GooseScript

Программа для публикации GOOSE сообщений в соответствии со стандартом IEC61850-8-1.

Назначение

• Проверка работы IED при приёме Goose-сообщений с различными параметрами
• Проведение Ping-Pong тестирования производительности Goose

Возможности

• Управление при помощи скрипта на языке C#
• Доступ к любым полям Goose-сообщения
• Выбор типа и структуры данных для публикации
• Ручной или автоматический режим публикации
• Сохранение cid-файла для подписки на публикуемый Goose

Требования

• Windows 10 / 11
• Microsoft .NET Framework 4.8
• Сетевой драйвер Npcap

Note

Драйвер Npcap также устанавливается при установке последней версии Wireshark.

Как пользоваться

• Набрать код на языке C#, используя предопределённые классы для работы с Goose
• При нажатии на кнопку Run Script код будет скомпилирован и выполнен
• В случае возникновения ошибки будет выведено соответствующее сообщение
• Для досрочного завершения выполнения скрипта нажать кнопку Stop

Note

За основу скрипта можно взять один из примеров, поправив его под свои задачи.

Примеры

Код из любого примера можно скопировать в редактор скриптов и запустить.

• Описание всех подддерживаемых функций
• Пример работы с типом Boolean
• Пример работы с численными типами Int и Float
• Пример работы с типом Dbpos (положение выключателя)
• Пример работы с типом Octet64
• Пример работы с типом Quality
• Публикация нескольких Goose одновременно

Основные объекты

Для конфигурирования параметров Goose-сообщения потребуется объект класса GooseSettings.
Данный объект содержит множество настроек, большинство из которых являются опциональными.
Все обязательные настройки приведены в коде ниже.

var settings = new GooseSettings()              // Объект для хранения настроек
{
    interface = "Ethernet",

    gocbRef = "IED1SYS/LLN0$GO$GSE1",           // Ссылка на блок управления Goose публикатора
    datSet  = "IED1SYS/LLN0$DataSet",           // Ссылка на набор данных публикатора
    goID    = "MyGooseID"
};

var publisher = new GoosePublisher(settings);   // Объект для публикации

Для публикации Goose-сообщений потребуется объект класса GoosePublisher, который отвечает за работу с сетью. В конструктор объекта GoosePublisher следует передать объект типа GooseSettings.

Структура набора данных

Публикуемый набор данных может содержать список атрибутов данных (DA) или объект данных (DO) целиком.
Структура набора данных задаётся на этапе конфигурирования при помощи параметров isStruct и hasTimeStamp.

Структура набора данных при settings.isStruct = true

DataSet
{
    DataObject                      DO типа SPS / INS / DPS
    {
        DataAttribute - stVal       DA типа MMS_TYPE
        DataAttribute - q           DA типа Quality
        DataAttribute - t           DA типа Timestamp
    }
}

Структура набора данных при settings.isStruct = false

DataSet
{
    DataAttribute - stVal           DA типа MMS_TYPE
    DataAttribute - q               DA типа Quality
}

Структура набора данных при settings.isStruct = false и settings.hasTimeStamp = true

DataSet
{
    DataAttribute - stVal           DA типа MMS_TYPE
    DataAttribute - q               DA типа Quality
    DataAttribute - t               DA типа Timestamp
}

Тип и значение stVal

Тип данных и начальное значение атрибута данных stVal задаётся на этапе конфигурирования при помощи параметров mmsType и initVal.

settings.mmsType = MMS_TYPE.INT32;
settings.initVal = 42;

При присваивании initVal тип выражения должен соответствовать типу данных stVal.

settings.mmsType = MMS_TYPE.INT32;

settings.initVal = false;       // Ошибка 'MMS type mismatch'
                                // Значение 'false' типа bool не конвертируется в int

Все поддерживаемые типы данных приведены в таблице

MMS_TYPE	Тип C#	Пример
BOOLEAN	bool	true
INT32	int, uint	-42
INT32U	int, uint	404
FLOAT32	float, double	3.14
BIT_STRING	string (bin)	"011010"
OCTET_STRING	string (hex)	"c0ffee"

Публикация сообщений

Управление публикацией осуществляется с помощью объекта GoosePublisher.
Предусмотрено два режима публикации: ручной и автоматический.

