Project created

f4_beamer.cls

@@ -0,0 +1,131 @@
+\typeout{Beamer  class for talks with F4 style <2017-07-19> Frauke Sprengel}
+\NeedsTeXFormat{LaTeX2e}
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+\ProvidesClass{f4_beamer}[2017/07/19  beamer class F4 style]
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main.tex

@@ -0,0 +1,345 @@
+\documentclass{f4_beamer}
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+% Suppress numbering captions
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+
+% Setup für Codeblocks
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+% Hack für Sonderzeichen in Codeblocks
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+}
+
+\mode<presentation>
+\title{IEC 61850}
+\subtitle{Kommunikation und Datenmodell für Umspannwerke}
+\author{Marcel Felix, Jan Philipp Timme}
+\date{\today}
+
+\begin{document}
+\tableofcontents[hideallsubsections]
+
+\begin{comment}
+http://www02.abb.com/global/sgabb/sgabb005.nsf/bf177942f19f4a98c1257148003b7a0a/e81bb489e5ae0b68482574d70020bf42/$FILE/B5_G2_Enhanced+protection+functionality+with+IEC+61850+and+GOOSE.pdf
+
+* Process Bus ist meist schon in die IED gewandert, ansonsten kann er auch auf dem selben Netz laufen wie der Station Bus (Keine Sorgen machen, passt schon irgendwie)
+* GOOSE ist für IED<->IED, regelmäßige Updates, unregelmäßig bei Abweichungen etc.
+* SMV werden (vermutlich über GOOSE) zwischen den IED geteilt, die IED werden über SCL konfiguriert (stimmt das?)
+* Datenmodell ist zumindest im Grundkonzept interessant, da es mit GOOSE direkt zusammenpasst und somit stressfreier als Binärkram zu lesen ist (Interoperabilität) [Ja, aber halt nicht alle einzelnen möglichen Bestandteile durchgehen. Ich denke einfach eine Folie mit einer Übersicht zeigen und mal drüber fliegen wäre i.O]
+* Process Bus ist sehr nah an Switchgear angesiedelt; eine Bay in einer Substation ist soetwas wie ein Rack im Serverraum - Dinge für eine gemeinsame Aufgabe stecken dort zusammen - so die Ideee
+* 
+\end{comment}
+
+\section{Überblick}
+
+\subsection{Überblick}
+\begin{frame}{Überblick}
+\begin{itemize}
+\item Ausgangspunkt prorietäre Protokolle
+\begin{itemize}
+\item Binärkodierte Daten waren nur für Geräte des passenden Herstellers verwertbar
+\end{itemize}
+\item Arbeit an UCA\footnote{Utility Communications Architecture} begann
+\item Woraus der IEC 61850 enstand
+\end{itemize}
+Mit IEC 61850 soll die technische Weiterentwicklung zur Vereinfachung der Datenübertragung und -repräsentationen genutzt werden.
+\end{frame}
+\begin{comment}
+Früher hatte man wenig Bandbreite => Kommunikation erfolgte via wenigen bytes
+ 	=> Das hat zum Nachteil, dass vorher viel abgesprochen werden muss
+    	=> welches byte bedeutet was, Konfiguration war aufwendig etc.
+Heute hat man viel Bandbreite zur verfügung
+=> Selbst erklärende Daten möglich
+Daraus enstand die UCA (Utility Communication Architecture)
+	=> Grundstein für den IEC 61850 (GSSE stammt aus dem UCA (erwähnenswert?) <- Lieber nicht, GSSE und GOOSE sind zwei Paar Schuhe.
+\end{comment}
+
+
+\begin{comment}
+Aufbau des IEC 61850
+	- Funktionale Anforderungen für Kommunikation in einer substation werden ermittelt
+    	- Diese Anforderungen dienen daraufhin dazu 
+        	- Beispielsweise die Data Items und Service
+            - Das Applikation Protokoll
+            - das unterliegende transport, netzwerk, "data link" und physische "layer"
+          zu finden, die diese Anforderungen erfüllen
+	- Defintion der Data Items und Services die UNABHÄNGIG der darunter liegenden Protokolle sind.
+      - Daraus entstehen ASCI (Abstract Communication Service Interface) für die Service
+      - Und für die Data Models gibt es diese "Logical Nodes" (+ Sub-Typen) (Kommen ja später in dem Bild)
+          - Hinzu kommen die: Common Data Classes (für die "common pieces" aus denen die data objects bestehen
+   	- Das Mappen der abstrakten Data Items / Services zu echten Protokollen.
+    	-	MMS
+        - 	GOOSE
+    - Sample Measures Values (Aufnehmen/Sammeln/Umwandeln der "echten" anlogen werte?)
+    - Process Bus.
+    - Zwischendrin wird das SCL (Substation Configuration Language) erklärt. (XML Dialekt)
+    	- Formale beschreibung der Beziehung einer Substation und dem substation automation system (SAS)
+        	- ("Substation Automation System (SAS) software provides an intelligent solution to monitor, analyze, control, and protect today's modern substations")
+    
+    - Eigentlicher Fokus war "inside" the substations. Wird jedoch auch für "Substation to Master" oder substation-to-substation communcation genutzt.
