*** SPARE PART*** SIMATIC S7-300 CPU 317-2 PN/DP, CENTRAL PROCESSING UNIT WITH 1 MB WORKING MEMORY, 1. INTERFACE MPI/DP 12MBIT/S, 2. INTERFACE ETHERNET PROFINET, MICRO MEMORY CARD NECESSARY

SIEMENS西門(mén)子上海晨蒞自動(dòng)化科技有限公司

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1 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)

1.1標(biāo)準(zhǔn)概述
         IEC61850是新一代的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)范了數(shù)據(jù)的命名、數(shù)據(jù)定義、設(shè)備行為、設(shè)備的自描述特征和通用配置語(yǔ)言。同傳統(tǒng)的IEC60870-5-103標(biāo)準(zhǔn)相比，它不僅僅是一個(gè)單純的通信規(guī)約，而是數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，它指導(dǎo)了變電站自動(dòng)化的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、工程、維護(hù)等各個(gè)領(lǐng)域。該標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的對(duì)象統(tǒng)一建模，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)和獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的抽象通信服務(wù)接口，增強(qiáng)了設(shè)備之間的互操作性，可以在不同廠家的設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。智能化一次設(shè)備和數(shù)字式變電站要求變電站自動(dòng)化采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。IEC61850是至今為止最為完善的變電站自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)，它不僅規(guī)范保護(hù)測(cè)控裝置的模型和通信接口，而且還定義了數(shù)字式CT、PT、智能式開(kāi)關(guān)等一次設(shè)備的模型和通信接口。采用IEC61850國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)可以大大提高變電站自動(dòng)化技術(shù)水平、提高變電站自動(dòng)化安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，節(jié)約開(kāi)發(fā)驗(yàn)收維護(hù)的人力物力，實(shí)現(xiàn)完全的互操作，如圖1所示。
         IEC61850與傳統(tǒng)的SCADA協(xié)議不同的是，它不僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的協(xié)議，更涉及到通信網(wǎng)絡(luò)性能要求、對(duì)象建模、系統(tǒng)和項(xiàng)目管理等多方面的規(guī)范要求。IEC61850采用面向?qū)ο蟮慕７椒ê统橄?、分層映射的技術(shù)，通過(guò)規(guī)范系統(tǒng)和項(xiàng)目管理以及一致性測(cè)試等途徑來(lái)保證其目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，并且IEC61850不僅適用于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通信，也適用于配電自動(dòng)化、電能計(jì)量系統(tǒng)、發(fā)電廠自動(dòng)化系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電以及其它工業(yè)領(lǐng)域。

圖1：IEC61850與數(shù)字化變電站(SAS)之間的相互關(guān)系：

1.2 制造報(bào)文規(guī)范MMS
        制造報(bào)文規(guī)范(Manufacturing Message Specification,MMS)是網(wǎng)絡(luò)上實(shí)時(shí)處理和監(jiān)控系統(tǒng)信息交換的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織和國(guó)際電工委員會(huì)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)委員會(huì)TC184工業(yè)組負(fù)責(zé)制定和發(fā)展，它適合于在不同的設(shè)備、應(yīng)用、發(fā)展商和領(lǐng)域內(nèi)提供通用信息服務(wù)，例如：MMS提供的讀(Read)服務(wù)允許網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備、應(yīng)用或計(jì)算機(jī)從另外一個(gè)設(shè)備、應(yīng)用或計(jì)算機(jī)內(nèi)讀取所需的變量，而不管這個(gè)變量是在可編程邏輯控制器、機(jī)器人、遠(yuǎn)方終端設(shè)備或智能電子設(shè)備內(nèi)。MMS已經(jīng)廣泛應(yīng)用在制造、石油化工、電力工業(yè)和太空探索等領(lǐng)域。
        MMS由以下各部分組成：

1) 服務(wù)規(guī)范(Service Specification)
2) 協(xié)議規(guī)范(Protocol Specification)
3) 機(jī)器人伴同標(biāo)準(zhǔn)(Robot Companion Standard)
4) 數(shù)字控制器伴同標(biāo)準(zhǔn)(Numberical Controller Companion Standard)
5) 可編程邏輯控制器伴同標(biāo)準(zhǔn)(Programmable Logical Controller Companion Standard)
6) 過(guò)程控制系統(tǒng)伴同標(biāo)準(zhǔn)(Process Control System Companion Standard)

