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S7-300

一般步驟

S7-300自動化系統(tǒng)采用模塊化設計。它擁有豐富的模塊，且這些模塊均可以獨立地組合使用。

一個系統(tǒng)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(shù)字量和模擬量輸入/輸出的信號模塊 (SM)。
• 用于連接總線和點對點連接的通信處理器 (CP)。
• 用于高速計數(shù)、定位（開環(huán)/閉環(huán)）及 PID 控制的功能模塊（FM）。

根據(jù)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中央控制器 (CC) 和擴展裝置 (EU)。
  通過分布式中央控制器 (CC) 和 3 個擴展裝置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多達 32 個模塊。所有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(huán)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(huán)境條件。防直接日曬、雨淋或水濺，在防護等級為 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(jié)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：
  只需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，更換極為容易：
  更換模塊時，必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防止將已接線的連接器錯插到其他的模塊上。
• 現(xiàn)場證明可靠的連接：
  對于信號模塊，可以使用螺釘型、彈簧型或絕緣刺破型前連接器。
• TOP 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(tǒng)提供預組裝接線另外還可直接在信號模塊上接線。
• 規(guī)定的安裝深度：
  所有的連接和連接器都在模塊上的凹槽內，并有前蓋保護。因此，所有模塊應有明確的安裝深度。
• 無插槽規(guī)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(tǒng)可自行組態(tài)。

擴展

若用戶的自動化任務需要 8 個以上的 SM、FM 或 CP 模塊插槽時，則可對 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）進行擴展：

• 中央控制器和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）連接到中央控制器（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。在中央控制器上它總是被插在 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。這樣可以大限度滿足空間要求。

通信

S7-300 具有不同的通信接口：

• 連接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)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(jīng)濟有效的方案，可以同時連接編程器/PC、人機界面系統(tǒng)和其它的 SIMATIC S7/C7 自動化系統(tǒng)。

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(tǒng)。通過帶有 PROFIBUS DP 主站/從站接口的 CPU,可構建一個高速的分布式自動化系統(tǒng)，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(qū)別（相同的組態(tài)，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超過 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(xiàn)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(tǒng)。通過帶有 PROFIBUS 接口的 CPU,可構建一個高速的分布式自動化系統(tǒng)，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(qū)別（相同的組態(tài)，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(xiàn)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(xiàn)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(shù)據(jù)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(jīng)濟有效地建立點到點連接。有三種物理傳輸介質支持不同的通信協(xié)議：

• 20 mA (TTY)（僅 CP 340/CP 341）
• RS 232C/V.24（僅 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(tǒng)和其他公司的系統(tǒng)
• 打印機
• 機器人控制
• 掃描器，條碼閱讀器，等

特殊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(shù)據(jù)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(wǎng)絡任務。

• MPI 可以同時連接多個配有 STEP 7 的編程器/PC、HMI 系統(tǒng)（OP/OS）、S7-300 和 S7-400。
• 全局數(shù)據(jù)：
  “全局數(shù)據(jù)通信”可以在聯(lián)網(wǎng)的 CPU 間周期性地進行數(shù)據(jù)交換。 一個 S7-300 CPU 可與多達 4 個數(shù)據(jù)包交換數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)包含有 22 字節(jié)數(shù)據(jù)，可同時有 16 個 CPU 參與數(shù)據(jù)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 接口進行全局數(shù)據(jù)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。
• 功能強大的通信技術：
  • 多達 32 個 MPI 節(jié)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(tǒng)和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通信的每個 CPU 有多個通信接口。
  • 數(shù)據(jù)傳輸速率 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s
• 靈活的組態(tài)選項：
  可靠的組件用于建立 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(jù)需求實現(xiàn)設計的調整。例如，任意兩個MPI節(jié)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(shù)據(jù)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(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)。

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(tǒng)
• 數(shù)控裝置
• 機器人控制
• 工業(yè)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：
  故障安全數(shù)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：
  故障安全數(shù)字量輸入和輸出模塊可用于分布式應用

與 SINAMICS V90 相連時的轉矩-轉速特性

• 口令保護;
  用戶程序使用密碼保護，可防止非法訪問。
• 診斷緩沖;
  診斷緩沖區(qū)中可存儲后 500 個錯誤和中斷事件，其中的 100 個事件可以長期保留。
• 免維護的數(shù)據(jù)后備;
  如果電源中斷，CPU 將所有數(shù)據(jù)（大 128 KB）自動寫到 SIMATIC 微型存儲卡（MMC 卡）上，從而使數(shù)據(jù)可以在電壓恢復后再次使用，且不會發(fā)生改變。

可參數(shù)化的特性

可以使用 STEP 7 對 S7 的組態(tài)、屬性以及CPU的響應進行參數(shù)設置：

• MPI多點接口;
  定義站地址
• 重啟動/循環(huán)時間特性；
  大循環(huán)時間以及負載限制，以及自檢測功能
• 時鐘存儲器；
  設定地址
• 防護等級；
  定義程序和數(shù)據(jù)的訪問權限
• 系統(tǒng)診斷；
  定義診斷報警的處理和范圍
• 看門狗中斷；
  周期設定
• 時鐘中斷;
  設定起始日期、起始時間和間隔周期
• PROFIBUS DP 主站/從站接口;
  用戶定義分布式 I/O 地址

