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Hacia un estándar en protocolos

de telemetría: DNP3

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Xavier Cardeñ[email protected]

Director Desarrollo de NegocioLOGITEK, S.A.

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Agenda

1. Estándares en sistemas de Telecontrol

2. DNP3

1. ¿Por qué es el estándar?

2. Orígenes

3. Características y Beneficios3. Características y Beneficios

4. Arquitecturas

5. Seguridad: DNP3 Secure

3. Conclusiones

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Agenda

1. Estándares en sistemas de Telecontrol

2. DNP3

1. ¿Por qué es el estándar?

2. Orígenes

3. Características y Beneficios3. Características y Beneficios

4. Seguridad: DNP3 Secure

5. Arquitecturas

3. Conclusiones

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8 Razones para usar estándares

1. No ser dependientes de un fabricante

2. Disminuir los costes de ingeniería y mantenimiento.

3. Integrar más eficientemente y a un menor coste.

4. Disponer de una mayor cantidad de productos

5. Grupos de usuarios y conferencias

6. Servicios de certificación y test ofrecidos por organizaciones independientes

7. Alinear la organización con estrategias corporativas

8. Fomentar la consistencia y la disciplina

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+ Información+ Información

RED INDUSTRIALseg

seg

Red SCADARed SCADA(TCP/IP)(TCP/IP)

Red de controlRed de control(PLCs / PAC / DCS)(PLCs / PAC / DCS)

+ Control+ Control

ms

ms

Buses de campoBuses de campo(Profibus, Ethernet IP)(Profibus, Ethernet IP)

Red de sensores Red de sensores y actuadoresy actuadores((IOLinkIOLink, AS, AS--i, i,

cableada)cableada)

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+ Información+ Información

RED INDUSTRIALseg

seg

Polling en redes Polling en redes

cableadascableadasRed SCADARed SCADA

(TCP/IP)(TCP/IP)

Red de controlRed de control(PLCs / PAC / DCS)(PLCs / PAC / DCS)

Pro

tocolo

s In

dustria

les (M

odbus, P

rofib

us…

)P

roto

colo

s In

dustria

les (M

odbus, P

rofib

us…

)

+ Control+ Control

ms

ms

Buses de campoBuses de campo(Profibus, Ethernet IP)(Profibus, Ethernet IP)

Red de sensores Red de sensores y actuadoresy actuadores((IOLinkIOLink, AS, AS--i, i,

cableada)cableada)

Pro

tocolo

s In

dustria

les (M

odbus, P

rofib

us…

)P

roto

colo

s In

dustria

les (M

odbus, P

rofib

us…

)

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¿Cuál es la presión de la bomba 2?

0,6 bar

El SCADA almacena que a las 13:00:00 la presión de la bomba 2 era de 0,6 bar

Ejemplo de protocolo “POLL”

SCADA

(según reloj del ordenador)

•Desconozco qué ocurre en el PLC a menos que yo le pregunte•Por ello, necesito una red de alta velocidad y estable entre elPC y el PLC

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Problemáticas en Telecontrol

Instalaciones desasistidas

De difícil acceso

Comunicaciones poco fiables y

lentas

Condiciones meteorológicas

extremas

No siempre hay cobertura o red

eléctrica

Dispersión de las instalaciones

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+ Información+ Información

RED DE TELECONTROLseg

seg

PollPoll / / PushPush

Red de controlRed de control(RTUs / PLCs / PAC / DCS)(RTUs / PLCs / PAC / DCS)

Red SCADARed SCADA(TCP/IP)(TCP/IP)

Pro

tocolo

s d

e T

ele

metría

P

roto

colo

s d

e T

ele

metría

(D

NP, IE

C60870)

(DN

P, IE

C60870)

+ Control+ Control

ms

ms

Red de sensores Red de sensores y actuadoresy actuadores((IOLinkIOLink, AS, AS--i, i,

cableada)cableada)

Buses de campoBuses de campo(Profibus, Ethernet IP)(Profibus, Ethernet IP)

Pro

tocolo

s In

dustria

les

Pro

tocolo

s In

dustria

les

(Modbus, P

rofib

us…

)(M

odbus, P

rofib

us…

)

Pro

tocolo

s d

e T

ele

metría

P

roto

colo

s d

e T

ele

metría

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Ejemplo de protocolo “PUSH”

•La presión de bomba 2 es de 0,6 bar•El ordenador historiza en el dato con el timestamp de la remota

Ok, abre válvula depósito

SCADA

Le mando esta información al PLC de control del depósito

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Estandarizar y Crear Modelos

Nivel de Control

• Definición de los datos que necesitamos

• Cómo se recoge esta

Nivel de Comunicaciones

• Protocolos de telemetría (¿cómo se transmite la información?)