        上列各部分中，第一部分服務(wù)規(guī)范和第二部分協(xié)議規(guī)范是其核心，服務(wù)規(guī)范包含的定義
有：①虛擬制造設(shè)備(Virtual Manufacturing Device,VMD)；②網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點(diǎn)間的信息交換；③與VMD有關(guān)的屬性和參數(shù)。協(xié)議規(guī)范定義的是通信規(guī)則，包括：①信息格式；②通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的信息順序；③MMS層與ISO/OSI開(kāi)放模型的其他層的交互，而3)-6)則是針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域的伴同標(biāo)準(zhǔn)。
         MMS提供了豐富的針對(duì)對(duì)等式實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)的一系列任務(wù)，已經(jīng)成為許多工業(yè)領(lǐng)域的控制設(shè)備的通信協(xié)議，例如CNC、可編程邏輯控制器、機(jī)器人、電力領(lǐng)域中的遠(yuǎn)方終端設(shè)備(RTU)、能源管理系統(tǒng)(EMS)、重合器、開(kāi)關(guān)等IED設(shè)備。許多流行的計(jì)算機(jī)平臺(tái)都支持基于MMS的互聯(lián)，在軟件支持上，更多的API、圖形界面、網(wǎng)關(guān)、字處理、電子表格、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)都支持MMS，從通信連接上看，MMS在以太網(wǎng)、令牌總線、串行接口RS-232C、OSI、TCP/IP、MiniMAP上也都很容易實(shí)現(xiàn)，如圖2所示：

圖2：MMS在IEC61850報(bào)文結(jié)構(gòu)中的位置

1.3 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)
        變電站自動(dòng)化系統(tǒng)由各種IED 組成，主要完成變電站內(nèi)設(shè)備的控制、監(jiān)視和保護(hù)功能，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)配置、通信管理和軟件管理等系統(tǒng)維護(hù)功能。IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)將變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在邏輯上劃分為3 層(即變電站層、間隔層和過(guò)程層)，并將具體應(yīng)用功能分解為許多常駐在不同IED 內(nèi)、彼此間相互通信的單元，稱為邏輯節(jié)點(diǎn)(logical node，LN)，然后以LN 為對(duì)象建立變電站內(nèi)IED 的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)和服務(wù)模型，旨在解決不同廠商提供的IED間的數(shù)據(jù)交換、信息共享等問(wèn)題。
        遵循IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括：①主站自動(dòng)化系統(tǒng)軟件(人機(jī)界面、數(shù)據(jù)庫(kù)及系統(tǒng)管理等)；②間隔層裝置(保護(hù)、測(cè)控單元等)；③過(guò)程層設(shè)備，包括電子式電流/電壓互感器(electronic current/potential transducer，ECT/EPT)、智能斷路器/隔離開(kāi)關(guān)、合并單元等；④工程化工具(如配置工具等)，用于管理IEC 61850所定義的的通信模型，并滿足IEC 61850-6(配置)和IEC 61850-10(一致性測(cè)試)的規(guī)范要求，如圖3所示：

圖3：IEC61850與數(shù)字化變電站接口與體系結(jié)構(gòu)

1.4數(shù)據(jù)模型
        在了解數(shù)據(jù)模型之前，首先需要了解一些關(guān)于IEC61850 的重要概念
智能電子設(shè)備(IED)：實(shí)際的物理設(shè)備，如開(kāi)關(guān)、斷路器，綜保等。
功能：變電站自動(dòng)化系統(tǒng)執(zhí)行的任務(wù)，如：母線保護(hù)、聯(lián)鎖、報(bào)警管理等。
邏輯設(shè)備(LD)：一種虛擬設(shè)備，聚合邏輯節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)，物理設(shè)備可以包含一個(gè)或多個(gè)LD。
邏輯節(jié)點(diǎn)(LN)：用來(lái)描述系統(tǒng)功能的基本單位，是數(shù)據(jù)對(duì)象的容器，可以任意分配到
IED，每個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)和內(nèi)部的數(shù)據(jù)都有具體的語(yǔ)義，并通過(guò)他們的服務(wù)與外部進(jìn)行交互。
在IEC61850 中，一個(gè)IED 設(shè)備的外部性能通過(guò)Server 服務(wù)器類(lèi)來(lái)表征，Server 服務(wù)器可以包含一個(gè)或多個(gè)邏輯設(shè)備，一個(gè)邏輯設(shè)備可以包含多個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)，在IEC61850 中一些邏輯節(jié)點(diǎn)是電力系統(tǒng)實(shí)設(shè)備的映射。一個(gè)IED 設(shè)備要實(shí)現(xiàn)特定功能必然需要這些邏輯節(jié)點(diǎn)來(lái)最終實(shí)現(xiàn)操作、控制的功能?？梢院?jiǎn)單理解邏輯設(shè)備是IED 設(shè)備實(shí)現(xiàn)具體一個(gè)功能的抽象容器，在這個(gè)容器中包含了實(shí)現(xiàn)功能所需的相應(yīng)的邏輯節(jié)點(diǎn)。
        下圖4描述了從一個(gè)實(shí)際的項(xiàng)目中如何對(duì)實(shí)際的物理設(shè)備建模的完整過(guò)程：

