hangi bilgi nesnesini temsil ettiğini belirleyebilir.

IOA – Information Object Address

IEC 60870 sistemlerinde her proses bilgisinin hangi bilgi nesnesine ait olduğunu belirlemek için Information Object Address (IOA) kullanılır.

IOA'yı günlük hayattaki bir adres gibi düşünebiliriz. Örneğin bir RTU içerisinde farklı kesiciler, ölçüm noktaları ve alarm bilgileri bulunabilir. SCADA sistemi belirli bir IOA üzerinden hangi bilgi nesnesinin gönderildiğini anlayabilir.

Bu nedenle IEC 60870 projelerinde Type ID, Common Address ve IOA gibi bilgilerin doğru yapılandırılması haberleşmenin doğru çalışması açısından önemlidir.

Cause of Transmission – COT

IEC 60870'in önemli özelliklerinden biri, gönderilen bilginin neden gönderildiğini belirtebilmesidir. Bu bilgi Cause of Transmission (COT) olarak adlandırılır.

Örneğin bir veri normal çevrimsel aktarım sırasında gönderilebileceği gibi, sahadaki bir durum değiştiği için kendiliğinden de gönderilebilir. Ayrıca bir SCADA sisteminin yaptığı sorguya cevap olarak da gönderilebilir.

  • Spontaneous: Sahadaki bir değişiklik sonucunda bilginin kendiliğinden gönderilmesi.
  • Interrogated: Bir sorgu veya genel sorgu sonucunda bilginin gönderilmesi.
  • Requested: Belirli bir isteğe cevap olarak bilgi gönderilmesi.
  • Activation: Bir kontrol veya komut işleminin başlatılması.
  • Activation Confirmation: Başlatılan işlemin kabul edildiğinin bildirilmesi.
  • Activation Termination: Komut işleminin tamamlandığının bildirilmesi.

Zaman Damgası ve Olay Kaydı

Enerji otomasyonunda yalnızca bir olayın meydana gelmesi değil, olayın ne zaman meydana geldiği de büyük önem taşır.

IEC 60870, uygun veri tiplerinde zaman bilgisinin proses verisiyle birlikte aktarılmasına olanak sağlar. Bu özellik, özellikle kesici açması, koruma rölesi olayı, alarm ve durum değişikliklerinin analizinde önemlidir.

  • CP24Time2a
  • Kısa zaman bilgisi
  • Olay bilgilerinde kullanılabilir
  • CP56Time2a
  • Daha kapsamlı zaman bilgisi
  • Zaman damgalı olaylarda yaygın olarak kullanılır

Zaman damgalı veriler, özellikle SOE (Sequence of Events) analizlerinde olayların oluş sırasının ve zamanlarının incelenmesine yardımcı olur.

IEC 60870 ile Kumanda İşlemleri

IEC 60870 yalnızca izleme amacıyla kullanılmaz. Uygun yapılandırma ve yetkilendirme ile kontrol merkezinden uzak istasyonlara kumanda bilgileri gönderilebilir.

Tek Nokta Kumanda

Açma veya kapama gibi iki durumlu kumanda işlemleri için kullanılabilir.

Çift Nokta Kumanda

Daha fazla durum bilgisinin gerekli olduğu kumanda uygulamalarında kullanılabilir.

Setpoint Kumandaları

Normalize, ölçeklendirilmiş veya kayan noktalı değerler kullanılarak ayar değerleri gönderilebilir.

Kontrol İşlemi Yönetimi

Kumanda işlemlerinin başlatılması, onaylanması ve tamamlanması için uygun mesajlaşma mekanizmaları kullanılabilir.

General Interrogation – GI

SCADA sistemleri ile uzak istasyonlar arasındaki haberleşmede önemli işlemlerden biri General Interrogation (GI), yani genel sorgudur.

Bir SCADA merkezi uzak istasyonla bağlantı kurduğunda, istasyonun mevcut durumunu öğrenmek amacıyla genel sorgu başlatabilir. Uzak istasyon bu sorguya karşılık mevcut proses bilgilerinin ilgili bölümünü kontrol merkezine aktarır.

Bu mekanizma sayesinde SCADA sistemi, bağlantı kurulduktan sonra uzak istasyonun güncel durumunu yeniden öğrenebilir. Bu özellik özellikle bağlantı kesintileri ve yeniden bağlantı sonrasında önemlidir.

IEC 60870-5-104 Haberleşmesi

IEC 60870-5-104, IEC 60870-5-101'in telekontrol uygulama yapısını standart TCP/IP taşıma profilleri üzerinden kullanır. Bu nedenle IEC 104 sistemlerinde Ethernet ve IP tabanlı ağ altyapıları kullanılabilir.

