Órdenes IEC 60870: selección antes de ejecutar y confirmación

Un centro de control envía una orden doble para abrir el interruptor CB-1. La RTU responde con una confirmación positiva de activación. El sistema de control marca el interruptor como abierto, pero el estado de doble punto sigue indicando cerrado: el enclavamiento del propio interruptor impidió la apertura después de que la RTU aceptara la orden. La confirmación era correcta. La interpretación del sistema de control, no.

En IEC 60870-5-101 y 104, el acuse de recibo, la confirmación, la terminación y el estado del equipo son mensajes distintos. Esta guía sigue una orden a través de todos ellos e indica qué demuestra cada uno.

Esta guía forma parte de la serie sobre IEC 60870 e IEC 61850.

Etapas de una orden

La RTU reproduce la ASDU de la orden en sus respuestas. El tipo, la dirección común, la dirección de objeto y el valor de la orden permanecen iguales; solo cambian la causa y el bit P/N. El receptor relaciona respuestas y órdenes mediante esos campos.

Ejecución directa y selección antes de ejecutar

Las órdenes simples (tipo 45), las órdenes dobles (tipo 46) y las consignas (tipos 48, 49 y 50: normalizadas, escaladas y de coma flotante corta) pueden enviarse de dos maneras. El modo lo determina el bit S/E, bit 8 del octeto del calificador de orden (SCO, DCO o QOS). El valor 1 significa selección y el 0, ejecución.

En la ejecución directa, se envía un único mensaje con el bit S/E a cero. La RTU comprueba la orden y actúa inmediatamente.

En la selección antes de ejecutar (SBO), el primer mensaje lleva el bit S/E a uno. La RTU comprueba la orden, reserva el punto y confirma con la causa 7. El segundo mensaje es la misma orden con el bit S/E a cero. La RTU solo la ejecuta si la dirección de objeto y el valor coinciden con los seleccionados. Si no coinciden, responde con una confirmación negativa.

SBO comprueba que la orden de ejecución coincide con el objeto y el valor seleccionados y llega antes de que caduque la selección. Este intercambio por sí solo no garantiza protección frente a una actuación mal dirigida o provocada por datos corruptos. La autoridad de control del sitio, los enclavamientos y la realimentación del equipo son comprobaciones independientes que deben diseñarse y verificarse para la instalación. La RTU puede comprobar los enclavamientos y el conmutador local/remoto durante la selección, pero esas comprobaciones dependen de su implementación y configuración.

El tiempo de espera de la selección se configura en la RTU y los valores predeterminados varían mucho. El servidor IEC 104 de PcVue utiliza 5 s de forma predeterminada. El relé ABB RER620 utiliza 30 s, dentro de un intervalo de 1 a 65 s. Si la ejecución llega después de ese plazo, la selección ha caducado y la RTU la rechaza.

Para cancelar una selección pendiente, el centro de control envía la misma orden con causa 8 (desactivación). La RTU responde con causa 9 (confirmación de desactivación). No todas las RTU permiten desactivar órdenes: consulte la lista de interoperabilidad. Algunas también rechazan una segunda selección de un punto ya seleccionado.

Compruebe la especificación de telecontrol y la lista de interoperabilidad del operador de red para conocer el modo requerido. SBO es habitual para órdenes de interruptores y seccionadores. Anote el modo de cada punto de mando en la lista de puntos.

Calificadores de orden

Las órdenes simples y dobles incluyen un calificador de orden (QU) en los bits 3 a 7 del mismo octeto:

Las duraciones de los impulsos corto y largo son parámetros de la RTU; no se transmiten en el mensaje. QU 0 es habitual, por lo que el comportamiento de la salida suele ser invisible para el centro de control. Anote la salida real de cada punto en la lista de puntos.

Una orden doble utiliza un estado de orden doble (DCS) de 2 bits: 1 significa desactivado y 2, activado. Los valores 0 y 3 no están permitidos y las RTU los rechazan. Por tanto, un error de un solo bit en DCS produce el rechazo de la orden, no la orden contraria. Una orden simple no tiene esa protección, porque su único bit cambia entre desactivado y activado. La conexión de una orden doble a los relés de la RTU, por ejemplo a bobinas separadas de apertura y cierre, es un detalle de implementación ajeno al protocolo.

Secuencia de ejemplo: selección antes de ejecutar

El centro de control cierra un interruptor mediante una orden doble por IEC 104. Dirección común 12, dirección de objeto 2001 (hexadecimal D1 07 00, byte menos significativo primero), QU 1 para un impulso corto. El estado del interruptor es el punto doble con dirección de objeto 1001, tipo 31 con marca temporal CP56Time2a. En este ejemplo, la RTU tiene un tiempo de espera de selección de 30 s y un impulso corto de 500 ms.

El octeto de causa también incluye el bit P/N (hexadecimal 40) y el bit de prueba (hexadecimal 80). Por tanto, una ejecución rechazada vuelve con el octeto de causa 47, no con 07. Una orden dirigida a un objeto que la RTU desconoce vuelve como 6F (causa 47 con P/N a uno).

Fíjese en el orden. En esta RTU, el cambio de estado llega antes de la terminación, porque el interruptor se cerró durante el impulso. En otra RTU, o con una salida persistente, la terminación puede llegar primero. La lógica de correlación debe aceptar ambos órdenes de llegada.

