DLMS/COSEM

DLMS/COSEM

Protokol DLMS/COSEM

Podporované typy a verzie zariadení


Protokol vykonáva sériovú komunikáciu so zariadeniami (meračmi energie a vody) podľa štandardu DLMS/COSEM binárnym HDLC protokolom, prípadne pomocou TCP/UDP Wrappera (používané pri komunikácii cez TCP/IP), prípadne cez Gateway protokol. Gateway protokol sa používa, pokiaľ je medzi SCADA systémom a zariadením tzv. gateway - zariadenie pripojené k sieti so SCADA systémom a k jednej/viacerým sieťam s meračmi energie (nemusí sa jednať o Ethernet siete, ale napr. o RS-485 alebo o silové vodiče).

Protokol podporuje dva módy adresácie meraných bodov:

  • "Short Name (SN) referencing" s použitím 16-bitových adries objektov

  • "Logical Name (LN) referencing" s použitím 6-bajtových OBIS kódov

Komunikácia s podporou kryptovania nie je podporená.

Testované zariadenia:

  • EMH LZQJ (SN referencing)

  • Landis ZMD400 (SN referencing)

  • Iskraemeco Iskra MT880-M (LN referencing)

  • ADDAX NP73E.2-18-1 (LN referencing)

  • gateway Iskraemeco AC750-G3C2 + elektromery Iskraemeco AM550-ED1.11, AM550-TD2.12 PLC (LN referencing, Gateway mode)

  • gateway Iskraemeco AC750-G3C2 + elektromery Iskraemeco AM550-ED1.11, AM550-TD2.12 PLC (LN referencing, Wrapper mode, IPv6 komunikácia)

  • Kaifa MA309M (LN referencing, cez RS485 alebo GSM sieť [TCP port 4059, TCP/UDP Wrapper, Wrapper Source/Destination Port=1],  Client MAC Address=1, xDLMS Conformance=3F1F00, Password=00000001)

  • Sanxing P34S02-100/5-400-P (LN Referencing, Upper MAC Address=1, Lower MAC Address=16, ClientAddress=32, zadaný parameter Password)

Protokol podporuje synchronizáciu času s periodicitou nastavenou v konfigurácii stanice.

Konfigurácia komunikačnej linky


Konfigurácia stanice


  • Komunikačný protokol "DLMS/COSEM".

Adresa stanice (DLMS Server HDLC/MAC Address) pozostáva z dvoch častí, Upper MAC Address a Lower MAC Address. Každá z nich v rozsahu 0 až 16383 (3FFFH).

Adresa stanice
Adresa stanice

Podľa špecifikácie DLMS UA 1000-2 Ed. 7.0 (Green book) predstavuje:

  • Upper MAC Address je použitá na adresáciu logického zariadenia (Logical Device), čiže separátne adresovateľná entita v rámci fyzického zariadenia.

  • Lower MAC Address je použitá na adresáciu fyzického zariadenia (Physical Device), čiže multi-drop adresa na linke.

Povinne sa zadáva iba Upper MAC Address. Implicitná hodnota, ktorá sa nastaví v prípade nevyplnenia adresy stanice, je rezervovaná adresa Upper MAC Address = 1 (Management Logical Device).

V bežných prípadoch, kedy je fyzické zariadenie identické s logickým zariadením (jedno fyzické zariadenie = jedno logické zariadenie), netreba túto adresu meniť. V prípade, že fyzické zariadenie integruje viacero logických zariadení, sledujte obsah registra "0-0:41.0.0" triedy "SAP assignment" (class_id=17, atribút č.2 "SAP_assignment_list") v dialógu "DLMS SN Object List", ktorý zobrazí zoznam logických zariadení integrovaných v danom fyzickom zariadení.

Zoznam logických zariadení
Zoznam logických zariadení

Príklad zobrazenia hodnoty atribútu "SAP_assignment_list" triedy "SAP assignment" zariadenia, ktoré obsahuje jedno logické zariadenie s adresou (Upper MAC Address) 16.