IEC 104 haberleşmesinde uygulama verilerinin yanında bağlantının yönetilmesi ve veri aktarımının kontrol edilmesi için farklı çerçeve türleri bulunur.

Bağlantı Yönetimi

Haberleşme bağlantısının kurulması, yönetilmesi ve sonlandırılması için kontrol mekanizmaları kullanılır.

Veri Aktarımı

ASDU yapıları kullanılarak proses bilgileri, ölçümler, durum değişiklikleri ve komutlar aktarılır.

İletim Kontrolü

Veri aktarımının kontrol edilmesi ve karşı tarafın durumunun izlenmesi için protokol seviyesinde mekanizmalar bulunur.

TCP/IP Ağları

Standart IP tabanlı ağ altyapıları üzerinden uzak SCADA ve RTU sistemlerinin haberleşmesine olanak sağlar.

IEC 60870 Nerelerde Kullanılır?

IEC 60870 özellikle geniş coğrafi alana yayılmış enerji sistemlerinde kullanılmak üzere tasarlanmış telekontrol çözümlerinin önemli standartlarından biridir.

Elektrik Üretim Tesisleri

Santrallerdeki ölçüm, durum, alarm ve kumanda bilgilerinin kontrol merkezlerine aktarılmasında kullanılabilir.

Trafo Merkezleri

Kesici, ayırıcı, koruma rölesi ve ölçüm bilgilerinin SCADA merkezine aktarılmasında yaygın olarak kullanılır.

Elektrik İletim ve Dağıtım

Geniş coğrafi alanlara yayılan elektrik şebekelerinde uzak istasyonların merkezi olarak izlenmesi ve kontrol edilmesini sağlar.

Enerji Yönetim Sistemleri

SCADA, EMS ve diğer enerji yönetim sistemleri ile saha ekipmanları arasında telekontrol haberleşmesinde kullanılabilir.

IEC 60870 Öğrenirken Bilinmesi Gereken Kavramlar

IEC 60870 sistemlerini anlamaya başlamak için aşağıdaki temel kavramları bilmek faydalıdır:

  • RTU: Uzak terminal birimi.
  • SCADA: Merkezi izleme ve kontrol sistemi.
  • ASDU: Uygulama servis veri birimi.
  • Type Identification: ASDU içerisindeki bilgi türünü tanımlar.
  • Common Address: ASDU'nun ait olduğu istasyon veya ortak adres bilgisini ifade eder.
  • IOA: Bilgi nesnesinin adresidir.
  • COT: Bilginin gönderilme nedenini belirtir.
  • CP24Time2a / CP56Time2a: Zaman damgası formatlarıdır.
  • GI: Genel sorgu işlemidir.
  • Spontaneous: Değişiklik meydana geldiğinde bilginin kendiliğinden gönderilmesidir.

IEC 60870 Araçları

IEC 60870 haberleşmesini test etmek, izlemek, geliştirmek ve hata ayıklamak için çeşitli yardımcı araçlar kullanılabilir.

Bu bölümde ilerleyen dönemde IEC 60870-5-101 ve IEC 60870-5-104 ile ilgili ücretsiz yazılımlar, test araçları, simulatorler, analiz araçları ve geliştirici yardımcı programları paylaşılacaktır.

🔧 IEC 60870 Test ve Geliştirme Araçları

Bu alan gelecekte eklenecek IEC 60870 araçları için ayrılmıştır.

  • IEC 60870-5-104 Client / Server araçları
  • IEC 60870-5-101 test araçları
  • IEC 104 simulatorleri
  • ASDU ve IOA analiz araçları
  • IEC 60870 haberleşme test araçları
  • Geliştiriciler için yardımcı araçlar

Özet

IEC 60870, özellikle enerji sistemlerinde uzak cihazların merkezi sistemler tarafından izlenmesi ve kontrol edilmesi için geliştirilmiş önemli bir telekontrol standartları ailesidir.

IEC 60870-5-101 seri haberleşme altyapılarını, IEC 60870-5-104 ise TCP/IP tabanlı ağ altyapılarını kullanır. Her iki yaklaşımda da durum, ölçüm, alarm, olay ve kumanda bilgilerinin standartlaştırılmış yapılar içerisinde aktarılması amaçlanır.

IEC 60870'i anlamak için özellikle ASDU, Type Identification, Common Address, IOA, Cause of Transmission ve zaman damgası kavramlarının anlaşılması önemlidir.