西門子S7-300可編程控制器
 
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西門子S7-300可編程控制器
 
S7-300
 ?模塊化微型PLC系統，滿足中、小規模的性能要求
 ?各種性能的模塊可以好地滿足和適應自動化控制任務
 ?簡單實用的分布式結構和多界面網絡能力，應用十分靈活
 ?方便用戶和簡易的無風扇設計
 ?當控制任務增加時，可自由擴展
 ?大量的集成功能使它功能強勁

S7-300F
 ?故障型自動化系統，滿足工廠日益增加的需求
 ?基于S7-300
 ?可連接配有相關模塊的附加 ET 200S 和 ET 200M 分布式 I/O 站
 ?通過采用 PROFIsafe 行規的 PROFIBUS DP 進行相關通訊
 ?此外，還有用于與無關應用的標準模塊

S7-300

SIMATIC S7-300 是模塊化的微型 PLC 系統，可滿足中、低端的性能要求。

模塊化、無風扇設計、易于實現分布式結構以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成為中、低端應用中各種不同任務的經濟、用戶友好的解決方案。

SIMATIC S7-300 的應用領域包括：
 ?機械，
 ?紡織機械，
 ?包裝機械，
 ?一般機械設備制造，
 ?控制器制造，
 ?機床制造，
 ?安裝系統，
 ?電氣與電子工業及相關產業。

多種性能等級的 CPU，具有用戶友好功能的全系列模塊，可允許用戶根據不同的應用選取相應模塊。任務擴展時，可通過使用附加模塊對控制器進行升級。

SIMATIC S7-300 是一個通用的控制器：
 ?具有高電磁兼容性和震性，可限度地用于工業領域。

S7-300F

SIMATIC S7-300F 故障自動化系統可使用在對要求較高的設備中。其可對立即停車過程進行控制，因此不會對人身、環境造成損害。

S7-300F 滿足下列要求：
 ?要求等級 AK 1 - AK 6 合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
 ?要求等級 SIL 1 - SIL 3 合 IEC 61508
 ?類別 1 - 4 合 EN 954-1

另外，標準模塊還可用在 S7-300F 及故障模塊中。因此它可以創建一個全集成的控制系統，在非相關和相關任務共存的工廠中使用。使用相同的標準工具對整個工廠進行組態和編程。

S7-300

一般步驟

S7-300自動化系統采用模塊化設計。它擁有豐富的模塊，且這些模塊均可以地組合使用。

一個系統包含下列組件：
 ?CPU：
 不同的 CPU 可用于不同的性能范圍，包括具有集成 I/O 和對應功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和點對點接口的 CPU。
 ?用于數字量和模擬量輸入/輸出的信號模塊 ()。
 ?用于連接總線和點對點連接的通信處理器 (CP)。
 ?用于計數、定位（開環/閉環）及 PID 控制的功能模塊（FM）。

根據要求，也可使用下列模塊：
 ?用于將 SIMATIC S7-300 連接到 120/230 V AC 電源的負載電源模塊(PS)。
 ?接口模塊 (IM)，用于多層配置時連接控制器 (CC) 和擴展裝置 (EU)。
 通過分布式控制器 (CC) 和 3 個擴展裝置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多達 32 個模塊。模塊均在外殼中運行，并且無需風扇。
 ?SIPLUS 模塊可用于擴展的環境條件：
 適用于 -25 至 +60℃ 的溫度范圍及高濕度、結露以及有霧的環境條件。直接日曬、雨淋或水濺，在護等級為 IP20 機柜內使用時，可直接在汽車或室外建筑使用。不需要空氣調節的機柜和 IP65 外殼。
 
設計

簡單的結構使得 S7-300 使用靈活且易于維護：
 ?安裝模塊：
 簡單地將模塊掛在安裝導軌上，轉動到位然后鎖緊螺釘。
 ?集成的背板總線：
背板總線集成到模塊里。模塊通過總線連接器相連，總線連接器插在外殼的背面。
 ?模塊采用機械編碼，更換為容易：
 更換模塊時，須擰下模塊的固定螺釘。按下閉鎖機構，可輕松拔下前連接器。前連接器上的編碼裝置將已接線的連接器錯插到其他的模塊上。
 ?現場證明的連接：
 對于信號模塊，可以使用螺釘型、彈簧型或緣刺破型前連接器。
 ? 連接：
 為采用螺釘型接線端子或彈簧型接線端子連接的 1 線 - 3 線連接系統提供預組裝接線另外還可直接在信號模塊上接線。
 ?規定的安裝深度：
 的連接和連接器都在模塊上的凹槽內，并有前蓋保護。因此，模塊應有明確的安裝深度。
 ?無插槽規則:
 信號模塊和通信處理器可以不受限制地以任何方式連接。系統可自行組態。