Viď tiež parameter protokolu "Client MAC address" a dokument "DLMS UA 1000-2 Ed. 7.0", kapitolu 8.4.2.3 "Reserved special HDLC addresses".

Pozn: pre elektromery Iskraemec Iskra MT880 platí, že Upper MAC Address = 1, Lower MAC Address = 16 + posledné dvojčíslie výrobného čísla (ak napr. na elektromeri je výrobné číslo 72211943, Lower MAC Address = 16 + 43 = 59).

Pozn: keďže adresa stanice je DLMS Server HDLC/MAC Address, použije sa iba iba pri nastavení parametra protokolu "Opening mode" na hodnoty "Direct HDLC" a "IEC Mode E" .

Parametre protokolu stanice


Dialóg konfigurácia stanice - záložka Parametre protokolu.
Ovplyvňujú niektoré voliteľné parametre protokolu. Môžu byť zadané nasledovné parametre protokolu stanice:

Tab. č. 1

Parameter

Popis

Jednotka / rozmer

Náhradná hodnota

Parameter

Popis

Jednotka / rozmer

Náhradná hodnota

Mode
(Opening Mode)

Spôsob otvorenia spojenia so zariadením a použitý linkový protokol.

Ak je zariadenie nakonfigurované priamo na použitie DLMS/COSEM protokolu na danom rozhraní, nastavte "Direct HDLC".

Zvyčajne  (napr. vždy pri čítaní cez IR opto rozhranie pomocou čítacej opto hlavice) je však nutné otvárať spojenie protokolom IEC v takzvanom "mode E" s následným prechodom do binárneho protokolu HDLC (čiže DLMS/COSEM).

V "IEC mode E" podľa špecifikácie protokolu IEC sa používa nasledovné nastavenie prenosových parametrov:

  • komunikačná rýchlosť 300 Baud,

  • 7 dátových bitov,

  • párna parita (even parity),

  • 1 stop bit.

V prípade nastavenia parametra protokolu "Mode" na "IEC mode E" musia byť nastavené uvedené prenosové parametre. V prípade linky kategórie Serial musia byť nastavené v parametroch linky "Mód 1". Viď tiež parameter protokolu "Software 7E1".

Nastavenie prenosovej rýchlosti na 300 Baud sa nemusí zvyčajne aplikovať v prípade linky kategórie MODEM. Vtedy je použitá prenosová rýchlosť (tzv. DTE speed) medzi PC a modemom a ak je vyššia ako 300 Baud je nutné zapnúť v príslušnom móde linky parameter "handshaking" na RTS/CTS.

Ak je nastavená hodnota parametra "Direct HDLC" tak sa nepredpokladá žiadna dynamická zmena prenosových parametrov a je možné používať ktorýkoľvek mód linky kategórie Serial a nastaviť ho na stanici parametrom "Mód linky".

Bližšie informácie viď dokument IEC 62056-21, Electricity metering - Data exchange for meter reading, tariff and load control - Part 21: Direct local data exchange, kapitolu Annex E: "METERING HDLC protocol using protocol mode E for direct local data exchange".

Taktiež viď kapitolu "Príklady nastavenia prenosových parametrov".

Mód "UDP Pure" používajú niektoré zariadenia pri komunikácii cez UDP. Každý balík DLMS/COSEM dát (výzva/odpoveď) je v samostatnom UDP pakete. V prípade TCP je toto problematické (bez analýzy sa nedá určiť, aká je veľkosť balíka DLMS/COSEM dát), preto štandard DLMS/COSEM definuje pre TCP/UDP mód použitie obálky - tzv. Wrapper (viď ďalší odstavec).

Mód "TCP/UDP Wrapper" sa používa pri komunikácii cez TCP alebo UDP. Ku DLMS/COSEM dátam je pridaná 8-bajtová hlavička (polia Version, Wrapper Source Port, Wrapper Destination Port a Length).