+    -
+   
+<!------------------------------------------------------------------------------------------------------!>
+\end{comment}
+
+\subsection{Struktur des IEC 61850}
+\begin{frame}{Struktur des IEC 61850}
+
+\begin{minipage}{0.45\textwidth}
+\begin{itemize}
+\item Funktionale Anforderungen ermitteln (3-5)
+\item Definition der Substation Configuration Language (SCL) (6)
+\item Definition abstrakter \enquote{data items} und \enquote{services} (7)
+\item Mappen der abstrakten Typen auf Protokolle (8)
+\item Sample Measured Values (SMV) (9)
+\end{itemize}
+\end{minipage}
+\hfill
+\begin{minipage}{0.5\textwidth}
+\begin{figure}[f]
+\includegraphics[scale=0.20]{toc_IEC.png}
+\caption{Ralph Mackiewicz, Technical Overview and Benefits of \dots - Tabelle 1}
+\end{figure}
+\end{minipage} 
+
+\end{frame}
+
+
+\begin{comment}
+Device model begins with a physical device
+	- defined by network address
+    - contains one or more logical devices
+    	- Each Logical device contains one or more logical nodes
+        	-	A logical node:
+            	- One or more "Named grouping of data und services" die in Verbindung zu einer power system function stehen.
+                	- Typ am ersten Buchstaben des namens erkennbar. "M" is metering/measurement.
+                   	- (Kurze Folie mit übersicht einblenden, aber nicht näher drauf eingehen?!?!)
+                    - Weiter unterteilt in "sub datentyp"? Beispielsweise "Phase 2"
+                    - Erfüllt specification of CSC (common data class) 
+                    - Bild von so einem CSC einblenden? (overview paper, seite 3 Fig. 2.)
+                 
+                    	
+\end{comment}
+
+\section{Datenmodell}
+
+\begin{comment}
+Falls du das gebrauchen kannst :-)
+\end{comment}
+\subsection{Hierarchie definierter Typen/Objekte}
+\begin{frame}{Hierarchie definierter Typen/Objekte}
+\begin{figure}
+\includegraphics[scale=0.27]{IEC61850-7-2-F1.png}
+\captionsetup{labelformat=empty}
+\caption{IEC 61850-7-2, Abbildung 1}
+\end{figure}
+\end{frame}
+
+\subsection{Datenmodell}
+\begin{frame}{Datenmodell}
+Definition verschiedener, hierarchischer Abstraktionsebenen
+\begin{itemize}
+\item Server $\rightarrow$ Logical Device $\rightarrow$ Logical Node $\rightarrow$ Data Object $\rightarrow$ Data Attribute
+\item Server enthalten mehrere Logical Devices
+\item Logical Devices arbeiten gemeinsam an einer Funktion
+\begin{itemize}
+\item \dots und enthaltene mehrere Logical Nodes
+\end{itemize}
+\item Logical Nodes enthalten Datenobjekte mit Attributen
+\end{itemize}
+$\Rightarrow$ Adressierung einzelner Datenattribute über voll qualifizierten \enquote{Pfad} möglich
+\end{frame}
+
+\begin{frame}{Datenmodell}
+\begin{figure}
+\includegraphics[scale=0.40]{UCAIUG-Slide15.png}
+\captionsetup{labelformat=empty}
+\caption{UCAIug Summit; IEC 61850 Tutorial, Folie 15}
+\end{figure}
+\end{frame}
+
+
+\begin{comment}
+   => Daten sind nun abstrakt. (Logical devices/nodes, common data class etc.)
+   		- Werden auf echtes Protokoll gemapped
+        	=> MMS (Manufacturing Message Specification)
+            	- Wurde gewählt, weil es leicht mit den Complexen Namen umgehen kann. Prinzipell jedoch jedes andere Protokoll denkbar,
+                - (Kurze Folie die das IEC61850 to Object Mapping zeigen? Overview Paper, Seite 4, Table II)
+                	- (Kurze übersicht über das Mappen. Ein "control model" service wird zu read/write services,  Logical device wird ein MMS Domain etc.)
