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上海一級代理商

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SIEMENS西門子上海朕鋅電氣設備有限公司

鐘濤（）
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描述：

SFC14 "DPRD_DAT"
使用 SFC 14“DPRD_DAT”(讀取 DP 標準從站的*數(shù)據(jù))可讀出DP標準從站/PROFINET IO 設備的數(shù)據(jù)。 如果在數(shù)據(jù)傳送過程中沒有發(fā)生錯誤，讀出的數(shù)據(jù)就被輸入到由RECORD 建立的目標域。目標域必須與在 STEP 7 組態(tài)中所選的模塊的長度相同。 當調(diào)用 SFC14 時，只能在所配的起始地址下訪問一個模塊/DP標識的數(shù)據(jù)。

SFC15 "DPWR_DAT"
使用 SFC 15“DPWR_DAT”(將*數(shù)據(jù)寫入 DP 標準從站)可將 RECORD 中的數(shù)據(jù)*地傳送到所尋址的DP標準從站/PROFINET IO 設備中。 源區(qū)域必須與在 STEP 7 組態(tài)中所選的模塊的長度相同。 對于模塊化結(jié)構(gòu)的標準DP從站只能訪問一個DP從站模塊。

PROFIBUS DP用戶*性數(shù)據(jù)區(qū)zui大長度和尋址
 

下面的手冊中可以找到更多關于PROFIBUS DP用戶*性數(shù)據(jù)區(qū)zui大長度和尋址的信息。
 

表 01

上海一級代理商

PROFINET IO用戶*性數(shù)據(jù)區(qū)zui大長度和尋址
 

下面的手冊中可以找到更多關于PROFINET  IO用戶*性數(shù)據(jù)區(qū)zui大長度和尋址的信息。
 

表 02

對于通信處理器（CP）子模塊的*性數(shù)據(jù)區(qū)域的大小明確如下：

表 03

注意事項：
PROFIBUS DP 標準定義了*性用戶數(shù)據(jù)傳送的數(shù)量上限。當前的 DP 標準從站遵守這些上限，但早期的CPU(1999年前)，對*性用戶數(shù)據(jù)的傳送，不同的 CPU 有特定的限制。
這些 CPU 對 DP 標準從站*性讀寫數(shù)據(jù)的zui大長度在“DP主站 - 每個 DP 從站的用戶數(shù)據(jù)”下的技術數(shù)據(jù)中給出。根據(jù)這些數(shù)值，使用該值，新近的CPU可支持超出DP標準從站 所提供或接收的數(shù)據(jù)長度。

重要事項：
分散讀寫*性數(shù)據(jù)(小于 4 字節(jié))，不調(diào)用系統(tǒng)函數(shù) SFC14 和 SFC15 時，也是可行的。支持此功能的模塊可參考條目號 8751062。

下表給出了超過過程映像之外的*性數(shù)據(jù)的訪問方式。
   

表  04

舉例： 
在下面的例子中，一個S7-400 CPU作為DP主站，一個CP342-5作為從站。

DP從站的輸入和輸出*性數(shù)據(jù)區(qū)域設定如下：

• 對于輸出，設定傳輸50個字節(jié)的總長*性數(shù)據(jù)。這50個字節(jié)在S7-400CPU的過程影像分區(qū)3中數(shù)據(jù)是*的，所以可以用 load/transfer 命令進行讀操作。
• 對于輸入，設定傳輸20個字節(jié)的總長*性數(shù)據(jù)。這20個數(shù)據(jù)不存儲在過程映像或過程映像區(qū)中，只能通過系統(tǒng)功能SFC14/15進行寫操作。

圖 01

在過程映像的更新過程中，操作系統(tǒng)*性地傳送此數(shù)據(jù)?？墒褂眉虞d和傳送指令訪問過程映像中的數(shù)據(jù)。對于 S7－400 CPU ，還可以使用 SFC 26 "UPDAT_PI" 或 SFC 27 "UPDAT_PO" 在程序中的任意點更新過程映像，但此 TPA 在系統(tǒng)側(cè)可能并未進行更新。如果沒有或不能把數(shù)據(jù)放入過程映像，那么就應該使用 SFC14 和 SFC15 進行數(shù)據(jù)通信。