Módy "TCP/UDP Wrapper + Gateway protocol" a "Gateway protocol" sa používajú pri komunikácii cez TCP alebo UDP cez tzv. Gateway zariadenie. Ku DLMS/COSEM dátam je pridaný prefix (jednobajtové polia Header, Device Network ID, Address Length a pole s variabilnou dĺžkou Device Address). Na základe Device Network ID a Device Address vie Gateway rozlíšiť, na ktoré cieľové zariadenie má požiadavku smerovať. Odpoveď zariadenia je smerovaná D2000 KOM procesu, pričom prefix tentokrát obsahuje jeho identifikáciu (My Network ID, My Address).
V móde "TCP/UDP Wrapper + Gateway protocol" je navyše pridaná aj hlavička rovnaká ako v móde "TCP/UDP Wrapper". Pri použití UDP môžu niektoré zariadenia hlavičku vynechať, podobne ako v móde "UDP Pure".

Direct HDLC
IEC mode E
UDP Pure
TCP/UDP Wrapper
TCP/UDP Wrapper + Gateway protocol
Gateway protocol

Direct HDLC

--- DLMS/HDLC parameters ---

Application Context

Nastavenie tzv. "Application context" parametra protokolu DLMS/COSEM.

Podporený je kontext Short_Name_Referencing_No_Ciphering pre "Short Name (SN) referencing".
Podporený je kontext Logical_Name_Referencing_No_Ciphering pre "Logical Name (LN) referencing".
Ďalšie dva kontexty s podporou kryptovania nie sú podporené.

Logical_Name_Referencing_No_Ciphering
Short_Name_Referencing_No_Ciphering
Logical_Name_Referencing_With_Ciphering
Short_Name_Referencing_With_Ciphering

Short_Name_Referencing_No_Ciphering
 

Client MAC Address

HDLC MAC adresa klienta (čiže D2000 KOM procesu). Implicitne je nastavená hodnota 10H čo je rezervovaná hodnota "Public client".

Viď dokument "DLMS UA 1000-2 Ed. 7.0", kapitolu 8.4.2.3 "Reserved special HDLC addresses".

Pre elektromer ADDAX NP73E.2-18-1 bolo nutné nastaviť inú hodnotu ako 10H (1 alebo 2).
Pre elektromer ISKRA MT880 bolo možné s hodnotou 10H vyčítavať iba obmedzenú množinu dát (napr. sériové číslo). Aktívny a jalový výkon bolo možné vyčítavať ako 01H (Client Management Process) alebo 02H.

0 .. 7FH

10H

HDLC Max_info_field_length-receive parameter

Maximálna dĺžka jedného HDLC frame paketu na strane príjmu zo zariadenia. V prípade problémov v komunikácii (chyby kontrolného súčtu a pod.) odporúčame znížiť hodnotu tohto parametra.

 

250

HDLC Max_info_field_length-transmit parameter

Maximálna dĺžka jedného HDLC frame paketu na strane vysielania do zariadenia. V prípade problémov v komunikácii (chyby kontrolného súčtu a pod.) odporúčame znížiť hodnotu tohto parametra.

 

250

Client Max Receive PDU Size

Maximálna dĺžka PDU (dátového paketu). Jeden PDU môže byť rozdelený do viacerých HDLC frame paketov, podľa nastavenia parametrov protokolu HDLC Max_info_field_length-receive parameter a HDLC Max_info_field_length-transmit parameter.
Pozn: konkrétny elektromer (Landis + Gyr ZMD 400) akceptoval iba hodnotu 0, inak pri nadväzovaní spojenia vracal chybu rejected-permanent. Iný elektromer (Landis + Gyr ZFD 405) akceptoval iba hodnotu 65535, inak pri nadväzovaní spojenia vracal chybu rejected-permanent. 

0 .. 65535

1200

No Disconnect

Pri komunikácii so zariadením sa nepoužije príkaz Disconnect po skončení čítania a pri ďalšom vyčítavaní údajov sa vynechá fáza nadväzovania spojenia (správy HDLC mode-setting request a AARQ negotiation request).
Takto je možné dosiahnuť vyššiu priepustnosť dát a zvýšiť frekvenciu vyčítavania hodnôt zo zariadenia.