擴展

若用戶的自動化任務需要 8 個以上的 、FM 或 CP 模塊插槽時，則可對 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）進行擴展：
 ?控制器和3個擴展機架多可連接32個模塊：
 總共可將 3 個擴展裝置（EU）連接到控制器（CC）。每個 CC/EU 可以連接八個模塊。
 ?通過接口模板連接：
 每個 CC / EU 都有自己的接口模塊。在控制器上它總是在 CPU 旁邊的插槽中，并自動處理與擴展裝置的通信。 - 通過 IM 365 擴展：
 1 個擴展裝置遠擴展距離為 1 米；電源電壓也通過擴展裝置提供。
 - 通過 IM 360/361 擴展：
 3 個擴展裝置， CC 與 EU 之間以及 EU 與 EU 之間的遠距離為 10m。

?單獨安裝：
 對于單獨的 CC/EU，也能夠以更遠的距離安裝。兩個相鄰 CC/EU 或 EU/EU 之間的距離：長達 10m。
 ?靈活的安裝選項：
 CC/EU 既可以水平安裝，也可以垂直安裝。這樣可以限度滿足空間要求。

通信

S7-300 具有不同的通信接口：
 ?連接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工業以太網總線系統的通信處理器。
 ?用于點到點連接的通信處理器
 ?多點接口 (MPI), 集成在 CPU 中；
 是一種經濟的方案，可以同時連接編程器/PC、人機界面系統和其它的 SIMATIC S7/C7 自動化系統。

PROFIBUS DP進行過程通信

SIMATIC S7-300 通過通信處理器或通過配備集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 連接到 PROFIBUS DP 總線系統。通過帶有 PROFIBUS DP 主站/從站接口的 CPU,可構建一個的分布式自動化系統，并且使得操作大大簡化。
 
從用戶的角度來看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區別（相同的組態，編址及編程）。

以下設備可作為主站連接：
 ?SIMATIC S7-300
 （通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）
 ?SIMATIC S7-400
 （通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）
 ?SIMATIC C7
（通過帶 PROFIBUS DP 接口的 C7 或 PROFIBUS DP CP）
 ?SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，帶IM 308
?SIMATIC 505

出于性能原因，每條線路上連接的主站不得過 2 個。

以下設備可作為從站連接：
 ?ET 200 分布式 I/O 設備
?S7-300，通過 CP 342-5
 ?CPU 313C-2 DP, CPU 314C-2 DP, CPU 314C-2 PN/DP, CPU 315-2 DP, CPU 315-2 PN/DP, CPU 317-2 DP, CPU 317-2 PN/DP and CPU 319-3 PN/DP
 ?C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP, C7-635, C7-636
?現場設備

雖然帶有 STEP 7 的編程器/PC 或 OP 是總線上的主站，但是只使用 MPI 功能，另外通過 PROFIBUS DP 也可部分提供 OP 功能。

通過 PROFINET IO 進行過程通信

SIMATIC S7-300 通過通信處理器或通過配備集成 PROFINET 接口的 CPU 連接到 PROFINET IO 總線系統。通過帶有 PROFIBUS 接口的 CPU,可構建一個的分布式自動化系統，并且使得操作大大簡化。
 
從用戶的角度來看，PROFINET IO 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區別（相同的組態，編址及編程）。

可將下列設備作為 IO 控制器進行連接：
 ?SIMATIC S7-300
 （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
?SIMATIC ET 200
 （使用配備 PROFINET 接口的 CPU）
?SIMATIC S7-400
 （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

可將下列設備作為 IO 設備進行連接：
 ?ET 200 分布式 I/O 設備
?ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU
 ?SIMATIC S7-300
 （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
 ?現場設備

通過 AS-Interface 進行過程通信

S7-300 所配備的通信處理器 (CP 342-2) 適用于通過 AS-Interface 總線連接現場設備（AS-Interface 從站）。

更多信息，請參見通信處理器。

通過 CP 或集成接口（點對點）進行數據通信

通過 CP 340/CP 341 通信處理器或 CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP 的集成接口，可經濟地建立點到點連接。有三種物理傳輸介質支持不同的通信協議：
 ?20 mA (TTY)（ CP 340/CP 341）
 ?RS 232C/V.24（ CP 340/CP 341）
 ?RS 422/RS 485