1 IEC61850 標準

1.1標準概述
         IEC61850是新一代的變電站自動化系統(tǒng)的標準，它規(guī)范了數(shù)據(jù)的命名、數(shù)據(jù)定義、設備行為、設備的自描述特征和通用配置語言。同傳統(tǒng)的IEC60870-5-103標準相比，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)的標準，它指導了變電站自動化的設計、開發(fā)、工程、維護等各個領域。該標準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和獨立于網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的抽象通信服務接口，增強了設備之間的互操作性，可以在不同廠家的設備之間實現(xiàn)無縫連接。智能化一次設備和數(shù)字式變電站要求變電站自動化采用IEC61850標準。IEC61850是至今為止zui為完善的變電站自動化標準，它不僅規(guī)范保護測控裝置的模型和通信接口，而且還定義了數(shù)字式CT、PT、智能式開關等一次設備的模型和通信接口。采用IEC61850標準可以大大提高變電站自動化技術水平、提高變電站自動化安全穩(wěn)定運行水平，節(jié)約開發(fā)驗收維護的人力物力，實現(xiàn)*的互操作，如圖1所示。
         IEC61850與傳統(tǒng)的SCADA協(xié)議不同的是，它不僅是一個簡單的協(xié)議，更涉及到通信網(wǎng)絡性能要求、對象建模、系統(tǒng)和項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，通過規(guī)范系統(tǒng)和項目管理以及*性測試等途徑來保證其目標的實現(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)、風力發(fā)電以及其它工業(yè)領域。

圖1：IEC61850與數(shù)字化變電站(SAS)之間的相互關系：

1.2 制造報文規(guī)范MMS
        制造報文規(guī)范(Manufacturing Message Specification,MMS)是網(wǎng)絡上實時處理和監(jiān)控系統(tǒng)信息交換的標準，由標準化組織和電工委員會工業(yè)自動化技術委員會TC184工業(yè)組負責制定和發(fā)展，它適合于在不同的設備、應用、發(fā)展商和領域內(nèi)提供通用信息服務，例如：MMS提供的讀(Read)服務允許網(wǎng)絡上的設備、應用或計算機從另外一個設備、應用或計算機內(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、機器人、遠方終端設備或智能電子設備內(nèi)。MMS已經(jīng)廣泛應用在制造、石油化工、電力工業(yè)和太空探索等領域。
        MMS由以下各部分組成：

1) 服務規(guī)范(Service Specification)
2) 協(xié)議規(guī)范(Protocol Specification)
3) 機器人伴同標準(Robot Companion Standard)
4) 數(shù)字控制器伴同標準(Numberical Controller Companion Standard)
5) 可編程邏輯控制器伴同標準(Programmable Logical Controller Companion Standard)
6) 過程控制系統(tǒng)伴同標準(Process Control System Companion Standard)

