IEC 61850 MMS: reportes, mandos SBO y archivos en la subestación

Qué es MMS en IEC 61850 y su norma

MMS (Manufacturing Message Specification, ISO 9506) es un protocolo cliente-servidor de la automatización industrial. IEC 61850-8-1 lo usa para llevar a la red los servicios abstractos de IEC 61850-7-2: lectura y escritura de datos, datasets, reportes, registros, grupos de ajustes, mandos y archivos. El IED es el servidor; la HMI, el gateway y las herramientas de ingeniería son clientes. Es parte del modelo general descrito en la visión general de IEC 61850.

Dónde se usa y por qué

MMS es el tráfico del bus de estación entre los IED (relés y controladores de bahía) y el nivel de estación: HMI y SCADA de la subestación, RTU o gateway y servidor de ingeniería. Se usa para supervisión, eventos, medidas, mandos de operador, cambio de grupo de ajustes y descarga de oscilografías. Para disparos y enclavamientos entre IED se usa GOOSE, porque MMS pasa por TCP y una pila completa que no está pensada para milisegundos.

Cómo funciona

Pila. IEC 61850-8-1 define un perfil sobre TCP/IP en el que el transporte ISO se monta sobre TCP según RFC 1006, que reserva el puerto TCP 102. Encima van la asociación ACSE y MMS. El cliente abre una asociación con cada servidor y la mantiene.

Direccionamiento. El IED tiene dirección IP. Dentro de él, los datos se nombran con el modelo IEC 61850 (dispositivo lógico, nodo lógico, objeto y atributo), que se mapea a variables MMS con nombre. Un cliente puede recorrer el modelo completo del servidor sin conocerlo de antemano.

Datasets. Son listas ordenadas de objetos o atributos de datos, que pueden venir de distintos nodos lógicos. Los reportes, los registros y los GOOSE usan datasets para saber qué enviar.

Reportes. El servidor envía la información sin que el cliente pregunte, lo que ahorra tiempo y ancho de banda frente al sondeo. Un bloque de control de reporte define:

• el dataset vigilado;
• las condiciones de disparo: cambio de dato, cambio de calidad, actualización de dato, integridad periódica e interrogación general;
• los campos opcionales del reporte (número de secuencia, estampa de tiempo, causa, referencia del dato, identificador de entrada);
• para el reporte con buffer, el tiempo de buffer y el identificador de entrada que permite al cliente reanudar sin perder eventos.

Hay dos tipos: con buffer (BRCB), que guarda los eventos durante una pérdida de comunicación, y sin buffer (URCB), que no los guarda. Cada instancia de bloque de reporte queda reservada por un cliente a la vez, de modo que el número de instancias limita cuántos clientes reciben reportes del IED; el fabricante lo declara en su documento PIXIT. La interrogación general sincroniza al cliente con el estado actual del servidor.

Modelos de mando. IEC 61850-7-2 define el mando directo y el de selección previa a la operación (SBO), cada uno con seguridad normal o reforzada. En SBO el cliente primero selecciona el equipo (en seguridad reforzada, con SelectWithValue), luego opera dentro de un tiempo límite. Con seguridad reforzada, el servidor además supervisa que el equipo cambie de estado y avisa el resultado final con CommandTermination. Las respuestas negativas llevan una causa adicional (AddCause) que explica el rechazo.

Archivos y registros. Los servicios de archivo (GetFile, SetFile, DeleteFile y el directorio) se mapean a las operaciones de archivo de MMS. Así se descargan los registros de falla en COMTRADE que genera la función de registrador (nodo lógico RDRE). Los registros (logs) guardan eventos dentro del IED para consulta posterior.

Tiempos. MMS atiende las clases de tiempo lentas de IEC 61850-5: eventos y alarmas, mandos de operador, archivos. La sincronización de los relojes de los IED usa SNTP en el perfil de IEC 61850-8-1 o PTP en sistemas más exigentes.

Configuración

En el SCD se definen, por IED, los datasets, los bloques de reporte (tipo, opciones de disparo, campos, número de instancias), los modelos de mando de cada objeto controlable y las direcciones IP. El cliente (HMI o gateway) se configura con el mismo SCD o con los CID de los equipos. Una buena práctica es asignar bloques de reporte con buffer distintos a cada cliente: HMI principal, HMI de respaldo y gateway. Vea archivos SCL IEC 61850.

Seguridad

MMS sin protección viaja en claro y no autentica al cliente. IEC 62351-4 define cómo asegurar el perfil MMS con TLS y autenticación en la asociación, y IEC 62351-8 el control de acceso por roles. En la práctica, además, se limita qué equipos pueden abrir el puerto 102 del IED, se segmenta la red y se registran los accesos.

Problemas típicos en campo y cómo diagnosticarlos

• Eventos que no llegan: reporte no habilitado, reservado por otro cliente o dato fuera del dataset. Un cliente MMS de diagnóstico muestra el estado de cada bloque.
• Eventos duplicados o perdidos al reconectar: uso de reportes sin buffer donde se necesitaba buffer, o un cliente que no reanuda desde el último identificador de entrada.
• Mandos rechazados: selección vencida, modelo de mando distinto al esperado por el cliente, selector en local, enclavamiento o sincronismo no cumplido. Lea la causa adicional de la respuesta.
• Asociaciones que se caen: IP duplicada, cortafuegos que corta sesiones inactivas o demasiados clientes para el IED.
• Estampas de tiempo erradas: SNTP mal configurado.

Una captura con Wireshark en el puerto 102 muestra asociaciones, lecturas, reportes y mandos decodificados.

Cómo convive con otros protocolos

En el mismo cable conviven MMS (TCP/IP), GOOSE y valores muestreados (capa 2) y sincronización de tiempo. El gateway convierte la información recibida por MMS a IEC 60870-5-104 o DNP3 hacia el centro de control. Las herramientas de los fabricantes también usan MMS para leer y escribir ajustes.

Cómo se prueba

Con un cliente MMS se recorre el modelo de datos, se habilitan reportes y se verifica cada señal punto a punto hasta la HMI y el centro de control. Se prueban los mandos con su modelo de mando, los rechazos por enclavamiento, el comportamiento del buffer al desconectar el cliente y la descarga de oscilografías.

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Referencias

• IEC 61850-7-2: interfaz abstracta de servicios de comunicación (ACSI).
• IEC 61850-8-1: mapeo a MMS (ISO 9506-1 e ISO 9506-2) y a ISO/IEC 8802-3.
• ISO 9506-1 e ISO 9506-2: Manufacturing Message Specification.
• IETF RFC 1006: servicio de transporte ISO sobre TCP.
• IEC 61850-5: requisitos de comunicación.
• IEC 62351-4 e IEC 62351-8: seguridad de perfiles MMS y control de acceso por roles.
• IEC/IEEE 60255-24:2013 (también publicada como IEEE C37.111-2013): formato COMTRADE.

Preguntas frecuentes