SIMATIC S7-300,Digitalbaugr. SM 323,電位隔離, 16 DE 和 16 DA,DC 24V,0.5A, 總電流 4A,1x 40極

SIEMENS西門子上海晨蒞自動化科技有限公司

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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化系統(tǒng)的國際標(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言。同傳統(tǒng)的IEC60870-5-103標(biāo)準(zhǔn)相比，它不僅僅是一個單純的通信規(guī)約，而是數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，它指導(dǎo)了變電站自動化的設(shè)計、開發(fā)、工程、維護(hù)等各個領(lǐng)域。該標(biāo)準(zhǔn)通過對變電站自動化系統(tǒng)中的對象統(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化采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。IEC61850是至今為止最為完善的變電站自動化標(biāo)準(zhǔn)，它不僅規(guī)范保護(hù)測控裝置的模型和通信接口，而且還定義了數(shù)字式CT、PT、智能式開關(guān)等一次設(shè)備的模型和通信接口。采用IEC61850國際標(biāo)準(zhǔn)可以大大提高變電站自動化技術(shù)水平、提高變電站自動化安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，節(jié)約開發(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，它不僅是一個簡單的協(xié)議，更涉及到通信網(wǎng)絡(luò)性能要求、對象建模、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)，通過規(guī)范系統(tǒng)和項(xiàng)目管理以及一致性測試等途徑來保證其目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，并且IEC61850不僅適用于變電站自動化系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通信，也適用于配電自動化、電能計量系統(tǒng)、發(fā)電廠自動化系統(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 制造報文規(guī)范MMS
        制造報文規(guī)范(Manufacturing Message Specification,MMS)是網(wǎng)絡(luò)上實(shí)時處理和監(jiān)控系統(tǒng)信息交換的國際標(biāo)準(zhǔn)，由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織和國際電工委員會工業(yè)自動化技術(shù)委員會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)用或計算機(jī)從另外一個設(shè)備、應(yīng)用或計算機(jī)內(nèi)讀取所需的變量，而不管這個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通過網(wǎng)絡(luò)的信息順序；③MMS層與ISO/OSI開放模型的其他層的交互，而3)-6)則是針對不同的應(yīng)用領(lǐng)域的伴同標(biāo)準(zhǔn)。
         MMS提供了豐富的針對對等式實(shí)時通信網(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、開關(guān)等IED設(shè)備。許多流行的計算機(jī)平臺都支持基于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)將變電站自動化系統(tǒng)在邏輯上劃分為3 層(即變電站層、間隔層和過程層)，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、信息共享等問題。
        遵循IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)的變電站自動化系統(tǒng)主要包括：①主站自動化系統(tǒng)軟件(人機(jī)界面、數(shù)據(jù)庫及系統(tǒng)管理等)；②間隔層裝置(保護(hù)、測控單元等)；③過程層設(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，如開關(guān)、斷路器，綜保等。
功能：變電站自動化系統(tǒng)執(zhí)行的任務(wù)，如：母線保護(hù)、聯(lián)鎖、報警管理等。
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)備可以包含一個或多個LD。
邏輯節(jié)點(diǎn)(LN)：用來描述系統(tǒng)功能的基本單位，是數(shù)據(jù)對象的容器，可以任意分配到
IED，每個邏輯節(jié)點(diǎn)和內(nèi)部的數(shù)據(jù)都有具體的語義，并通過他們的服務(wù)與外部進(jìn)行交互。
在IEC61850 中，一個IED 設(shè)備的外部性能通過Server 服務(wù)器類來表征，Server 服務(wù)器可以包含一個或多個邏輯設(shè)備，一個邏輯設(shè)備可以包含多個邏輯節(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)來最終實(shí)現(xiàn)操作、控制的功能。可以簡單理解邏輯設(shè)備是IED 設(shè)備實(shí)現(xiàn)具體一個功能的抽象容器，在這個容器中包含了實(shí)現(xiàn)功能所需的相應(yīng)的邏輯節(jié)點(diǎn)。
        下圖4描述了從一個實(shí)際的項(xiàng)目中如何對實(shí)際的物理設(shè)備建模的完整過程：