YES/NO

NO

Password

Prístupové heslo do zariadenia. Pokiaľ je zadané, v rámci AARQ Association Request sa použije "Low Level Security" autentifikácia so zadaným heslom.

 

 

No Browsing

Zákaz online výberu zo zoznamu objektov priamo zo zariadenia pomocou dialógu "DLMS Object List" pri konfigurácii adresy meraného bodu.
Zákaz browsingu má zmysel v produkcii, pokiaľ je vyžadované čítanie hodnôt s niekoľkosekundovou periódou a nie je prípustné vykonať načítanie zoznamu objektov, ktoré môže trvať aj niekoľko minút.
Niektoré zariadenia (napr.  elektromer ADDAX NP73E.2-18-1) nepodporujú čítanie zoznamu objektov.

YES/NO

NO

Profile Data Optimization

Viaceré elektromery implementujú optimalizáciu časových dát pri čítaní z profilov (class_id=7). Optimalizácia spočíva v tom, že iba prvý riadok s dátami obsahuje časový údaj, ostatné obsahujú null. Pritom časova pečiatka každého riadku je rovná časovej pečiatke predchádzajúceho riadku plus hodnota atribútu capture_period (4).

Pokiaľ je hodnota tohto parametra YES, pred čítaním profilu sa číta obsah atribútu capture_period. Pokiaľ je hodnota tohto parametra NO obsah atribútu capture_period sa nečíta, ale KOM proces sa spolieha na to, že všetky dáta obsahujú časový údaj. Ak tomu tak nie je, dáta z profilu nie sú načítané a logy linky obsahujú chybové hlášky "turn on station parameter 'Profile Data Optimization'".

YES/NO

YES

xDLMS Conformance

Nastavenie bitov v poli "xDLMS Conformance" v úvodnej správe AARQ. Štandardne sa nastavujú:

0

0

Visible Strings

Pokiaľ je hodnota tohto parametra YES, hodnoty typu octet-string budú pre textové merané body interpretované ako textové reťazce (napr. "abc"), v opačnom prípade v binárnom formáte, jednotlivé oktety oddelené bodkou (napr. "97.98.99")

YES/NO

NO

--- IEC Parameters ---

IEC Device Address

Parameter "IEC Device Address" je adresa stanice (zariadenia) a je použitý iba pri nastavení hodnoty "IEC Mode E" parametra protokolu "Opening mode".

Parameter je voliteľný. Identifikuje adresu zariadenia v úvodnej fáze komunikácie IEC protokolom. Ak zostane hodnota parametra "IEC Device Address" nevyplnená, adresa sa pri úvodnej IEC komunikácii nenastaví a zariadenie musí odpovedať vždy. V prípade viacerých zariadení na jednej linke (napr. zbernica RS485) musí byť IEC adresa zariadenia nastavená aby boli zariadenia identifikované a nedošlo ku kolízii. Adresa zariadenia je max. 32 znakov zostavených z číslic (0...9), veľkých písmen (A...Z), malých písmen (a...z) alebo medzery ( ). Nuly pred platnou číslicou sú ignorované (t.j. adresa 10203 = 010203 = 000010203).

"IEC Device Address" je výrobné číslo zariadenia a v OBIS adresácii má tento register adresu "0-0:C.1.0" -  Device ID 1, manufacturing number.

Na doleuvedenej fotografii je ako príklad predný panel prístroja EMH LZQJ so spresnením umiestnenia výrobného čísla zariadenia čiže IEC adresy, v tomto prípade je to adresa 563911. Ak je zariadenie vybavené displejom je zvyčajne možné nechať si hodnotu registra "0-0:C.1.0" zobraziť tak ako je to zvýraznené na fotografii.

 

-

Baudrate Changeover (Z)

Parameter "Baudrate Changeover (Z)" je použitý iba pri nastavení hodnoty "IEC Mode E" parametra protokolu "Opening mode".

Určuje prenosovú rýchlosť pre komunikáciu HDLC protokolom DLMS/COSEM po prechode z IEC módu E do binárnej HDLC komunikácie.