顯示功能與信息功能

• 狀態(tài)和故障指示；
  LED 指示硬件、編程、時間、I/O、電池和總線錯誤以及操作狀態(tài)（如 RUN（運行）、STOP（停止）和啟動）。
• 測試功能；
  可使用編程器顯示程序執(zhí)行過程中的信號狀態(tài)，可以不通過用戶程序而修改過程變量，以及輸出堆棧內容。
• 信息功能；
  您可以使用編程器以純文本的形式獲取 CPU 存儲容量和操作模式、工作存儲器和裝載存儲器的當前利用率以及當前循環(huán)時間和診斷緩沖區(qū)內容的相關信息。

集成的通訊功能

• PG/OP 通訊
• 全局數(shù)據(jù)通訊
• S7 基本通訊
• S7 通訊(只是器)
• 路由
• 數(shù)據(jù)塊路由

系統(tǒng)功能

CPU 具有廣泛的系統(tǒng)功能特性，諸如：診斷、參數(shù)賦值、報警、定時和測量等。

詳細信息請參見手冊。

• CPU 具有中等規(guī)模的程序存儲器和程序框架
• 對二進制和浮點數(shù)運算具有較高的處理能力
• 在具有集中式和分布式I/O的生產(chǎn)線上作為集中式控制器使用
• 在PROFINET上實現(xiàn)基于組件的自動化
• PROFINET 代理，用于基于部件的自動化（CBA）中的 PROFIBUS DP 智能設備
• PROFINET I/O 控制器，用于在PROFINET上運行分布式I/O
• 用于 2 端口交換機的 PROFINET 接口
• 組合 MPI/PROFIBUS DP-主/從接口
• 在PROFIBUS上實現(xiàn)等時模式

CPU 運行需要 SIMATIC 微存儲卡(MMC)

CPU 315-2 PN/DP 具有中等規(guī)模程序量.除了分布式I/O結構，它還可用于分布式自動化結構?？稍赟IMATIC S7-300中用作PROFINET IO控制器以及標準PROFIBUS DP主站。CPU 315-2 PN/DP還可用作分布式智能從站(DP從站)。

CPU 315-2 PN/DP為采用軟件來實現(xiàn)一些簡單的工藝任務提供了一個理想的平臺，例如：

• Easy Motion Control 運動控制
• 使用 STEP 7 塊或運行軟件“標準/模塊化PID控制” 來實現(xiàn)閉環(huán)控制任務的解決方案

使用 SIMATIC S7-PDIAG 進行擴展過程診斷。

無需其他組件，通過CPU的集成組合就可以實現(xiàn)網(wǎng)絡自動化解決方案。

CPU 315-2 PN/DP 裝配有：

• 微處理器;
  處理器處理每條二進制指令執(zhí)行時間約為 50 ns，每條浮點數(shù)運行指令約為 450ns。
• 384 KB 主存儲器（相當于大約 128 K 條指令）；
  與程序組件執(zhí)行相關的大容量工作存儲器為用戶程序提供了充分的空間。作為程序裝載存儲器的微型存儲卡（大為 8 MB）也允許將可以項目（包括符號和注釋）保存在 CPU 中。裝載存儲器還可用于數(shù)據(jù)歸檔和配方管理。
• 靈活的擴展；
  多達 32 個模塊，（４ 層結構）
• MPI/DP 組合接口；
  個集成的 MPI/DP 接口多能同時建立 16 個與 S7-300/400的連接或與編程器、PC 和 OP 的連接。 在這些連接中，始終分別為 PG 和 OP 各保留一個連接。
  MPI 可以通過“全局數(shù)據(jù)通訊”與多32個CPU組建簡單的網(wǎng)絡。
  該接口可從MPI接口重新設置為DP接口。
  PROFIBUS DP 接口:
  DP 接口可用作 DP 主站或 DP 從站運行。在該接口上，PROFIBUS DP從站可在等時模式下運行．全面支持 PROFIBUS DP V1 標準。這將增加 DP V1 標準從站在診斷和參數(shù)賦值能力的范圍。
• 以太網(wǎng)接口；
  CPU 315-2 PN/DP 的第 2 個內置接口是一個基于以太網(wǎng) TCP/IP 的 PROFINET 接口，帶有雙端口交換機。
  它支持下列協(xié)議：
  • S7通訊用于在SIMATIC控制器間進行數(shù)據(jù)通訊;
  • 通過 STEP 7 進行編程、啟動和診斷的 PG/OP 通訊;
  • 與HMI和SCADA連接的PG/OP通訊;
  • 在PROFINET上實現(xiàn)開放的TCP/IP、UDP和ISO-on-TCP (RFC1006)通訊；
  • SIMATIC NET OPC-Server用于與其它控制器以及CPU自帶的I/O設備進行通訊