圖4:設(shè)備建模的完整過程

        就針對一個具體的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，通過該軟件包，可以將S7-300/400 “虛擬”為一個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，支持德語及英語的在線幫助。
2) 每個IEC61850 客戶端設(shè)備將通過一個ISO-On-TCP連接服務(wù)器。
3) 最多可以支持100 Data-Attribute及10 DataSet(每個DataSet包含100個Data-Attributes)：
4) Data-Attribute支持如下數(shù)據(jù)類型，如圖8所示：

 

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

5) 支持如下MMS服務(wù)類型，如下圖9所示：

 

圖9：”IEC61850 Server Library”所支持的MMS服務(wù)類型

6) 提供基于XML語言描述的SCL和.icd文件，供客戶端訪問
7) 通過標(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(用于S7-400H)
10) 帶通信診斷功能
11) 軟件包僅支持通過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IEC61850客戶端訪問同一個S7-300/400 IEC61850服務(wù)器，但是每個客戶端需要創(chuàng)建多個ISO-on-TCP連接并多次調(diào)用之后將其匹配到功能塊“SVR_IEC61850”,此時將功能塊“SVR_IEC61850”均連接到同一個Table DB，這樣能夠保證客戶端訪問服務(wù)器的數(shù)據(jù)一致性。
2) 通過DataSet(數(shù)據(jù)集)可以批量讀寫Data-Attribute，軟件包只支持靜態(tài)DataSet功能，不支持動態(tài)的 DataSet創(chuàng)建，因此只允許IEC61850客戶端的靜態(tài)DataSet訪問請求。
3) 所有的Data-Attribute及DataSet均可以在 Table DB中更改，這可以通過軟件包 的SCL源文件編輯，當(dāng)更改Table DB時，.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
        “IEC61850 Server Library”軟件包的訂貨號如下圖12所示：

圖12：“IEC61850 Server Library”軟件包訂貨號

2.5 “IEC61850 Server Library“軟件包包含內(nèi)容
        購買“IEC61850 Server Library“軟件包后將會得到一張光盤，光盤中包含如下文件內(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“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“IEC61850 Server Library“軟件包將S7-300通過配置為服務(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，需要購買使用授權(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
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
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Step7軟件，新建一個工程項(xiàng)目文件，命名為“IEC61850_server_update”, 在項(xiàng)目下插入一個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Netpro網(wǎng)絡(luò)組態(tài),選中CPU317-2PN/DP,插入一個新連接，連接伙伴為Unspecified，連接類型為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

         對于插入的TCP connection，在打開的連接屬性對話框中的“General Inbation”中由于CP343-1做Server被動連接，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號設(shè)置為00.01，對于通信伙伴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) 如果有多個客戶端連接，每個客戶端需要創(chuàng)建一個ISO-on-TCP連接，對于本地
的TSAP號可以依次按照00.01順排，對于遠(yuǎn)程TSAP號則建議添上對應(yīng)的客戶
端IP地址及TSAP號

3.3 編寫程序

        打開“IEC61850 Server Library“軟件包中功能塊庫，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CFC Chart圖并打開，在打開的Chart圖中調(diào)用主功能塊“FB575 SVR_IEC61850”，如下圖19，20。

圖19：插一個CFC

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

注意： 如果有多個客戶端連接同一個服務(wù)器，每個客戶端需要調(diào)用一個主功能塊“FB575
SVR_IEC61850”，每個調(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IEC61850客戶端連接時編程處理 