V prípade linky kategórie Serial musí byť nastavená týmto parametrom vybraná prenosová rýchlosť do "Módu 2" linky.

Hodnota AUTO nastaví prenosovú rýchlosť podľa hodnoty ponúknutej priamo zariadením. Ak je problém túto rýchlosť identifikovať, sledujte diagnostické výpisy komunikácie kde je možné nájsť nasledovný výpis, napr.:

10:46:05.809 30-05-2011|D|DLMS> Z Detected: '4' = 4800 Bd

a podľa neho nastaviť prenosovú rýchlosť ponúkanú zariadením.

Binárna HDLC komunikácia protokolom DLMS/COSEM na rozdiel od úvodnej IEC fázy prebieha s odlišnými parametrami, ktoré musia byť nastavené v "Móde 2" linky kategórie Serial:

  • 8 dátových bitov,

  • žiadna parita (none parity),

  • 1 stop bit.

Viď tiež parameter protokolu "Software 7E1" a kapitolu "Príklady nastavenia prenosových parametrov".

300
600
1200
2400
4800
9600
19200
AUTO

AUTO

Software 7E1

Parameter "Software 7E1" je použitý iba pri nastavení hodnoty "IEC Mode E" parametra protokolu "Opening mode".

Nastavenie hodnoty na YES zapína SW emuláciu prenosových parametrov 7 dátových bitov, párna parita pri nastavených prenosových parametroch 8 dátových bitov, žiadna parita (čiže emulácia 7E1 pri nastavení 8N1). Umožňuje to použiť nastavenie "IEC mode E" parametra protokolu "Opening mode" pre linky kategórie SerialOverUDP, ktoré nepodporujú dynamické zmeny prenosových parametrov.

Taktiež viď kapitolu "Príklady nastavenia prenosových parametrov".

YES/NO

NO

Wake-up Message Length

Parameter "Wake-up message length" je použitý iba pri nastavení hodnoty "IEC Mode E" parametra protokolu "Opening mode".

Nenulová hodnota tohto parametra aktivuje odoslanie tzv. "wake-up správy", ktorá aktivuje komunikačné rozhranie batériovo napájaného zariadenia. Odoslané sú null character znaky (0x00) v počte danom hodnotou parametra. Prenosová rýchlosť musí byť 300 Baud (nastavená v "Móde 1" v prípade použitia linky kategórie Serial).

Bližšie informácie viď dokument IEC 62056-21, Electricity metering - Data exchange for meter reading, tariff and load control - Part 21: Direct local data exchange, kapitolu Annex B: "Wake-up methods for battery-operated tariff devices".

0 .. 120

0

--- TCP/UDP Wrapper parameters ---

Wrapper Source Port

Parameter je použitý pri nastavení parametra protokolu "Opening mode" na hodnotu "TCP/UDP Wrapper" alebo "TCP/UDP Wrapper + Gateway protocol". Udáva hodnotu položky Source Port (2-bajtové číslo) v hlavičke wrappera.

Rezervované porty sú podľa štandardu:

  • No-station: 0x0000

  • Client Management Process: 0x0001

  • Public client: 0x0010

  • Open for client SAP assignment: 0x02 .. 0x0F,  0x11 .. 0xFF

Pozn: elektromery Kaifa vyžadovali 

-

0

Wrapper Destination Port

Parameter je použitý pri nastavení parametra protokolu "Opening mode" na hodnotu "TCP/UDP Wrapper" alebo "TCP/UDP Wrapper + Gateway protocol". Udáva hodnotu položky Destination Port (2-bajtové číslo) v hlavičke wrappera.

Rezervované porty sú podľa štandardu:

  • No-station: 0x0000

  • Management Logical Device: 0x0001

  • Reserved: 0x0002 .. 0x000F

  • Open for client SAP assignment: 0x0010 .. 0x007E

  • All-station (Broadcast): 0x007F

-

0

--- Gateway parameters ---

Device Network ID

Parameter je použitý pri nastavení parametra protokolu "Opening mode" na hodnotu "Gateway protocol" alebo "TCP/UDP Wrapper + Gateway protocol". Udáva hodnotu položky Device Network ID v prefixe v posielanej výzve.
Ak existuje iba jedna sieť, použije sa hodnota 0.

