Das DNP3-Protokoll, auch Distributed Network Protocol, ist ein etablierter Fernwirkstandard, der von Energieversorgungsunternehmen in den USA und vielen weiteren Ländern weltweit verwendet wird. Während DNP3 auf dem US-amerikanischen Energiemarkt ein weit verbreiteter Standard ist, wird der europäische Standard IEC 61850 immer populärer und als der zukünftige Maßstab für die lokale Kommunikation angesehen. Mit der verbreiteten Verwendung beider Standards interessieren sich immer mehr Unternehmen für die Nutzung einer Kombination aus beiden. Dies kann durch den Einsatz von Systemen wie zenon erleichtert werden.
Das DNP3-Protokoll
DNP3, auch bekannt als IEEE Std. 1815, ist ein umfangreicher Protokollstandard, der die Regeln definiert, mittels denen Computer untereinander kommunizieren. 1993 eingeführt, definierte das DNP3-Protokoll insbesondere die Interaktion zwischen Computersystemen im Energieversorgungssektor mit Fernkommunikation. Zu diesem Zweck liegt der Fokus von DNP3 auf der Bereitstellung effizienter Mechanismen zur Übertragung von Prozesswerten mit hoher Integrität.
DNP3 definiert zwei Arten von Endpunkten, die miteinander kommunizieren – einen Master und eine Outstation. Diese werden wie folgt definiert:
- Der DNP3-Master
Der Master ist ein Computer oder ein Netzwerk, der/das in einer Prozessleitstelle verwendet wird. Dieser Computer ist leistungsstark und speichert alle von der Outstation ankommenden Daten, die er dann zur Anzeige verarbeitet.
- Die DNP3-Outstation
Alternativ wird die Outstation auch als „Slave“ bezeichnet. Die Outstation ist ein Computer, der am Einsatzort verwendet wird. DNP3-Outstations sammeln Daten diverser Geräte im Feld wie z. B. von Stromsensoren und Spannungswandlern und kommunizieren diese Daten dann an die Masterstation. Alternativ kann eine DNP3-Outstation die Fernkommunikationseinrichtung einer geografisch entfernten Anlage sein, die direkt mit dem Master kommuniziert wie z. B. eine RTU oder IED, ein Wasser- oder Energieflussmessgerät, ein PV-Wechselrichter oder jede Art von Stationssteuerung.
Darüber hinaus definiert DNP3 Datenvariablen nach Typ und Verhalten und veranlasst eine Datenübertragung nur im Fall einer Wertänderung gegenüber dem zuletzt gemeldeten Variablenwert. Diese Werte und Regeln werden bei Inbetriebnahme vom Master über eine Integrity Poll abgestimmt, die die Outstation veranlasst, den Wert sowie den Status aller konfigurierten Datenpunkte an den Master zu senden.
Dieses Kommunikationsverhalten erlaubt es dem DNP3-Master und den DNP3-Outstations die Kommunikation selbst bei begrenzter Netzwerkbandbreite aufrecht zu erhalten. So können Signale über serielle Schnittstellen, serielle Multi-Drop-Schnittstellen, Funkverbindungen, Einwahlverbindungen und über dedizierte Netzwerke unter Verwendung von TCP/IP oder UDP versandt werden. Aufgrund der Robustheit des Kommunikationsverhaltens kann DNP3 selbst mit gelegentlichen Verbindungsunterbrechungen umgehen und bildet so die Grundlage für ein hoch verfügbares Kommunikationssystem. Diese Flexibilität und Zuverlässigkeit war wesentlich für die Entwicklung des DNP-Standards und seine Akzeptanz für die Remote-Kommunikation in der Branche.
In der Praxis wird DNP3 hauptsächlich für die Automatisierung von Umspannwerken und Prozessleitsystemen in der Energieversorgung eingesetzt. DNP3 wurde jedoch auch von anderen Versorgern und Industrien, wie z. B. der Wasser- und Abwasserbranche, übernommen. Mit der Weiterentwicklung von Technologien und Anlagen entwickelte die DNP Users Group ebenfalls die Spezifikationen zur Verbesserung der Anlagen und zur Wahrung der Kompatibilität weiter. Ebenso sicherte sie die Interoperabilität zwischen Geräten, die die ursprüngliche Spezifikation oder neuere Funktionen besitzen.