В ручном режиме публикации:

• Требуется вручную вызывать метод Send()
• Требуется вручную устанавливать время жизни сообщений TAL
• Требуется вручную задавать интервалы времени между публикациями сообщений
• Изменения в наборе данных не приводят к отправке сообщений

publisher.TAL = 1500;           // Установка TimeAllowedToLive - 1500 мс
...
publisher.Send();               // Публикация одного сообщения
...
Timer.Sleep(500);               // Ожидание 500 мс
...
publisher.SendFew(5, 200);      // Публикация 5-и сообщений с интервалом 200 мс

Автоматический режим публикации запускается вызовом метода Run(minTime, maxTime).
В качестве параметров передаются минимальный и максимальный интервалы ретрансляции (мс).

В автоматическом режиме публикации:

• Время жизни сообщений, а также время отправки определяются автоматически
• Изменение свойств Value или Quality приводит к мгновенной отправке сообщения и уменьшению интервала между сообщениями до минимального.

Параметры автоматического режима ретрансляции сообщений соответствуют корпоративному профилю ФСК ЕЭС.

publisher.Run(10, 1000);        // Запуск автоматического механизма публикации

while(true)
{
    publisher.Value++;          // Увеличение значения stVal
    Timer.Sleep(5000);          // каждые 5 секунд
}

Изменение значения stVal

С помощью свойства publisher.Value можно в любой момент времени изменить значение stVal.
Тип Value определяется исходя из значения параметра settings.mmsType. В зависимости от типа данных для Value допустимы различные операции.

Тип данных BOOLEAN

publisher.Value = true;
...
publisher.Value = false;
...
publisher.Value = !publisher.Value;

Типы данных INT32 | INT32U | FLOAT32

publisher.Value = 42;
...
publisher.Value++;
...
publisher.Value += 3.14;

Тип данных BIT_STRING

// Dbpos - тип данных для отображения состояния коммутационного аппарата

publisher.Value = Dbpos.Intermediate;   // "00"
publisher.Value = Dbpos.Off             // "01"
publisher.Value = Dbpos.On;             // "10"
publisher.Value = Dbpos.BadState;       // "11"

// Обобщенный тип bit-string

publisher.Value =       "1_0101";       // bits:  5, padding: 3
publisher.Value =      "01_0101";       // bits:  6, padding: 2
publisher.Value =     "101_0101";       // bits:  7, padding: 1
publisher.Value =    "0101_0101";       // bits:  8, padding: 0
publisher.Value =  "1_0101_0101";       // bits:  9, padding: 7
publisher.Value = "01_0101_0101";       // bits: 10, padding: 6

Тип данных OCTET_STRING

publisher.Value = "DEAD_BEEF";
...
publisher.Value += "BAAD_FOOD";

Изменение качества

Для изменения качества данных требуется свойству publisher.Quality установить новое значение типа Quality.

var q = new Quality()
{
    Validity        = Validity.Good,    // Invalid | Reserved | Questionable
    Overflow        = true,
    OutofRange      = true,
    BadReference    = true,
    Oscillatory     = true,
    Failure         = true,
    OldData         = true,
    Inconsistent    = true,
    Inaccurate      = true,
    Source          = true,
    Test            = true,
    OperatorBlocked = true
};

publisher.Quality = q;                  // Установка качества данных
...
publisher.Quality = new Quality()       // Способ без дополнительной переменной
{
    Validity = Validity.Questionable,
    Failure  = true,
    Test     = true
};

Счётчики stNum и sqNum

При каждом изменении данных счётчик stNum увеличивается на 1, а счётчик sqNum сбрасывается в 0.
При каждой ретрансляции сообщения без изменения данных счётчик sqNum увеличивается на 1.