表3：功能快FB575“SVR_IEC61850”各管腳參數(shù)含義

注意：對于START_COM及STOP_COM參數(shù)，SVR_IEC61850功能塊要求在啟動時首先
將STOP_COM置１后再將STOP_COM置１的一個時序過程功能塊才能正常工作，
因此需要在CFC編程時進(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)入開始通信
2	RCV	接收報文(AG_RECV被調(diào)用)
3	DECODE	對接收的報文進(jìn)行分析并解碼
4	BUILD	對接收的報文產(chǎn)生相應(yīng)的響應(yīng)報文并編碼封裝
5	SEND	發(fā)送報文(通過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
         對于實(shí)際的應(yīng)用來說，軟件包中自帶了一個標(biāo)準(zhǔn)Table DB數(shù)據(jù)塊模型及ICD文件，這兩個文件均可以通過軟件包中的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)用中大致來說會涉及到以下內(nèi)容的修改：
1) 改變模型標(biāo)識符：DB.SCL源文件中會包含3個字符串的模型標(biāo)識符，如下圖23所示：
■ 供應(yīng)商名稱(最大20個字符)
■ 模型設(shè)備名稱(最大40個字符)
■ 模型文件版本號(最大20個字符)
在IEC61850客戶端/服務(wù)器的初始通信連接過程中通過該模型標(biāo)識符來進(jìn)行初步握手

圖23：在DB.DCL中的模型標(biāo)識符

2) 更改Data-Attribute的變量屬性(Table DB數(shù)據(jù)塊中的“Cont”)，DB.SCL源文件中包含一個結(jié)構(gòu)體變量“Cont”，每個結(jié)構(gòu)體變量“Cont”包含了一個變量的如下條目：
■ 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“$$”開頭，如
“LLN0$$ST$$stVAL”。
■ 變量數(shù)據(jù)類型-MMS數(shù)據(jù)類型，支持的數(shù)據(jù)類型包括：
    ? 83h：布爾量
    ? 84h：位串(最大４個字節(jié))
    ? 85h：整型
    ? 86h：無符號整型
    ? 87h： 浮點(diǎn)型
? 8fh： DataSet數(shù)據(jù)集
■ 變量長度-MMS變量長度值，主要包括：
    ? 對于83h布爾量：１個字節(jié)
    ? 其他數(shù)據(jù)類型：４個字節(jié)
■ 變量實(shí)際值-MMS變量實(shí)際值，長度為４個字節(jié)
DB.SCL中一個完整的結(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及通過相應(yīng)的工具轉(zhuǎn)換成.ICD文件。

3.5 通信測試
         打開TMW 61850 Test Harness軟件中的IEC61850客戶端Hammer，通過Options->Configure打開客戶端參數(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
        Server Specific-Transport Seletor:服務(wù)器端TSAP號,與Step7中Netpro中設(shè)置一致
下載上述中編寫的項(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)建立起來了，在Hamer界面中可以對布爾量，整型，浮點(diǎn)等進(jìn)行讀寫，如下圖26所示：

圖26：通過測試中的變量讀寫

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

故障	可能的原因	補(bǔ)救措施
無法通信	沒有物理連接	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	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Table 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) 如果有多個客戶端訪問一個服務(wù)器，需要創(chuàng)建過個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) 對于模型文件ICD的修改，建議客戶在購買軟件包后直接將需求發(fā)給德國總部來獲得支持。
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)讀寫服務(wù),而對于實(shí)時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：

? 通信伙伴無法組態(tài)S7連接
? 通信伙伴無法停機(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，見表1。

序號	名稱	訂貨號
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)配置參見表2。

序號	說明	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，并雙擊找到的導(dǎo)軌型號
4.	在硬件目錄選擇使用的電源，并拖拽到導(dǎo)軌的1號槽
5.	在硬件目錄選擇使用的CPU，并拖拽到導(dǎo)軌的3號槽，系統(tǒng)將自動彈出DP接口屬性對話框
6.	在對話框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“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，在彈出對話框中選擇Insert New Connection命令，插入一個新連接
12.	a) 選擇Unspecified連接伙伴， b) 連接類型菜單中選擇S7 connection，單擊OK按鈕，彈出S7 connection屬性對話框
13.	S7 connection屬性對話框設(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對話框設(shè)置 a) 設(shè)置安裝CPU的機(jī)架號0 b) 設(shè)置安裝CPU的插槽號，對于S7-300，CPU只能安裝在2號槽 c) 設(shè)置連接資源號，對于S7單邊連接，連接資源號總是3 設(shè)置完成后可看到伙伴TSAP為03.02，點(diǎn)擊OK按鈕關(guān)閉屬性對話框
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)配置參見表3。

序號	說明	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號槽，系統(tǒng)將自動彈出DP接口屬性對話框
5.	參考表2序號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，參考西門子下載中心文檔編號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》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