圖4:設(shè)備建模的完整過(guò)程

        就針對(duì)一個(gè)具體的IED設(shè)備模型而言，下圖5描述了該物理設(shè)備中所包含的內(nèi)容及其交互關(guān)系：

圖5：數(shù)據(jù)模型所包含的內(nèi)容及交互關(guān)系

        下圖6為一個(gè)實(shí)際的IED物理設(shè)備所包含的相關(guān)內(nèi)容，該圖描述了該LED設(shè)備中其中一個(gè)邏輯設(shè)備”Tampa_Control”的邏輯節(jié)點(diǎn)”Q0XCBR1”斷路器的”位置Pos”數(shù)據(jù)的相關(guān)狀態(tài) “stVal和ctlVal”。

圖6：一個(gè)實(shí)際的IED設(shè)備所包含的內(nèi)容

2 “IEC61850 Server Library”軟件包概述

2.1 “IEC61850 Server Library”通信概述
        “IEC61850 Server Library”軟件包是西門(mén)子推出的基于S7-300/400作為服務(wù)器端的IEC61850規(guī)約的通信解決方案，通過(guò)該軟件包，可以將S7-300/400 “虛擬”為一個(gè)IEC61850服務(wù)器端設(shè)備，之后S7-300/400 可以支持在IEC61850總線上的過(guò)程變量導(dǎo)出，下圖7為“IEC61850 Server Library”軟件包通信總覽：

圖7：“IEC61850 Server Library“軟件包通信總覽

“IEC61850 Server Library “軟件包具有如下特征：
1) 功能完全的功能塊庫(kù)，支持德語(yǔ)及英語(yǔ)的在線幫助。
2) 每個(gè)IEC61850 客戶端設(shè)備將通過(guò)一個(gè)ISO-On-TCP連接服務(wù)器。
3) 最多可以支持100 Data-Attribute及10 DataSet(每個(gè)DataSet包含100個(gè)Data-Attributes)：
4) Data-Attribute支持如下數(shù)據(jù)類(lèi)型，如圖8所示：

 

圖8：”IEC61850 Server Library”所支持的數(shù)據(jù)類(lèi)型

5) 支持如下MMS服務(wù)類(lèi)型，如下圖9所示：

 

圖9：”IEC61850 Server Library”所支持的MMS服務(wù)類(lèi)型

6) 提供基于XML語(yǔ)言描述的SCL和.icd文件，供客戶端訪問(wèn)
7) 通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)PCS7或Step7工具進(jìn)行編程
8) 支持S7-300/S7-400/S7 mec
9) 冗余設(shè)計(jì)(用于S7-400H)
10) 帶通信診斷功能
11) 軟件包僅支持通過(guò)CP343/443-1建立通信連接，不支持CPU的集成PN口創(chuàng)建連接

2.2 “IEC61850 Server Library”軟件包工作原理
        下圖10描述了“IEC61850 Server Library”軟件包的工作原理：

圖10：“IEC61850 Server Library”軟件包的工作原理

        從圖10可以看出，軟件包中主要的核心為數(shù)據(jù)模型.ICD文件及Table DB數(shù)據(jù)塊，兩者之間必須一致，這個(gè)將包含在軟件包中，其中.ICD文件提供給IEC61850客戶端用于IEC61850通信的連接、變量的導(dǎo)出及讀寫(xiě)等，Table DB數(shù)據(jù)塊用于下載到S7-300/400中用于創(chuàng)建S7-300/400作為IEC61850服務(wù)器的數(shù)據(jù)模型，之后將其匹配到主功能塊“SVR_IEC61850”中。
        在軟件包的實(shí)際應(yīng)用中還需要注意以下幾點(diǎn)：

1) 允許多個(gè)IEC61850客戶端訪問(wèn)同一個(gè)S7-300/400 IEC61850服務(wù)器，但是每個(gè)客戶端需要?jiǎng)?chuàng)建多個(gè)ISO-on-TCP連接并多次調(diào)用之后將其匹配到功能塊“SVR_IEC61850”,此時(shí)將功能塊“SVR_IEC61850”均連接到同一個(gè)Table DB，這樣能夠保證客戶端訪問(wèn)服務(wù)器的數(shù)據(jù)一致性。
2) 通過(guò)DataSet(數(shù)據(jù)集)可以批量讀寫(xiě)Data-Attribute，軟件包只支持靜態(tài)DataSet功能，不支持動(dòng)態(tài)的 DataSet創(chuàng)建，因此只允許IEC61850客戶端的靜態(tài)DataSet訪問(wèn)請(qǐng)求。
3) 所有的Data-Attribute及DataSet均可以在 Table DB中更改，這可以通過(guò)軟件包 的SCL源文件編輯，當(dāng)更改Table DB時(shí)，.ICD文件(軟件包中的server_x_y.icd文件)也必須調(diào)整以保證更改后的Table DB與.ICD文件保持一致

2.3 “IEC61850 Server Library“軟件包軟硬件需求及限制
       “IEC61850 Server Library”軟件包的軟硬件需求及限制如下圖11所示：

圖11：“IEC61850 Server Library”軟件包軟硬件需求及使用限制

2.4 “IEC61850 Server Library“軟件包訂貨號(hào)
        “IEC61850 Server Library”軟件包的訂貨號(hào)如下圖12所示：