Кроме того, предусмотрено прямое управление счётчиками. Логика увеличения счётчиков при этом не отключается.

publisher.StNum = 42;
publisher.SqNum = 43;

Режим симуляции

Флаги режима симуляции можно задать независимо на этапе конфигурирования. При публикации сообщений режим симуляции можно задать с помощью свойства Simulation.

settings.simulation_reserved = true;        // Бит симуляции в поле Reserved 1
settings.simulation_goosePdu = true;        // Флаг симуляции в goosePdu
...
publisher.Run(100, 1000);
...
publisher.Simulation = false;               // Оба флага выставляются одновременно

Подписка на публикуемый Goose

Подписаться на публикуемый Goose можно с помощью cid-файла публикатора и конфигуратора ICT, поставляемого производителем IED.

Для сохранения cid-файла требуется вызвать метод SaveSCL(iedName)

publisher.SaveSCL("IED1");                  // Имя файла GooseScript.cid 
...
publisher.SaveSCL("IED1", "myFile.cid");    // Имя файла myFile.cid

Сохранение файла произойдёт только в том случае, если значения gocbRef и datSet более менее корректны:

• Ссылки начинаются с имени IED, переданного в SaveSCL(iedName) первым аргументом
• В качестве DO может использоваться только LLN0

Note

Файл конфигурации лишь примерно соответствует XSD схеме SCL и не подлежит валидации.

Параметры Goose

Полный списко параметров GooseSettings приведён в таблице.

Параметр	Тип	Диапазон	Описание
interfaceName	string		Имя интерфейса для публикации
dstMac	uint16	0 - 3FF	Последние два байта MAC-адреса назначения
hasVlan	bool		Добавление VLAN тэга к сообщению
vlanID	uint16	0 - FFF	Идентификатор VLAN
appID	uint16	0 - FFFF	Идентификатор приложения
simulation_reserved	bool		Бит симуляции в поле Reserved 1
gocbRef	string		Ссылка на блок управления публикатора
TAL	uint32		Время жизни сообщения в миллисекундах
datSet	string		Ссылка на набор данных публикатора
goID	string		Идентификатор Goose-сообщения
simulation_goosePdu	bool		Флаг симуляции в goosePdu
confRev	uint32		Номер ревизии DataSet
ndsCom	bool		Флаг незавершенного конфигурирования
mmsType	MMS_TYPE		Тип данных атрибута stVal набора данных
initVal	dynamic		Начальное значение stVal
isStruct	bool		Весь DO добавляется в набор данных
hasTimeStamp	bool		Добавление TimeStamp в набор данных

Редактор скриптов

• Ctrl + X - удаление текущей строки
• Ctrl + MouseWheel - изменение масштаба текста
• При закрытии программы скрипт сохраняется в файл GooseScript.cs
• При удаленни всего текста из окна редактора после перезапуска будет восстановлен скрипт по умолчанию

Сборка проекта

Сборка производтся с помощью Microsoft Visual Studio Community.

• Клонировать проект
• Скачать пакет NuGet SharpPcap
• Собрать Release
• Для получения одного исполняемого файла можно использовать утилиту ilMerge

.\ILMerge /target:winexe /out:Out.exe ^
GooseScript.exe ^
PacketDotNet.dll ^
SharpPcap.dll ^
System.Buffers.dll ^
System.Memory.dll ^
System.Numerics.Vectors.dll ^
System.Runtime.CompilerServices.Unsafe.dll ^
System.Text.Encoding.CodePages.dll

del /q GooseScript.exe
del /q Out.pdb

ren Out.exe GooseScript.exe

Автор

• @Sergey Sinitcyn
• [email protected]