        上列各部分中，*部分服務規(guī)范和第二部分協(xié)議規(guī)范是其核心，服務規(guī)范包含的定義
有：①虛擬制造設備(Virtual Manufacturing Device,VMD)；②網(wǎng)絡上節(jié)點間的信息交換；③與VMD有關的屬性和參數(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)則是針對不同的應用領域的伴同標準。
         MMS提供了豐富的針對對等式實時通信網(wǎng)絡的一系列任務，已經(jīng)成為許多工業(yè)領域的控制設備的通信協(xié)議，例如CNC、可編程邏輯控制器、機器人、電力領域中的遠方終端設備(RTU)、能源管理系統(tǒng)(EMS)、重合器、開關等IED設備。許多流行的計算機平臺都支持基于MMS的互聯(lián)，在軟件支持上，更多的API、圖形界面、網(wǎng)關、字處理、電子表格、關系型數(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標準的體系結(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)設備的控制、監(jiān)視和保護功能，并實現(xiàn)系統(tǒng)配置、通信管理和軟件管理等系統(tǒng)維護功能。IEC 61850 標準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(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 標準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(人機界面、數(shù)據(jù)庫及系統(tǒng)管理等)；②間隔層裝置(保護、測控單元等)；③過程層設備，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、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于IEC61850 的重要概念
智能電子設備(IED)：實際的物理設備，如開關、斷路器，綜保等。
功能：變電站自動化系統(tǒng)執(zhí)行的任務，如：母線保護、聯(lián)鎖、報警管理等。
邏輯設備(LD)：一種虛擬設備，聚合邏輯節(jié)點和數(shù)據(jù)，物理設備可以包含一個或多個LD。
邏輯節(jié)點(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)點和內(nèi)部的數(shù)據(jù)都有具體的語義，并通過他們的服務與外部進行交互。
在IEC61850 中，一個IED 設備的外部性能通過Server 服務器類來表征，Server 服務器可以包含一個或多個邏輯設備，一個邏輯設備可以包含多個邏輯節(jié)點，在IEC61850 中一些邏輯節(jié)點是電力系統(tǒng)實設備的映射。一個IED 設備要實現(xiàn)特定功能必然需要這些邏輯節(jié)點來zui終實現(xiàn)操作、控制的功能?？梢院唵卫斫膺壿嬙O備是IED 設備實現(xiàn)具體一個功能的抽象容器，在這個容器中包含了實現(xiàn)功能所需的相應的邏輯節(jié)點。
        下圖4描述了從一個實際的項目中如何對實際的物理設備建模的完整過程：

圖4:設備建模的完整過程

        就針對一個具體的IED設備模型而言，下圖5描述了該物理設備中所包含的內(nèi)容及其交互關系：

圖5：數(shù)據(jù)模型所包含的內(nèi)容及交互關系

        下圖6為一個實際的IED物理設備所包含的相關內(nèi)容，該圖描述了該LED設備中其中一個邏輯設備”Tampa_Control”的邏輯節(jié)點”Q0XCBR1”斷路器的”位置Pos”數(shù)據(jù)的相關狀態(tài) “stVal和ctlVal”。

圖6：一個實際的IED設備所包含的內(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服務器端設備，之后S7-300/400 可以支持在IEC61850總線上的過程變量導出，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，支持德語及英語的在線幫助。
2) 每個IEC61850 客戶端設備將通過一個ISO-On-TCP連接服務器。
3) zui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服務類型，如下圖9所示：

圖9：”IEC61850 Server Library”所支持的MMS服務類型

6) 提供基于XML語言描述的SCL和.icd文件，供客戶端訪問
7) 通過標準PCS7或Step7工具進行編程
8) 支持S7-300/S7-400/S7 mec
9) 冗余設計(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*，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。
        在軟件包的實際應用中還需要注意以下幾點：

1) 允許多個IEC61850客戶端訪問同一個S7-300/400 IEC61850服務器，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器的數(shù)據(jù)*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*

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作為服務器進行IEC61850 規(guī)約通信
        下面以S7-300及TMW 61850 Test Harness軟件為例，詳細介紹如何通過“IEC61850 Server Library“軟件包將S7-300通過配置為服務器，TMW 61850 Test Harness配置為客戶端進行IEC61850 通信。
注：TMW 61850 Test Harness軟件可以從網(wǎng)上免費下載得到，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，需要購買使用*

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

表1：硬件清單

所用到軟件如下表2所示：

表2：軟件清單

3.2 硬件及網(wǎng)絡組態(tài)
        打開Step7軟件，新建一個工程項目文件，命名為“IEC61850_server_update”, 在項目下插入一個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)界面下分別插入機架，電源PS307、CPU317-2PN/DP、CP343-1,本例中將CP的IP地址設為192.168.0.11，如下圖15所示。

圖15：硬件組態(tài)并設置CP343-1的IP地址

        打開Netpro網(wǎng)絡組態(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：