圖12：“IEC61850 Server Library”軟件包訂貨號(hào)

2.5 “IEC61850 Server Library“軟件包包含內(nèi)容
        購(gòu)買(mǎi)“IEC61850 Server Library“軟件包后將會(huì)得到一張光盤(pán)，光盤(pán)中包含如下文件內(nèi)容，如下圖13所示：

圖13：“IEC61850 Server Library“軟件包所包含的內(nèi)容

3 通過(guò)“IEC61850 Server Library“軟件包配置S7-300作為服務(wù)器進(jìn)行IEC61850 規(guī)約通信
        下面以S7-300及TMW 61850 Test Harness軟件為例，詳細(xì)介紹如何通過(guò)“IEC61850 Server Library“軟件包將S7-300通過(guò)配置為服務(wù)器，TMW 61850 Test Harness配置為客戶端進(jìn)行IEC61850 通信。
注：TMW 61850 Test Harness軟件可以從網(wǎng)上免費(fèi)下載得到，網(wǎng)址為:
http://www.trianglemicroworks.com/

下載的為試用版本，試用版本有一定的功能限制，只有20天的試用期，試用期結(jié)束后失去所有功能，需要購(gòu)買(mǎi)使用授權(quán)

3.1例子中使用的硬件設(shè)備及軟件
        本例中所用的硬件設(shè)備如下表1所示。

名稱	數(shù)量	訂貨號(hào)
S7-300電源模塊PS 307 5A	1	6ES7307-1EA01-0AA0
S7-300 CPU317-2PN/DP	1	6ES7317-2EK14-0AB0(V3.2)
S7-300 CP343-1	1	6GK7343-1EX30-0XE0(V2.2)
S7-300 機(jī)架	1	6ES7390-1AE60-0AA0
網(wǎng)線及MMC卡	若干
筆記本電腦	1

表1：硬件清單

所用到軟件如下表2所示：

名稱	訂貨號(hào)
Step7 V5.5+SP2	6ES7810-4CC10-0YA5
CFC V7.1+SP1	6ES7658-1EX17-2YA5
“IEC61850 Server Library“軟件包	9AE4110-8AA00
TMW 61850 Test Harness V3.00.0022

表2：軟件清單

3.2 硬件及網(wǎng)絡(luò)組態(tài)
        打開(kāi)Step7軟件，新建一個(gè)工程項(xiàng)目文件，命名為“IEC61850_server_update”, 在項(xiàng)目下插入一個(gè)S7-300站，如下圖14所示。

圖14：新建S7-300 Station

        雙擊插入的SIMATIC 300 Station的“Hardware”，打開(kāi)硬件組態(tài)，在硬件組態(tài)界面下分別插入機(jī)架，電源PS307、CPU317-2PN/DP、CP343-1,本例中將CP的IP地址設(shè)為192.168.0.11，如下圖15所示。

圖15：硬件組態(tài)并設(shè)置CP343-1的IP地址

        打開(kāi)Netpro網(wǎng)絡(luò)組態(tài),選中CPU317-2PN/DP,插入一個(gè)新連接，連接伙伴為Unspecified，連接類(lèi)型為ISO-on-TCP Connection，如下圖16所示：

圖16：網(wǎng)絡(luò)組態(tài)-創(chuàng)建ISO-on-TCP

         對(duì)于插入的TCP connection，在打開(kāi)的連接屬性對(duì)話框中的“General Inbation”中由于CP343-1做Server被動(dòng)連接，因此不勾選“Active connection estabishment”選項(xiàng),ID保持缺省即可，在“Adress”欄中同樣由于CP343-1做Server，因此填入本地連接的TSAP號(hào)設(shè)置為00.01，對(duì)于通信伙伴Remote的TSAP可以選擇不填，即允許任意IP地址的客戶端發(fā)起連接，如下圖17所示：

圖17：作為 服務(wù)器的ISO-on-TCP連接屬性設(shè)置

注意：1) 如果有多個(gè)客戶端連接，每個(gè)客戶端需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)ISO-on-TCP連接，對(duì)于本地
的TSAP號(hào)可以依次按照00.01順排，對(duì)于遠(yuǎn)程TSAP號(hào)則建議添上對(duì)應(yīng)的客戶
端IP地址及TSAP號(hào)

3.3 編寫(xiě)程序

        打開(kāi)“IEC61850 Server Library“軟件包中功能塊庫(kù)，將軟件包中所有的程序拷貝到以上創(chuàng)建的Step7項(xiàng)目中，如下圖18所示：

圖18：拷貝“IEC61850 Server Library“軟件包中功能塊到創(chuàng)建的項(xiàng)目中

        之后再Step7項(xiàng)目中插入一個(gè)CFC Chart圖并打開(kāi)，在打開(kāi)的Chart圖中調(diào)用主功能塊“FB575 SVR_IEC61850”，如下圖19，20。

圖19：插一個(gè)CFC

圖20：在CFC中調(diào)用主功能塊“FB575 SVR_IEC61850”