-

0

Device Address (hex)

Parameter je použitý pri nastavení parametra protokolu "Opening mode" na hodnotu "Gateway protocol" alebo "TCP/UDP Wrapper + Gateway protocol". Udáva hodnotu položky Device Address v prefixe v posielanej výzve.
Pozn: v prípade gatewaya Iskraemeco AC750 sa ako Device Address používa 8-bajtová MAC adresa elektromerov na Power Line Communication zbernici.

-

-

--- Send/receive parameters ---

Wait First Timeout

Oneskorenie po odvysielaní výzvy pred čítaním odpovede.

ms

100 ms

Wait Timeout

Oneskorenie medzi čítaniami odpovede do jej skompletovania.

ms

200 ms

Max Wait Retry

Počet opakovaní čítania odpovede do jej skompletovania.

1 .. 100

20

Retry Timeout

Oneskorenie medzi opakovaním výzvy v prípade chyby komunikácie.

ms

500 ms

Retry Count

Počet opakovaní výzvy v prípade chyby komunikácie.

1 .. 20

3

--- Modem parameters ---

Modem Telephone Number

Telefónne číslo pre modemové spojenie so zariadením (iba linky kategórie MODEM).

 

 

Dial Timeout

Maximálna doba čakania na vytáčané modemové spojenie (iba linky kategórie MODEM).

1 .. 600 s

60 s

Dial Retry Count

Maximálny počet opakovaní pokusov o vytáčané modemové spojenie (iba linky kategórie MODEM).

1 .. 20

1

Dial Retry Timeout

Oneskorenie pred ďalším pokusom o vytáčané spojenie po neúspešnom pokuse o spojenie (iba linky kategórie MODEM).

1 .. 600 s

30 s

After Connect Delay

Oneskorenie po úspešnom vytvorení vytáčaného modemového spojenia (iba linky kategórie MODEM) pred vlastným začiatkom komunikácie. Slúži na ustálenie modemového spojenia hlavne pri starších typoch modemov. Po uplynutí tohto časového limitu sú prečítané a ignorované všetky nadbytočne prijaté znaky (zvyšky modemovej AT komunikácie).

0 .. 30 s

5 s

AT Command 1

Špeciálny inicializačný string modemu číslo 1 (iba linky kategórie MODEM).

 

AT&FE0V1Q0B0X3L0M0

AT Command 2

Špeciálny inicializačný string modemu číslo 2 (iba linky kategórie MODEM).

Vysvetlenie niektorých odporúčaných nastavení:

S37=5   1200bps DTE-DTE speed - obmedzenie rýchlosti pre modemy. Mnohé zariadenia sú osadené modemami s obmedzenou prenosovou rýchlosťou a takéto nastavenie urýchli proces pripojenia. Vyššie prenosové rýchlosti treba testovať jednotlivo.

&D2   DTR drop to hangup - pre zladenie s parametrom modemovej linky (konf. linky, záložka "Modem - parametre", zaškrtnite voľbu "Use DTR for Hangup").

S0=0   Disable auto-answer. Auto-answer nie je použitý.

S30=2   20 sec inactivity timeout - automatické rozpojenie spojenia po uplynutí doby nečinnosti. Nutné pre zabezpečenie rozpadu spojenia po komunikácii s posledným zariadením.

 

ATS37=5&D2S0=0S7=60S30=2

--- Debug parameters ---

HDLC/Wrapper/Gateway Debug

Zobrazenie ladiacich informácií úrovne HDLC protokolu.

YES/NO

NO

Full Debug

Vysoká úroveň sledovania komunikácie, zobrazujú sa načítané hodnoty meraných bodov a iné ladiace informácie.

YES/NO

NO

Príklady nastavenia prenosových parametrov


Príklad č.1, linka kategórie Serial, komunikácia IR opto hlavicou.

Mód linky č.1

300 Baud, 7 dátových bitov, 1 stop bit, párna parita

Mód linky č.2