Nivel Centro de Control

• Objetos SCADA

• Qué datos vamos a presentar

• Procedimientos • Cómo se recoge esta información

• Definir estándar de programación de PLCs y captura de datos

• Definir modelos de datos reusables

información?)

• Medios físicos disponibles

• Procedimientos operativos

• Integración con sistemas (SIG, GMAO, ahorro energético, facturación…)

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En el nivel de Comunicaciones

Medio físico• Independiente de protocolo

• Gran variedad de opciones (cable, tetra, microondas, uhf, telefonía, satélite, wimax, etc…)etc…)

Protocolo lógico• Usar estándares que garanticen normalización, seguridad e independencia

de arquitecturas

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Agenda

1. Estándares en sistemas de Telecontrol

2. DNP3

1. ¿Por qué es el estándar?

2. Orígenes

3. Características y Beneficios3. Características y Beneficios

4. Arquitecturas

5. Seguridad: DNP3 Secure

3. Conclusiones

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Case Study: Water Industry Telemetry Standards

• El objetivo de la WITS era “evolucionar las

tecnologías actuales hacia un punto en el que

cualquier dispositivo remoto de campo pueda

comunicar con cualquier sistema de telemetría,

gracias al uso de un set definido de estándares degracias al uso de un set definido de estándares de

comunicaciones y protocolos“

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Water Industry Telemetry Standards

• En el estudio se analizaron hasta 20 protocolos.

• Tras eliminar los más inadecuados, se analizaron en detalle 5: UCA2, IEC61850, IEC60870, Modbus y DNP3.

• El estudio reveló que DNP3 era la solución más adecuada.

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Agenda

1. Estándares en sistemas de Telecontrol

2. DNP3

1. ¿Por qué es el estándar?

2. Orígenes

3. Características y Beneficios3. Características y Beneficios

4. Arquitecturas

5. Seguridad: DNP3 Secure

3. Conclusiones

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Orígenes de DNP3

• DNP (Distributed Network Protocol)

• Desarrollado por GE Harris entre 1992 Y 1994

• Basado en los orígenes de IEC 870-5

• El objetivo que tuvo más impacto en el diseño de DNP3 fue limitar el uso del ancho de bandalimitar el uso del ancho de banda

• Creación del grupo de usuarios en 1993

• Estándar para aplicaciones de telecontrol en los sectores de aguas, electricidad y utilities

• Diseñado para enviar paquetes de datos relativamente pequeños

• Actualmente +70 fabricantes

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Agenda

1. Estándares en sistemas de Telecontrol

2. DNP3

1. ¿Por qué es el estándar?

2. Orígenes

3. Características y Beneficios3. Características y Beneficios

4. Arquitecturas

5. Seguridad: DNP3 Secure

3. Conclusiones

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Beneficios del uso de DNP3

Beneficiarse del Uso de estándares

Garantizar la disponibilidad

Usar

Gestionar la instalación

remotamente

disponibilidad de la

Información

Optimizar el Tráfico en las

Comunicaciones

Usar comunicaciones

seguras

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Características DNP3

� Estandarización e interoperatibilidad (soportado por un gran número de fabricantes)

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Características DNP3

� Change-Based Event Reporting

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Características DNP3

� Time-Stamping & Meta-Data (y sincronización de tiempo)

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Características DNP3

� Almacenamiento de Históricos

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Características DNP3

� Optimizado para comunicaciones SCADA eficientes y seguras

� Secure DNP3, WITS DNP3

� Soportado por un grupo de usuarios (El DNP3 User Group es el propietario del protocolo y asume la responsabilidad de su evolución)

� Posibilidad de crecer

� Añadir nuevas funciones� Añadir nuevas funciones

� Incluir y estandarizar capas de datos específicas

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Agenda

1. Estándares en sistemas de Telecontrol

2. DNP3

1. ¿Por qué es el estándar?