注意： 如果有多個(gè)客戶端連接同一個(gè)服務(wù)器，每個(gè)客戶端需要調(diào)用一個(gè)主功能塊“FB575
SVR_IEC61850”，每個(gè)調(diào)用功能塊的 Table DB可以共享，但是“CONN_RCV”
及“CONN_SEN”必須不同，如下圖21所示。

圖21：多個(gè)IEC61850客戶端連接時(shí)編程處理 

表3：功能快FB575“SVR_IEC61850”各管腳參數(shù)含義

注意：對(duì)于START_COM及STOP_COM參數(shù)，SVR_IEC61850功能塊要求在啟動(dòng)時(shí)首先
將STOP_COM置１后再將STOP_COM置１的一個(gè)時(shí)序過(guò)程功能塊才能正常工作，
因此需要在CFC編程時(shí)進(jìn)行處理。

        參數(shù)“QSTATE”中功能塊輸出的內(nèi)部處理狀態(tài)如下表4所示：

QSTATE	程序狀態(tài)	含義描述
0	START	功能塊未運(yùn)行
1	IDLE	由空閑轉(zhuǎn)入開(kāi)始通信
2	RCV	接收?qǐng)?bào)文(AG_RECV被調(diào)用)
3	DECODE	對(duì)接收的報(bào)文進(jìn)行分析并解碼
4	BUILD	對(duì)接收的報(bào)文產(chǎn)生相應(yīng)的響應(yīng)報(bào)文并編碼封裝
5	SEND	發(fā)送報(bào)文(通過(guò)AG_SEND發(fā)送)

表4： 參數(shù)“QSTATE”中功能塊輸出的內(nèi)部處理狀態(tài)

3.4 模型文件Table DB及ICD文件修改
         對(duì)于實(shí)際的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，軟件包中自帶了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)Table DB數(shù)據(jù)塊模型及ICD文件，這兩個(gè)文件均可以通過(guò)軟件包中的SCL源文件(源文件為DB.SCL)，可以將軟件包中的SCL源文件拷貝到客戶所創(chuàng)建的項(xiàng)目中打開(kāi)后進(jìn)行修改，如下圖22所示：

圖22：拷貝DB SCL源文件到項(xiàng)目中

在實(shí)際應(yīng)用中大致來(lái)說(shuō)會(huì)涉及到以下內(nèi)容的修改：
1) 改變模型標(biāo)識(shí)符：DB.SCL源文件中會(huì)包含3個(gè)字符串的模型標(biāo)識(shí)符，如下圖23所示：
■ 供應(yīng)商名稱(最大20個(gè)字符)
■ 模型設(shè)備名稱(最大40個(gè)字符)
■ 模型文件版本號(hào)(最大20個(gè)字符)
在IEC61850客戶端/服務(wù)器的初始通信連接過(guò)程中通過(guò)該模型標(biāo)識(shí)符來(lái)進(jìn)行初步握手

圖23：在DB.DCL中的模型標(biāo)識(shí)符

2) 更改Data-Attribute的變量屬性(Table DB數(shù)據(jù)塊中的“Cont”)，DB.SCL源文件中包含一個(gè)結(jié)構(gòu)體變量“Cont”，每個(gè)結(jié)構(gòu)體變量“Cont”包含了一個(gè)變量的如下條目：
■ 變量域名ID-為IEC61850地址的一部分
    ?代表了IED名稱如“IED_001”及邏輯設(shè)備名稱如“CTRL”。
■ 變量條目ID-為IEC61850地址的一部分
    ?代表了邏輯節(jié)點(diǎn)名稱及Data-Attribute名稱，需要以“$$”開(kāi)頭，如
“LLN0$$ST$$stVAL”。
■ 變量數(shù)據(jù)類(lèi)型-MMS數(shù)據(jù)類(lèi)型，支持的數(shù)據(jù)類(lèi)型包括：
    ? 83h：布爾量
    ? 84h：位串(最大４個(gè)字節(jié))
    ? 85h：整型
    ? 86h：無(wú)符號(hào)整型
    ? 87h： 浮點(diǎn)型
? 8fh： DataSet數(shù)據(jù)集
■ 變量長(zhǎng)度-MMS變量長(zhǎng)度值，主要包括：
    ? 對(duì)于83h布爾量：１個(gè)字節(jié)
    ? 其他數(shù)據(jù)類(lèi)型：４個(gè)字節(jié)
■ 變量實(shí)際值-MMS變量實(shí)際值，長(zhǎng)度為４個(gè)字節(jié)
DB.SCL中一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)體變量“Cont”如下圖24所示：

圖24：在DB.SCL中一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)體變量“Cont”

注意：當(dāng)需要更改以上模型文件時(shí)建議直接在SCL源文件中直接更改，之后可以直接編
譯成模型數(shù)據(jù)塊DB及通過(guò)相應(yīng)的工具轉(zhuǎn)換成.ICD文件。