+                
+\end{comment}
+
+\section{Protokolle}
+\subsection{GOOSE}
+\begin{frame}{Protokolle: GOOSE}
+\begin{itemize}
+\item Generic Object Oriented Substation Events
+\item Baut direkt auf Ethernet (Layer 2) auf
+\begin{itemize}
+\item VLANs werden als Nachrichtenkanäle genutzt
+\item Peer-to-peer-Kommunikation über Multicast\footnote{Broadcasts innerhalb eines VLAN}
+\item Nachrichtenpriorität wird direkt über Ethernet-Header angegeben
+\end{itemize}
+\item IED$\Leftrightarrow$IED-Kommunikation
+\item Zustandsmeldungen (regelmäßig oder auch abhängig von Events/Wertabweichungen)
+\item Kommunikation via GOOSE hauptsächlich \textit{innerhalb} des Umspannwerks
+\end{itemize}
+\end{frame}
+
+\subsection{MMS}
+\begin{frame}{Protokolle: MMS}
+\begin{itemize}
+\item Manufacturing Message Specification
+\begin{itemize}
+\item Gemäß ISO 9506\footnote{Nachrichtenformate für Fertigungszwecke} standardisiert
+\item IEC 61850 definiert ein Mapping des Datenmodells für MMS
+\end{itemize}
+\item Client/Server-Protokoll
+\item Findet über TCP/IP (Layer 3) statt
+\item In unserem Kontext: Kommunikation zwischen HMI\footnote{Human Machine Interface} und IEDs
+\begin{itemize}
+\item \dots und somit auch ggf. zwischen Umspannwerken und Kontrollzentren
+\end{itemize}
+\end{itemize}
+\end{frame}
+
+\begin{comment}
+\begin{frame}{Objektmapping von IEC 61850 auf MMS}
+\begin{figure}
+\includegraphics[scale=0.40]{mms_data_mapping.png}
+\caption{Ralph Mackiewicz, Technical Overview and Benefits of \dots - Tabelle 2}
+\end{figure}
+\end{frame}
+\end{comment}
+
+
+\begin{comment}
+Es fehlt hier auf jeden fall noch irgendwas Praxis bezogenes. Aka wie wird das ganze umgesetzt/eingesetzt. (Ich denke, dass das spannende für das Projekt ist?!?!?)
+Laut der readme.
+	- "betroffene Geräte"
+    	=> Geräte die irgendwas mit dem IEC zu tun haben
+        	-> Was haben sie zu zun? Kann man sicher eine tolle Grafiken aus der Präsi die du gestern geschickt hast übernehmen
+    - "Beispiel für die Umsetzung eines einfachen Gerätes über den Standard."
+    	- Das geht irgendwie ein wenig Hand in Hand mit vorherigen Punkt bzw. kann man das verbinden?
+        	=> in einem (Praxisbezogenen) Bild die betroffenen Geräte aufzeigen
+            	=> Inklusive der Beziehung zu einander
+                	=> Kommunikation untereinader. Wer spricht was mit wem (und worüber)
+                    	=> Daran kann man super den Station/Prozess Bus erklären, sowie am Beispiel aufzeigen, wer wie warum welches Datenpakete (über welchen layer) verschickt.
+            
+\end{comment}
+
+\section{Datenfluss}
+
+\begin{frame}{Datenfluss auf abstrakter Ebene}
+\begin{figure}
+\includegraphics[scale=0.7]{IEC61850-5-F3.png}
+\caption{IEC 61850-5, Abbildung 3}
+\end{figure}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}{Schnittstellen eines IED}
+\begin{figure}
+\includegraphics[scale=0.7]{IEC61850-6-F18.png}
+\captionsetup{labelformat=empty}
+\caption{IEC 61850-6, Abbildung 18}
+\end{figure}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}{Kommunikationswege innerhalb eines Umspannwerks}
+\begin{figure}
+\includegraphics[scale=0.30]{IEC_OB_Substation_Architecture.png}
+\caption{Ralph Mackiewicz, Technical Overview and Benefits of \dots - Abbildung 6}
+\end{figure}
+\end{frame}
+
+\begin{comment}
+In dem Overview paper steht afaik eine gute Zusammenfassung.
+\end{comment}
+\section{Fazit}
+\begin{frame}{Fazit}
+Der IEC 61850 bringt sehr, sehr viel mit\footnote{Vor allem eine Menge an Text \dots}. \\
+Uns gefällt davon vor allem \dots
+\begin{itemize}
+\item \dots Interoperabilität durch Abstraktion der Daten/Services
+\item \dots das selbstbeschreibendes Datenmodell
+\item \dots vollständig \enquote{adressierbare} Datenattribute
+\item \dots günstige und einfache Installation/Integration von IEDs
+\begin{itemize}
+\item Freiheit bei der Wahl der Hersteller
+\end{itemize}
+\end{itemize}
+\vfill
+\dots und das war erst ein Teil des Standards!
+\end{frame}
+
+\begin{frame}{Quellen}
+\begin{itemize}
+\item IEC 61850
+\item Ralph Mackiewicz: Technical Overview and Benefits of the IEC 61850 Standard for Substation Automation
+\item Ralph Mackiewicz on UCAIug Summit 11/2011: IEC 61850 Tutorial
+\end{itemize}
+\end{frame}
+
+\begin{comment}
+\begin{frame}{Überblick}
+\begin{itemize}
+\item Zu erfüllende Anforderungen (????)h
+\item We can \enquote{know} a piece of information
+\item We can \enquote{share} it with other devices
+\item Protokolle (GOOSE, MMS, \dots)
+\item Bild: physikal/logical Device, Node, Data (Übergang zwischen Datenmodell und den Geräten)
+\item Architektur einer Substation
+\item Highlevel Services
+\item Datenmodell, Data classes, self describing, auf Elektronikkrams abgestimmt
+\item Substation Configuration Language (SCL) (nur am Rande?)
+\item Vorteile durch IEC 61850 und so?
+\end{itemize}
+\end{frame}
+\end{comment}
+
+% The end.
+\end{document}