可以連接以下設備：
 ?SIMATIC S7、SIMATIC S5 自動化系統和其他公司的系統
?打印機
 ?機器人控制
 ?掃描器，條碼閱讀器，等

功能塊包括在通信功能手冊的供貨范圍之內。

使用多點接口 (MPI) 進行數據通信

MPI（多點接口）是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通信接口。它可用于簡單的網絡任務。
?MPI 可以同時連接多個配有 STEP 7 的編程器/PC、HMI 系統（OP/OS）、S7-300 和 S7-400。
 ?數據：
 “數據通信”服務可以在聯網的 CPU 間周期性地進行數據交換。 一個 S7-300 CPU 可與多達 4 個數據包交換數據，每個數據包含有 22 字節數據，可同時有 16 個 CPU 參與數據交換（使用 STEP 7 V4.x）。
例如，可以允許一個 CPU 訪問另一個 CPU 的輸入/輸出。只可通過 MPI 接口進行數據通信。
 ?內部通信總線(C-bus)：
 CPU 的 MPI 直接連接到 S7-300 的 C 總線。因此，可以通過 MPI 從編程器直接找到與 C 總線連接的 FM/CP 模塊的地址。
 ?大的通信技術： - 多達 32 個 MPI 節點。
 - 使用 SIMATIC S7-300/-400 的 S7 基本通信的每個 CPU 有多個通信接口。
 - 使用編程器/PC、SIMATIC HMI 系統和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通信的每個 CPU 有多個通信接口。
 - 數輸速率 187.5 kbit/s 或 12 it/s

?靈活的組態選項：
 的組件用于建立 MPI 通信： PROFIBUS 和“分布式 I/O”系列的總線電纜、總線連接器和 RS 485 中繼器。使用這些組件，可以根據需求實現設計的優化調整。例如，任意兩個MPI節點之間多可以開啟10個中繼器，以橋接更大的距離。
 
通過 CP 進行數據通信

SIMATIC S7-300 通過 CP 342 和 CP 343 通信處理器可以連接到 PROFIBUS 和工業以太網總線系統。

可以連接以下設備：
 ?SIMATIC S7-300
 ?SIMATIC S7-400
 ?SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H
 ?編程器
 ?PC 機
 ?SIMATIC HMI 人機界面系統
 ?數控裝置
 ?機器人控制
 ?工業PC
 ?驅動控制器
 ?其它廠商設備

S7-300F

S7-300F 能夠以兩種 I/O 設計的方式運行：
 ?ET 200M 中的 I/O 設計：
 故障數字量/模擬量輸入和輸出模塊用于集中式或分布式應用（Cat.4/SIL3 只能與隔離模塊一起使用）
 ?ET 200S PROFIsafe 中的 I/O 設計：
 故障數字量輸入和輸出模塊可用于分布式應用

S7-300

提供有大量功能，支持用戶的S7-300編程、調試和維護等工作。
 ?執行指令：
 指令執行時間可達0.01 μs，為中低端性能設備開創了的應用方案。
 ?浮點數運算：
 可以率地使用浮點運算甚至復數運算功能。
 ?用戶友好的參數賦值：
 需一個帶有統一操作界面的軟件工具，就可以完成模塊的參數化工作。這降低了入職門檻和培訓費用。
 ?人機界面（HMI）：
 S7-300的操作系統已經集成了用戶友好的人機界面服務。這些功能需要成本高昂的編程工作：SIMATIC HMI系統向SIMATIC S7-300請求過程數據， S7-300在期望的更新時間完成這些數據的傳輸工作。SIMATIC S7-300的操作系統可以自主地完成傳輸過程。并且使用相同的號和數據庫。
 ?診斷功能：
 CPU 的智能診斷系統持續不斷地檢測系統的功能、記錄故障信息和特定的系統（例如，時間錯誤、模塊故障等）。采用環境緩沖區記錄信息，并帶有時間截，以利于今后的故障排除。
 ?口令保護:
 使用保護功能、地保護用戶信息，以受到非授權復制與更改。

SIMATIC S7-300合的標準和國際標準有：
 ?DIN
?UL
 ?CSA
 ?FM cl 1 div. 2；組別：A、B、C 和 D （溫度組別：T4（≤135°C））
 ?ATEX
 ?澳大利亞標志
 ?以下船級社資格 - 美國船級社
 - 法國船級社
 - 挪威船級社
 - 德國船級社
 - 英國勞氏船級社
 - 日本船級社（NK）

?震

通訊

SIMATIC S7-300的CPU 支持以下通信類型：
 ?過程通訊：
 對于通過總線（AS-接口、PROFIBUS DP 或者 PROFINET）實現循環尋址的I/O模塊（互換過程圖像）。從循環執行層調用過程通訊。
 ?數據通訊：
 用于自動化系統間或多個自動化系統與HMI之間的數據交換。數據通信循環地進行，也可以基于驅動通過塊由用戶程序發起。