除了現(xiàn)有的集成數(shù)字量輸入/輸出之外，數(shù)字擴展模塊還可以提供更多的數(shù)字量輸入/輸出使用選項s。

這為用戶提供了下列優(yōu)勢：

• 佳適應性：
  • 使用可以根據(jù)需要混合的信號模塊，用戶可以使其控制器準確地滿足相關任務的要求。這可以避免產(chǎn)生不必要的。可以使用帶有 8 個、16 個和 32 個輸入/輸出通道的模塊
  • 在空間有限的情況下，或只需要少數(shù)附加輸入/輸出的情況下，可以使用信號板。通過信號板可以對 S7-1200 CPU 進行模塊化擴展。這不會增加控制器所需的安裝空間
• 靈活性：
  如果任務后續(xù)有所擴展，可以升級控制器。更新用戶程序非常簡單。

信號模板

信號模塊具有與基本設備相同的設計特點：

• 安裝在 DIN 導軌上：
  模塊安裝在右側 CPU 旁邊的導軌上，相互電氣、機械地連接，并且通過滑塊機構連接到 CPU
• 直接安裝：
  水平或垂直安裝在 DIN 導軌上或使用集成的鉆孔直接安裝在控制柜中
• 由于所有數(shù)字模塊均配備可拆卸的連接端子（“獨立接線”），所以更換方便。

信號板

信號板直接插到每個 S7-1200 CPU 前面的插座中。

• 安裝：
  信號板直接插到 SIMATIC S7-1200 CPU 中，因此可以電氣、機械地連接到 CPU
• CPU 的安裝尺寸保持不變
• 由于所有信號板均配備可拆卸的連接端子（“獨立接線”），所以更換方便。

說明

信號模塊不能與 CPU 1211C 一起使用。
信號板可以與 SIMATIC S7-1200 的所有 CPU 一起使用。

• 為CPU的本機I/O提供更多的數(shù)字量輸入
• 用于使控制器靈活地適應相關任務的要求
• 用于使用附加輸入對系統(tǒng)進行后續(xù)擴展

數(shù)字量輸入模塊允許將控制器與過程中的數(shù)字信號連接。

這為用戶提供了下列優(yōu)勢：

• 佳適應性：
  使用可以根據(jù)需要混合的信號模塊，用戶可以使其控制器準確地滿足相關任務的要求。這可以避免產(chǎn)生不必要的?？梢允褂脦в?8 個、16 個和 32 個輸入/輸出通道的模塊。
• 靈活性：
  如果任務后續(xù)有所擴展，可以升級控制器。更新用戶程序非常簡單。

• 通訊模塊通過點對點連接或總線系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換

模板的范圍：

• 用于點到點連接的通訊處理器
• 用于連接AS-Interface的通訊處理器
• 用于連接PROFIBUS DP的通訊處理器
• 用于連接PROFIBUS FMS的通訊處理器
• 用于連接工業(yè)以態(tài)網(wǎng)的通訊處理器

• 用于簡便、快捷地對S7-300模板進行接線

可提供下列內容：

• 前連接器，當更換模板時無需重新接線
• SIMATIC TOP Connect, 用于快速、無故障地連接傳感器和執(zhí)行器，連接距離可達30m
• 可以快速、直接地將SIMATIC S7-300連接到控制柜中的各個控制單元上。

S7-300/ET 200M 需要 24V DC 電源。

SITOP 負載電源把 120/230 VAC 線路電壓轉換到所需的 24 VDC 工作電壓。

這些模塊可利用外部電壓為S7-300/ET200M以及傳感器和執(zhí)行器供電。

負載電源模塊安裝在 CPU/IM 361/IM153（插槽1）左邊的 DIN 導軌上。

通過所提供的電源連接器連接到 CPU/IM 361/IM153 上。

該模板的前面板包括：

• 輸出電壓指示：
  一個 LED 顯示 24 V DC 輸出電壓。
• 線電壓選擇開關：
  可以通過帶保護罩的開關選擇輸入電壓：120 VAC 或 230 VAC。
• 24 VDC 輸出電壓的 On/off 開關；

前面板上通過蓋板保護的還有：

• 端子:
  這些端子用于連接輸入電壓電纜、輸出電壓電纜和接地導線。

負載電源也可安裝在 35 mm 的標準導軌上（EN 50 022），這需要下述安裝適配器：

• PS 307-1B 和 PS 307-1E各需一個適配器
• PS 307-1K 需2個適配器

IM 360/IM 361 和 IM 365 允許多層配置 S7-300 自動化系統(tǒng)（CPU 313C,314 以上），由中央控制器和多 3 個擴展單元機架組成。

各個機架通過接口模塊互相連接。

• IM 365：
  中央控制器和一個帶多8個模塊擴展機架；距離： 1 m
• IM 360/IM 361：
  中央控制器和三個擴展機架，每個機架多8個模塊；相鄰兩個機架間的距離： 4 cm 至 10 m