3.5 通信測(cè)試
         打開(kāi)TMW 61850 Test Harness軟件中的IEC61850客戶端Hammer，通過(guò)Options->Configure打開(kāi)客戶端參數(shù)設(shè)置界面,分別設(shè)置相關(guān)參數(shù)如下圖25所示：

圖25：TMW 61850 Test Harness軟件中Hammer相關(guān)參數(shù)設(shè)置

其中Basic-IP Address:服務(wù)器IP地址,本例中為192.168.0.11
        Basic-SCL File:服務(wù)器提供的ICD文件
        Client Specific-Transport Seletor:客戶端TSAP號(hào)
        Server Specific-Transport Seletor:服務(wù)器端TSAP號(hào),與Step7中Netpro中設(shè)置一致
下載上述中編寫(xiě)的項(xiàng)目程序到PLC中，點(diǎn)擊Hammer中的連接，可以看到雙方的通信已經(jīng)建立起來(lái)了，在Hamer界面中可以對(duì)布爾量，整型，浮點(diǎn)等進(jìn)行讀寫(xiě)，如下圖26所示：

圖26：通過(guò)測(cè)試中的變量讀寫(xiě)

3.6 通信故障排查
        對(duì)于通信中可能出現(xiàn)的各種故障請(qǐng)參考下表5：

故障	可能的原因	補(bǔ)救措施
無(wú)法通信	沒(méi)有物理連接	檢查S7-300/400與IEC61850客戶端之間的物理連接，包括參數(shù)設(shè)置等
	SVR_IEC61850未啟動(dòng)	檢查是否將參數(shù)START_COM置１
	S7-300/400未正確組態(tài)及編程	在CFC檢查SVR_IEC61850功能塊是否連接了Table DB,并且Table DB是否存在檢查網(wǎng)絡(luò)連接是否正確組態(tài)并下載到PLC中
	IEC61850客戶端未正確組態(tài)	將CFC置于Test狀態(tài)，檢查輸出參數(shù)RECV,DECODE,BUILD,SEND是否在交替狀態(tài)，否則檢查客戶端的連接
	變量尋址地址不正確	檢查T(mén)able DB與IEC61850客戶端的變量尋址是否一致

表5：可能的故障及排查方式

4 “IEC61850 Server Library“軟件包通信小結(jié)
        “IEC61850 Server Library”軟件包是西門(mén)子推出的基于S7-300/400的IEC61850
規(guī)約的通信解決方案，在軟件包的使用中需要注意以下幾點(diǎn):

1) 如果有多個(gè)客戶端訪問(wèn)一個(gè)服務(wù)器，需要?jiǎng)?chuàng)建過(guò)個(gè)ISO-on-TCP連接并多次調(diào)用SVR_IEC61850功能塊，其中的Table DB可以一致以保證數(shù)據(jù)訪問(wèn)的一致性。
2) 由于軟件包中程序塊占用的Work Memoy較大，因此建議使用中高端的CPU。
3) 對(duì)于模型文件ICD的修改，建議客戶在購(gòu)買(mǎi)軟件包后直接將需求發(fā)給德國(guó)總部來(lái)獲得支持。
4) 建議 使用 CFC編程將更加高效
5) 軟件包目前只能支持較少的MMS通信服務(wù),如GetData,SetData,static Dataset等,其他如Report等服務(wù)都不支持,因此只能用于常規(guī)的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)服務(wù),而對(duì)于實(shí)時(shí)性要求比較高的事件消息上送服務(wù)本軟件包并不適用.

1概述
S7協(xié)議是SIEMENS S7系列產(chǎn)品之間通訊使用的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 ，其優(yōu)點(diǎn)是通信雙方無(wú)論是在同一MPI總線上、同一PROFIBUS總線上或同一工業(yè)以太網(wǎng)中，都可通過(guò)S7協(xié)議建立通信連接，使用相同的編程方式進(jìn)行數(shù) 據(jù)交換而與使用何種總線或網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)。S7通信分為按組態(tài)方式可分為單邊通信和雙邊通信，單邊通信通常應(yīng)用于以下情況：

? 通信伙伴無(wú)法組態(tài)S7連接
? 通信伙伴無(wú)法停機(jī)
? 不希望在通訊伙伴側(cè)增加通信組態(tài)或程序

本文介紹S7-400基于PROFIBUS總線的S7單邊通信的組態(tài)步驟。

實(shí)驗(yàn)環(huán)境，見(jiàn)表1。

序號(hào)	名稱	訂貨號(hào)
1	CR3導(dǎo)軌	6ES7 401-1DA01-0AA0
2	PS407	6ES7 407-0KA02-0AA0
3	CPU414-3	6ES7 414-3XM05-0AB0
4	CPU315-2 DP	6ES7 315-2AH14-0AB0
5	PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn)電纜	6XV1 830-0EH10
6	RS485總線連接器	6ES7972-0BB42-0XA0
7	STEP7 V5.5 SP2
8	Windows XP SP3

 