2. Orígenes

3. Características y Beneficios3. Características y Beneficios

4. Arquitecturas

5. Seguridad: DNP3 Secure

3. Conclusiones

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Topologías

MaestroDNP

EsclavoDNP

MaestroDNP

EsclavoDNP

EsclavoDNP

EsclavoDNP

MaestroDNP

EsclavoDNP

EsclavoDNP

EsclavoDNP

EsclavoDNP

EsclavoDNP

Maestro

MaestroDNP

MaestroDNP

EsclavoDNP

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SCADA Host(DNP addr 100)

� En este ejemplo RTU1 actúa

como router para mensajes

entre RTU 2 y el SCADA

DNP MASTER

100

DNP MASTER

DNP Esclavo

1DNP ROUTER

1

� RTU1 también actúa como

dispositivo independiente

como maestro y

concentrador de datos para

Enrutamientos DNP3

Radio

DNP MASTER

1

DNP Esclavo

2

1

DNP MAPPING

concentrador de datos para

RTU3.

� Los datos de RTU3 se

mapearán en RTU1.

RTU2

RTU3

DNP Esclavo

3

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Agenda

1. Estándares en sistemas de Telecontrol

2. DNP3

1. ¿Por qué es el estándar?

2. Orígenes

3. Características y Beneficios3. Características y Beneficios

4. Arquitecturas

5. Seguridad: DNP3 Secure

3. Conclusiones

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Seguridad en dispositivos

Dispositivo comprometido

VigilanciaAnulación de

servicioControl

Monitor comunicacion

Lectura de atributos

Lectura de valores

Acceso/control de valores en

momentos críticos

Acceso reiterado

servicio

Control de parámetros operativos

Control de aplicaciones

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Objetivos de la seguridad en DNP

1. Autenticación y encriptación

2. Baja carga

3. Permitir la posibilidad de implementar servicios de Privacidad en un futuroservicios de Privacidad en un futuro

4. Gestión de llaves remotamente

5. Desarrollado en la capa de aplicación de DNP

6. Aprovecharse del uso de estándares existentes (IEC62351)

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Agenda

1. Estándares en sistemas de Telecontrol

2. DNP3

1. ¿Por qué es el estándar?

2. Orígenes

3. Características y Beneficios3. Características y Beneficios

4. Arquitecturas

5. Seguridad: DNP3 Secure

3. Conclusiones

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La tecnología de comunicaciones a utilizar en untelecontrol es una decisión estratégica (una plantapuede doblar el número de puntos a controlar en5 años como media)

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Estándar…sí, pero debeajustarse a nuestrasnecesidades…

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ConclusionesEs imprescindible contemplar aspectos

relativos a la seguridad mediante sistemas validables independientemente y que se

adapten a necesidades futuras

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Logitek como su colaborador• Miembro Premium de la asociación internacional DNP

(www.dnp.org). Único centro de formación DNP en España

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Logitek como su colaborador

• Único Centro de Competencias Profibus/Profinet en España (Ingenieros certificados, formación, soporte técnico, troubleshooting y auditorias)

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Logitek como su colaborador

• Portfolio de productos y soluciones con estándares de mercado (DNP, IEC60870, Modbus, Tetra, etc…)

• Nos encontrará en stand en zona Expo

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Logitek como su colaborador

• Consultoría tecnológica con expertos en sistemas de telecontrol

• Logitek Competence Center (LCC)

– La mayoría de los fabricantes de PLCs y sistemas de automatización industrial disponen de la posibilidad de automatización industrial disponen de la posibilidad de interconectarse entre ellos mediante protocolos estándares de mercado. Hoy y por primera vez en España el know-how necesario para poder aprovecharse de estas ventajas se encuentra a su disposición gracias al LCC.Dado que proveer soluciones tecnológicas no es suficiente, LCC le ayudará a definir, diseñar, evaluar y crear sus proyectos de automatización

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