Rechazos y tiempos de espera

Una confirmación negativa es una respuesta definitiva: la RTU rechazó la orden y no actuó. El protocolo no indica por qué. El manual del ABB RER620 enumera motivos de rechazo: sentido de mando incorrecto, DCS 0 o 3, punto configurado solo para estado, enclavamiento del interruptor o modo remoto desactivado. El protocolo no tiene un código para cada motivo; todos llegan como causa 7 negativa. El motivo solo figura en el registro de eventos de la RTU.

Las causas 44 a 47 son distintas. Significan que la RTU no encontró el tipo, la causa, la dirección común o la dirección de objeto. Los fabricantes las aplican de distintas maneras. Por ejemplo, el RER620 responde con causa 47 a una orden simple dirigida a un punto doble, aunque la dirección de objeto exista.

Un tiempo de espera agotado deja el resultado sin determinar. La RTU puede haber ejecutado la orden y haberse perdido su respuesta. Antes de cualquier reintento, lea el punto de estado y las medidas relacionadas. No repita automáticamente una orden.

Las implementaciones del centro de control distinguen estos casos. El controlador IEC 60870-5-10x de Beckhoff presenta como errores separados una confirmación negativa (IEC870_COMMERR_NEGACTCON), una dirección de objeto desconocida (IEC870_COMMERR_UNKNOWNOBJADDR), un tiempo de espera de selección/ejecución (IEC870_COMMERR_SELEXECTIMEOUT) y la ausencia de terminación (IEC870_COMMERR_ACTTERMTIMEOUT). El sistema de control también debe registrarlos por separado.

En IEC 104, los acuses de recibo del enlace y los tiempos de espera de las órdenes de aplicación son independientes. Si la RTU no confirma una trama I antes de t1 (15 s de forma predeterminada), el emisor cierra la conexión. Una trama I de la RTU, como la confirmación de activación, lleva el acuse en su número de secuencia de recepción. Si la RTU no tiene ninguna trama I que enviar, envía una trama S después de w tramas recibidas (8 de forma predeterminada) o después de t2 (10 s de forma predeterminada). Un acuse de recibo mediante una trama S no confirma la aceptación de la orden (ACTCON) ni su finalización (ACTTERM). Fije esos plazos de aplicación según las respuestas documentadas de la estación remota y los tiempos de funcionamiento de la planta, no solo a partir de t1. En selección antes de ejecución, la orden de ejecución debe llegar a la RTU antes de que caduque su selección. Después de restablecer la conexión, envíe una interrogación general y lea el estado antes de decidir qué hizo la última orden. La guía de IEC 101 frente a 104 explica k, w y los temporizadores.

Órdenes con marca temporal

IEC 104 añade los tipos de orden 58 a 64, que llevan una marca temporal CP56Time2a. Por ejemplo, el tipo 58 es una orden simple y el 59, una orden doble con marca temporal. Una RTU que los admita compara la marca con su propio reloj y puede rechazar una orden más antigua que el máximo configurado. Una deriva del reloj o un enlace lento puede entonces hacer fallar las órdenes. Acuerde la antigüedad máxima, la fuente de hora y la respuesta de la RTU ante una orden antigua, y pruébelas.

Compruebe el estado real

El estado del equipo vuelve en un punto de supervisión separado: un estado de doble punto para un interruptor (tipo 31 con marca temporal) o un valor medido para una consigna. La causa 11 significa «información de retorno causada por una orden remota» y la causa 12, un cambio causado por una orden local. Utilice la marca temporal de la RTU, no la hora de recepción, para ordenar la instrucción y el cambio. La guía sobre marcas temporales y calidad explica CP56Time2a.

El punto de estado solo demuestra lo que indican las entradas de contacto de la RTU. Para una consigna o un interruptor de carga, compruebe también una medida del proceso: que baje la corriente, cambie la potencia o la respuesta de frecuencia siga la consigna. La guía de verificación de órdenes BESS aplica esto a las consignas de una batería.

Ponga en servicio el mando de forma segura

1. Acuerde con el responsable del equipo, para cada punto de mando: tipo, modo (directo o SBO), valor QU y duración real del impulso, si se envía ACTTERM, plazo de selección, punto de retorno y causas que utiliza.
2. Anote estos valores en la lista de interoperabilidad y la de puntos. La lista de interoperabilidad del ABB REC 523, por ejemplo, tiene entradas separadas para órdenes directas y de selección y ejecución, para «ACTTERM utilizado» y para cada valor QU.
3. Pruebe primero con un simulador. Incluya una confirmación negativa, una dirección de objeto desconocida, una selección caducada, una desactivación y la pérdida de conexión entre selección y ejecución.
4. En el sitio, pruebe una orden cada vez, con el responsable presente y la instalación en estado seguro.
5. Registre cada trama con su hora, octeto de causa, bit P/N, dirección de objeto, valor y resultado físico.
6. Reinicie cada extremo por turno y confirme que ninguna selección u orden sobreviva de forma inesperada al reinicio.

La guía de control local enumera los fallos que hay que prever para cualquier control automático.

Telecontrol y sistemas EpiSensor

Edge no implementa IEC 60870-5. Cuando un operador de red controla un sitio mediante una RTU de telecontrol, la RTU ejecuta esas órdenes e informa de su estado.

Un contador EpiSensor en el mismo circuito proporciona una medida independiente para la última etapa: corriente y potencia después de la orden, registradas por Edge. No depende de los contactos de la RTU ni de sus marcas temporales.

Un controlador de respuesta a la demanda ZDR actúa localmente ante la frecuencia de red, mediante su propio relé o una consigna Modbus. Sus acciones no aparecen en el registro de órdenes de la RTU. Si tanto la RTU como el ZDR pueden conmutar la misma carga, asígneles salidas separadas y acuerden cuál tiene prioridad.