表1

2 組態(tài)

2.1配置S7-400站點(diǎn)

S7-400站點(diǎn)配置參見(jiàn)表2。

序號(hào)	說(shuō)明	圖示
1.	創(chuàng)建新項(xiàng)目并在項(xiàng)目中插入S7-400站點(diǎn)
2.	打開(kāi)硬件組態(tài)，組態(tài)S7-400站點(diǎn)
3.	在硬件目錄中查找使用的導(dǎo)軌型號(hào)，并雙擊找到的導(dǎo)軌型號(hào)
4.	在硬件目錄選擇使用的電源，并拖拽到導(dǎo)軌的1號(hào)槽
5.	在硬件目錄選擇使用的CPU，并拖拽到導(dǎo)軌的3號(hào)槽，系統(tǒng)將自動(dòng)彈出DP接口屬性對(duì)話框
6.	在對(duì)話框Address下拉框中設(shè)置DP站地址為2，單擊NEW按鈕添加新子網(wǎng)
7.	添加子網(wǎng)PROFBUS(1)，單擊選項(xiàng)頁(yè)“Network Setting”
8.	選擇PRFIBUS總線傳輸速率為1.5Mbps，Profile中選擇Standard，單擊所有屬性對(duì)話框OK按鈕
9.	編譯保存S7-400站點(diǎn)硬件組態(tài)，下載到S7-400 CPU中
10.	從菜單欄Option下Configure Network命令進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)組態(tài)界面
11.	如右圖所示，右鍵單擊CPU414-3DP，在彈出對(duì)話框中選擇Insert New Connection命令，插入一個(gè)新連接
12.	a) 選擇Unspecified連接伙伴， b) 連接類(lèi)型菜單中選擇S7 connection，單擊OK按鈕，彈出S7 connection屬性對(duì)話框
13.	S7 connection屬性對(duì)話框設(shè)置： a) 選中Established an active connection b) Interface選擇CPU414-3 DP，DP(R0/S3) c) 設(shè)置伙伴PROFIBUS地址3 d) 設(shè)置本地ID為1 e) 點(diǎn)擊Address Details按鈕
14.	Address Detail對(duì)話框設(shè)置 a) 設(shè)置安裝CPU的機(jī)架號(hào)0 b) 設(shè)置安裝CPU的插槽號(hào)，對(duì)于S7-300，CPU只能安裝在2號(hào)槽 c) 設(shè)置連接資源號(hào)，對(duì)于S7單邊連接，連接資源號(hào)總是3 設(shè)置完成后可看到伙伴T(mén)SAP為03.02，點(diǎn)擊OK按鈕關(guān)閉屬性對(duì)話框
15.	點(diǎn)擊編譯保存圖標(biāo)，完成S7單邊連接組態(tài)，并下載至S7-400 CPU中

 

表 2

 

2.2配置S7-300站點(diǎn)

S7-300站點(diǎn)配置參見(jiàn)表3。

序號(hào)	說(shuō)明	圖示
1.	創(chuàng)建新項(xiàng)目并在項(xiàng)目中插入S7-300站點(diǎn)
2.	打開(kāi)硬件組態(tài)，組態(tài) S7-300 站點(diǎn)
3.	在硬件目錄SIMATIC-300，RACK-300下雙擊Rail，插入S7-300導(dǎo)軌
4.	在硬件目錄選擇使用的CPU，并拖拽到導(dǎo)軌的2號(hào)槽，系統(tǒng)將自動(dòng)彈出DP接口屬性對(duì)話框
5.	參考表2序號(hào)6~8步驟，將CPU的 PROFIBUS DP地址設(shè)置為3，傳輸速率設(shè)置為1.5Mbps，Profile中選為Standard。編譯保存完成S7-300站點(diǎn)組態(tài)，并下載到S7-300 CPU中

 

表 3

3 通信連接
如圖3-1示意圖，使用RS485總線連接器通過(guò)PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)電纜分別連接CPU414-3 的X2接口和CPU315-2的X2 接口。

圖3-1 CPU之間DP通信連接示意圖

4 通信編程
由于配置的是S7單邊通信，只需在配置S7網(wǎng)絡(luò)連接的一方進(jìn)行編程，所以本例中只在CPU414-3中編程調(diào)用系統(tǒng)功能塊SFB14/SFB15，如圖4-1和圖4-2。

圖4-1 調(diào)用功能塊SFB14

 

圖4-2 調(diào)用功能塊SFB15

更多關(guān)于SFB14/15參數(shù)含義，參考西門(mén)子下載中心文檔編號(hào)1023《 SIMATIC 用于S7-300/400系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)功能的系統(tǒng)軟件參考手冊(cè)》的S7 通信章節(jié)。

