6ES7355-1VH10-0A荊州市西門子總代理6ES7355-1VH10-0AE0
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1標(biāo)準(zhǔn)概述
IEC61850是新一代的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的標(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zui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)*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统橄蟆⒎謱佑成涞募夹g(shù),通過(guò)規(guī)范系統(tǒng)和項(xiàng)目管理以及*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)信息交換的標(biāo)準(zhǔn),由標(biāo)準(zhǔn)化組織和電工委員會(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,*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(*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)zui終實(shí)現(xiàn)操作、控制的功能。可以簡(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*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) zui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(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*,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)*性。
2) 通過(guò)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(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*
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“IEC61850 Server Library“軟件包后將會(huì)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(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,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)買使用*
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 Information”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(zui大20個(gè)字符)
■ 模型設(shè)備名稱(zui大40個(gè)字符)
■ 模型文件版本號(hào)(zui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(zui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*
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(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,如下圖26所示:
圖26:通過(guò)測(cè)試中的變量讀寫
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Table DB與IEC61850客戶端的變量尋址是否* |
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(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*以保證數(shù)據(jù)訪問(wèn)的*性。
2) 由于軟件包中程序塊占用的Work Memoy較大,因此建議使用中的CPU。
3) 對(duì)于模型文件ICD的修改,建議客戶在購(gòu)買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
S7-1200 與 S7-300 之間的以太網(wǎng)通信方式比較多,可以采用ISO on TCP、TCP和 S7 的方式進(jìn)行通信。在S7-1200 CPU 中采用ISO on TCP和TCP這兩種協(xié)議進(jìn)行通信所使用的指令是相同的,都使用 T-block ( TSEND_C, TRCV_C, TCON, TDISCON, TSEN, TRCV ) 指令編程。S7-300 CPU一側(cè)如果使用的是CPU集成的PN接口,連接不在STEP7的NetPro中建立連接,而是使用西門子提供的OPEN IE 的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本文主要介紹了如何實(shí)現(xiàn)在S7-1200 和S7-300 CPU集成PN口之間的ISO on TCP通信,包括通信的基本步驟、配置及編程等內(nèi)容。具體的實(shí)現(xiàn)方法有多種,比如在S7-1200中可以使用不帶連接的通信指令(TCON, TDISCON, TSEN, TRCV),也可以使用帶連接的通信指令(TSEND_C, TRCV_C);在S7-300中可以采用功能塊編程的方式來(lái)實(shí)現(xiàn),也可以使用Open Communication Wizard工具(OPEN IE向?qū)В┑姆绞絹?lái)建立OPEN IE的通信。
為了方便理解,本文在S7-1200中使用不帶連接的通信指令TCON, TDISCON, TSEN, TRCV,在S7-300側(cè)通過(guò)功能塊編程的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
關(guān)于S7-1200和S7-300 OPEN IE通信的文檔可以登錄西門子自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)的下載中心,:http://www.ad.siemens.com.cn/download/ ,根據(jù)如表1提供的文檔編號(hào)搜索并下載相關(guān)文檔。
文檔編號(hào) | 中文標(biāo)題 |
A0426 | 西門子 S7-1200 PLC 技術(shù)參考Version 1.5 |
A0416 | S7-1200與S7-300 的以太網(wǎng)TCP 及ISO on TCP通信 |
A0421 | 如何實(shí)現(xiàn)兩個(gè)S7-1200 CPU之間的以太網(wǎng)通信 |
A0415 | 通過(guò)S7協(xié)議實(shí)現(xiàn)S7-1200 與S7-300的通信 |
A0414 | S7-1200基本以太網(wǎng)通信使用指南 |
A0284 | 使用西門子PLC集成的PN口實(shí)現(xiàn)S5 兼容通信使用入門 |
A0345 | 使用 Open Communication Wizard 建立開(kāi)放式 ISO on TCP 通信 |
A0346 | 使用 Open Communication Wizard 建立開(kāi)放式 UDP 通信 |
A0347 | 使用 Open Communication Wizard 建立開(kāi)放式 TCP 通信 |
A0344 | S7-300和S7-400集成PN口的S7通信 |
A0334 | PN CPU/CP的開(kāi)放式通訊-Open IE |
表1 下載中心文檔列表
2 軟硬件及所要完成的通信任務(wù)
2.1硬件設(shè)備
實(shí)驗(yàn)的硬件設(shè)備:
1、S7-1200 CPU,CPU1212 AC/DC/RLY(6ES7 212-1BD30-0XB0)
2、S7-300 PN CPU,CPU317-2PN/DP(6ES7 317-2EH13-0AB0 V2.6.7)
3、PC機(jī)(帶以太網(wǎng)卡)
4、SCALANCE X216交換機(jī),S7-1200、S7-300和PC通過(guò)交換機(jī)互連起來(lái)
5、TP以太網(wǎng)電纜
2.2 軟件環(huán)境
1、STEP7 Basic V10.5 SP2
2、STEP7 V5.4 SP5
3、通信所需的功能塊,請(qǐng)參見(jiàn)附件提供的例程 ”Sample_1 ( 50 KB ) ” 或參考下載中心文檔:《A0284 使用西門子PLC集成的PN口實(shí)現(xiàn)S5 兼容通信使用入門》提供的程序。下載鏈接:80490650
2.3 所要完成的通信任務(wù)
本例中所要完成的通信任務(wù)定義為:
1、 將S7-1200的發(fā)送數(shù)據(jù)塊DB3里的8個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送到S7-300的DB3中。
2、 將S7-300 DB3里接收到的8個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)再發(fā)送到S7-1200的接收數(shù)據(jù)塊DB4中。
3 S7-1200 CPU的組態(tài)編程
3.1創(chuàng)建新項(xiàng)目
1、打開(kāi)STEP 7 Basic 軟件并新建項(xiàng)目
在STEP 7 Basic 的 “Portal View”中選擇“Create new project”創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目,項(xiàng)目名稱為“GS_ISO”。
2、添加硬件并命名PLC
然后進(jìn)入 “Project view”,在“Project tree” 下雙擊 “Add new device”,在對(duì)話框中選擇所使用的S7-1200 CPU(6ES7 212-1BD30-0XB0)添加到機(jī)架上,設(shè)備名為 PLC_1,如圖1所示。