STEP 7的操作界面為友好，顯著地簡化了用戶的通信功能組態工作。

數據通訊

SIMATIC S7-300擁有不同的數據通信機制：
 ?使用MPI，通過數據通信，實現聯網CPU之間的數據包循環交換。
 ?借助通信功能，與其它伙伴完成驅動型通信。網絡連接通過MPI、PROFIBUS或PROFINET實現。

數據

借助“數據通信”服務，聯網CPU彼此之間可以循環地交換數據（多可達8 GD 數據包，每周期22個字節）。據此，可以實現，例如，某個CPU訪問另一個CPU的數據、位存儲單元和過程圖像等信息。只能通過 MPI 進行數據交換。組態通過STEP 7的GD表完成。
 
通訊功能

使用系統已經集成的塊，可以建立S7/C7伙伴之間的通信服務。

這些服務是：
 ?通過 MPI 進行 S7 基本通訊。
 ?通過 MPI、C 總線、PROFIBUS 和 PROFINET/工業以太網的 S7 通訊。
 S7-300 可以用于： - 用作服務器時，使用MPI、C總線和PROFIBUS
 - 用作服務器或客戶端時，使用集成式PROFINET接口

使用reloadable塊，可以建立與S5伙伴和非西門子設備之間的通信服務。

這些服務是：
 ?通過 PROFIBUS 和工業以太網進行的 S5 兼容通訊。
 ?通過 PROFIBUS 和工業以太網進行的標準通訊（非西門子系統）。

與數據不同的是，對于通信功能，須為其建立通信連接。

集成到 IT 領域中

借助自動化工程組態，使用S7-300，可以更加方便地接入現代化的信息技術世界。使用CP 343-1 Advanced，可以實現以下信息技術功能：
 ?IP 路由；
 借助IP訪問列表，將IP V4報文以不低于Gigabit的速度轉發至受控PROFINET接口。
 ?WEB 服務器；
 使用標準瀏覽器，可以瀏覽大至30 可自由定義的HTML網頁；通過FTP處理自己的文件系統中的數據
 ?標準診斷頁；
 無需額外工具，就可以在工廠內完成插裝在安裝機架上的模塊的快速診斷工作。
 ?E-mail；
 直接從用戶程序中發送電子郵件。電子郵件客戶端設計有通知功能，可以在控制程序中直接通知用戶。
 ?通過 FTP 進行通訊；
 大多數操作系統平臺都可以使用的開放協議
 ?設計有30 RAM文件系統，可以用作動態數據的中間存儲器。

S7-300 PROFINET CPU集成有Web服務器。因此，標準Web瀏覽器可以讀出S7-300站中的信息：
 ?CPU 一般信息
?診斷緩沖區的內容
?變量表
?標簽狀態
 ?模塊的狀態
?報文
?工業以太網的相關信息
?PROFINET 節點的拓撲結構

等時模式

使用系統功能“同步模式”，可以同步耦合
 ?分布式信號采集、
 ?PROFIBUS 信號傳輸和
 ?程序執行

總線周期時間的程序運行。

創建了自動決方案，可以以固定間隔時間（常量總線周期時間）捕捉并處理輸入和輸出信號。同時創建了前后一致的部分過程圖像。

借助常量總線周期時間和分布式I/O同步信號處理技術，S7-300可以地重現規定的過程響應時間。

為同步模式系統功能提供了為豐富的支持組件，可以處理運動控制、測量值采集和控制等領域的苛刻任務。

在分布式自動決方案中，目前的SIMATIC S7-300開始涉足重要的加工處理應用領域，并可以獲得的和可重現性。這意味著可以以穩定的優質產品不斷地擴大生產數量。
 
模塊的診斷和過程

SIMATIC S7-300的大量輸入/輸出模塊都具有智能功能：
 ?信號采用的監控（診斷）。
 ?監控來自過程的信號（硬件中斷）。

診斷

診斷功能可以用來判斷模塊的信號采集（針對數字量模塊）或者模擬量處理（針對模擬模塊）是否工作于無故障狀態。在診斷分析中，須區分可參數化和非參數化診斷消息：
 ?可參數賦值的診斷報文：
 由合適的設定參數啟用之后才會發出診斷消息。
 ?不可參數賦值的診斷報文：
 這些消息的發出是一個常規，即該過程與參數化無關。

如果某個診斷消息處于激活狀態（例如“無傳感器輸入”），則模塊會發起一個診斷中斷（若已經為該診斷消息設置了參數，則在相應的參數化過程之后才會產生中斷）。CPU會中斷用戶程序或較低優先級任務的執行，并接下來執行相關的診斷中斷塊（OB 82）。