S7300電源模板

6ES7307-1BA00-0AA0

6ES7307-1EA00-0AA0

6ES7307-1KA01-0AA0

CPU

6ES7312-1AE13-0AB0

6ES7312-5BE03-0AB0

6ES7313-5BF03-0AB0

6ES7313-6BF03-0AB0

6ES7313-6CF03-0AB0

6ES7314-1AG13-0AB0

6ES7314-6BG03-0AB0

6ES7314-6CG03-0AB0

6ES7315-2AG10-0AB0

6ES7315-2EH13-0AB0

6ES7317-2AJ10-0AB0

6ES7317-2EK13-0AB0

6ES7318-3EL00-0AB0

內(nèi)存卡

6ES7 953-8LF20-0AA0

6ES7 953-8LG11-0AA0

6ES7 953-8LJ20-0AA0

6ES7 953-8LL20-0AA0

6ES7 953-8LM20-0AA0

6ES7 953-8LP20-0AA0

開(kāi)關(guān)量模板

6ES7 321-1BH02-0AA0

6ES7 321-1BH10-0AA0

6ES7 321-1BH50-0AA0

6ES7 321-1BL00-0AA0

6ES7 321-7BH01-0AB0

6ES7 321-1EL00-0AA0

6ES7 321-1FF01-0AA0

6ES7 321-1FF10-0AA0

6ES7 321-1FH00-0AA0

6ES7 321-1CH00-0AA0

6ES7 321-1CH20-0AA0

6ES7 322-1BH01-0AA0

6ES7 322-1BH10-0AA0

6ES7 322-1CF00-0AA0

6ES7 322-8BF00-0AB0

6ES7 322-5GH00-0AB0

6ES7 322-1BL00-0AA0

6ES7 322-1FL00-0AA0

6ES7 322-1BF01-0AA0

6ES7 322-1FF01-0AA0

6ES7 322-5FF00-0AB0

6ES7 322-1HF01-0AA0

6ES7 322-1HF10-0AA0

6ES7 322-1HH01-0AA0

6ES7 322-5HF00-0AB0

6ES7 322-1FH00-0AA0

6ES7 323-1BH01-0AA0

6ES7 323-1BL00-0AA0

模擬量模板

6ES7 331-7KF02-0AB0

6ES7 331-7KB02-0AB0

6ES7 331-7NF00-0AB0

6ES7 331-7NF10-0AB0

6ES7 331-7HF01-0AB0

6ES7 331-1KF01-0AB0

6ES7 331-7PF01-0AB0

6ES7 331-7PF11-0AB0

6ES7 332-5HD01-0AB0

6ES7 332-5HB01-0AB0

6ES7 332-5HF00-0AB0

6ES7 332-7ND02-0AB0

6ES7 334-0KE00-0AB0

6ES7 334-0CE01-0AA0

附件

6ES7 365-0BA01-0AA0

6ES7 360-3AA01-0AA0

6ES7 361-3CA01-0AA0

6ES7 368-3BB01-0AA0

6ES7 368-3BC51-0AA0

6ES7 368-3BF01-0AA0

6ES7 368-3CB01-0AA0

6ES7 390-1AE80-0AA0

6ES7 390-1AF30-0AA0

6ES7 390-1AJ30-0AA0

6ES7 390-1BC00-0AA0

6ES7 392-1AJ00-0AA0

6ES7 392-1AM00-0AA0

6ES7 392-1BM01-0AA0

功能模板

6ES7 350-1AH03-0AE0

6ES7 350-2AH00-0AE0

6ES7 351-1AH01-0AE0

6ES7 352-1AH02-0AE0

6ES7 355-0VH10-0AE0

6ES7 355-1VH10-0AE0

6ES7 355-2CH00-0AE0

6ES7 355-2SH00-0AE0

6ES7 338-4BC01-0AB0

6ES7 352-5AH00-0AE0

6ES7 352-5AH00-7XG0

通訊模板

6ES7 340-1AH02-0AE0

6ES7 340-1BH02-0AE0

6ES7 340-1CH02-0AE0

6ES7 341-1AH01-0AE0

6ES7 341-1BH01-0AE0

6ES7 341-1CH01-0AE0

6ES7 870-1AA01-0YA0

6ES7 870-1AB01-0YA0

6ES7 902-1AB00-0AA0

6ES7 902-1AC00-0AA0

6ES7 902-1AD00-0AA0

6ES7 902-2AB00-0AA0

6ES7 902-2AC00-0AA0

6ES7 902-2AG00-0AA0

6ES7 902-3AB00-0AA0

6ES7 902-3AC00-0AA0

6ES7 902-3AG00-0AA0

6GK7 342-5DA02-0XE0

6GK7 342-5DF00-0XE0

6GK7 343-5FA01-0XE0

6GK7 343-1EX30-0XE0

6GK7 343-1EX21-0XE0

6GK7 343-1CX00-0XE0

6GK7 343-1CX10-0XE0

6GK7 343-1GX20-0XE0

6GK7 343-1GX21-0XE0

6GK7 343-1HX00-0XE0

6GK7 343-2AH00-0XA0

6ES7971-1AA00-0AA0     

6ES7971-5BB00-0AA0

6ES7314-6EH04-0AB0