概述
S7-300
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模塊化微型 PLC 系統(tǒng),滿足中、小規(guī)模的性能要求
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各種性能的模塊可以非常好地滿足和適應自動化控制任務
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簡單實用的分布式結構和多界面網(wǎng)絡能力,應用十分靈活
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操作方便,設計簡單,不含風扇
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任務增加時可順利擴展
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大量的集成功能,使它功能非常強勁
S7-300F
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故障安全型自動化系統(tǒng),可滿足工廠日益增加的安全需求
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基于 S7-300
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可連接配有安全型模塊的附加 ET 200S 和 ET 200M 分布式 I/O 站
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通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP 進行安全相關通信
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標準模塊另外也可用于非安全相關應用
可用性
SIMATIC S7-300 / ET 200M 系統(tǒng)家族是西門子已有產品線的組成部分,一般情況下,將會一直供應到 2023 年。
根據(jù)產品淘汰聲明,這些產品將以備件形式另外供應 10 年。
產品目錄 ST 70:
也可以在產品目錄 ST 70 中查找有關 SIMATIC S7-300 的信息:
應用
S7-300
SIMATIC S7-300 是模塊化的微型 PLC 系統(tǒng),可滿足中、低端的性能要求。
模塊化、無風扇設計、易于實現(xiàn)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:
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特殊機械,
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紡織機械,
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包裝機械,
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一般機械設備制造,
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控制器制造,
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機床制造,
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安裝系統(tǒng),
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電氣與電子工業(yè)及相關產業(yè)。
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(jù)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隨時對控制器進行升級。
SIMATIC S7-300 是一個通用的控制器:
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具有高電磁兼容性和抗震性,可大限度地用于工業(yè)領域。
S7-300F
SIMATIC S7-300F 故障安全自動化系統(tǒng)可使用在對安全要求較高的設備中。其可對立即停車過程進行控制,因此不會對人身、環(huán)境造成損害。
S7-300F 滿足下列安全要求:
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要求等級 AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
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安全要求等級 SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508
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類別 1 - 4 符合 EN 954-1
另外,標準模塊還可用在 S7-300F 及故障安全模塊中。因此它可以創(chuàng)建一個全集成的控制系統(tǒng),在非安全相關和安全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(tài)和編程。
設計
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:
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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。
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用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出的信號模塊 (SM)。
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用于連接總線和點對點連接的通信處理器 (CP)。
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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:
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用于將 SIMATIC S7-300 連接到 120/230 V AC 電源的負載電源模塊(PS)。
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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*風扇。
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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:
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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。
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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。
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模塊采用機械編碼,更換較為容易:
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。
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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。
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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。
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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。
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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:
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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。
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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。
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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。
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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。
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單獨安裝:
對于單獨的 CC/EU,也能夠以較遠的距離安裝。兩個相鄰 CC/EU 或 EU/EU 之間的距離:長達 10m。
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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:
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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。
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用于點到點連接的通信處理器
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多點接口 (MPI), 集成在 CPU 中;
是一種經濟有效的方案,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:
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SIMATIC S7-300
(通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP)
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SIMATIC S7-400
(通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP)
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SIMATIC C7
(通過帶 PROFIBUS DP 接口的 C7 或 PROFIBUS DP CP)
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SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H,帶IM 308
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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:
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ET 200 分布式 I/O 設備
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S7-300,通過 CP 342-5
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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
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C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP, C7-635, C7-636
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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:
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SIMATIC S7-300
(使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU)
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SIMATIC ET 200
(使用配備 PROFINET 接口的 CPU)
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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:
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ET 200 分布式 I/O 設備
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ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU
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SIMATIC S7-300
(使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU)
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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:
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20 mA (TTY)(僅 CP 340/CP 341)
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RS 232C/V.24(僅 CP 340/CP 341)
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RS 422/RS 485
可以連接以下設備:
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SIMATIC S7、SIMATIC S5 自動化系統(tǒng)和其他公司的系統(tǒng)
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打印機
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機器人控制
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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。
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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。
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全局數(shù)據(jù):
“全局數(shù)據(jù)通信”服務可以在聯(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。
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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。
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功能強大的通信技術:
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多達 32 個 MPI 節(jié)點。
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使用 SIMATIC S7-300/-400 的 S7 基本通信的每個 CPU 有多個通信接口。
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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。
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數(shù)據(jù)傳輸速率 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s
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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)設計的優(yōu)化調整。例如,任意兩個MPI節(jié)點之間多可以開啟10個中繼器,以橋接較大的距離。
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:
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SIMATIC S7-300
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SIMATIC S7-400
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SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H
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編程器
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PC 機
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SIMATIC HMI 人機界面系統(tǒng)
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數(shù)控裝置
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機器人控制
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工業(yè)PC
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驅動控制器
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其它廠商設備
S7-300F
S7-300F 能夠以兩種 I/O 設計的方式運行:
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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)
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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
功能
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。
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高速執(zhí)行指令:
指令執(zhí)行時間低可達0.01 μs,為中低端性能設備開創(chuàng)了全新的應用方案。
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浮點數(shù)運算:
可以高效率地使用浮點運算甚至復數(shù)運算功能。
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用戶友好的參數(shù)賦值:
僅需一個帶有統(tǒng)一操作界面的軟件工具,就可以完成所有模塊的參數(shù)化工作。這降低了入職門檻和培訓費用。
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人機界面(HMI):
S7-300的操作系統(tǒng)已經集成了用戶友好的人機界面服務。這些功能不再需要成本高昂的編程工作:SIMATIC HMI系統(tǒng)向SIMATIC S7-300請求過程數(shù)據(jù), S7-300在期望的較新時間完成這些數(shù)據(jù)的傳輸工作。SIMATIC S7-300的操作系統(tǒng)可以自主地完成傳輸過程。并且完全使用相同的符號和數(shù)據(jù)庫。
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診斷功能:
CPU 的智能診斷系統(tǒng)持續(xù)不斷地檢測系統(tǒng)的功能、記錄故障信息和特定的系統(tǒng)事件(例如,時間錯誤、模塊故障等)。采用環(huán)境緩沖區(qū)記錄事件信息,并帶有時間截,以利于今后的故障排除。
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口令保護:
使用密碼保護功能高效、可靠地保護用戶信息,以防受到非授權復制與更改。
SIMATIC S7-300符合的國家標準和**標準有:
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DIN
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UL 認證
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CSA 認證
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FM class 1 div. 2;組別:A、B、C 和 D (溫度組別:T4(≤135°C))
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ATEX 認證
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澳大利亞標志
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以下船級社資格認證
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美國船級社
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法國船級社
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挪威船級社
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德國船級社
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英國勞氏船級社
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日本船級社(NK)
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抗震
通訊
SIMATIC S7-300的CPU 支持以下通信類型:
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過程通訊:
對于通過總線(AS-接口、PROFIBUS DP 或者 PROFINET)實現(xiàn)循環(huán)尋址的I/O模塊(互換過程圖像)。從循環(huán)執(zhí)行層調用過程通訊。
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數(shù)據(jù)通訊:
用于自動化系統(tǒng)間或多個自動化系統(tǒng)與HMI之間的數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)通信循環(huán)地進行,也可以基于事件驅動通過塊由用戶程序發(fā)起。
STEP 7的操作界面較為友好,顯著地簡化了用戶的通信功能組態(tài)工作。
數(shù)據(jù)通訊
SIMATIC S7-300擁有不同的數(shù)據(jù)通信機制:
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使用MPI,通過全局數(shù)據(jù)通信,實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)CPU之間的數(shù)據(jù)包循環(huán)交換。
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借助通信功能,與其它伙伴完成事件驅動型通信。網(wǎng)絡連接通過MPI、PROFIBUS或PROFINET實現(xiàn)。
全局數(shù)據(jù)
借助“全局數(shù)據(jù)通信”服務,聯(lián)網(wǎng)CPU彼此之間可以循環(huán)地交換數(shù)據(jù)(多可達8 GD 數(shù)據(jù)包,每周期22個字節(jié))。據(jù)此,可以實現(xiàn),例如,某個CPU訪問另一個CPU的數(shù)據(jù)、位存儲單元和過程圖像等信息。只能通過 MPI 進行全局數(shù)據(jù)交換。組態(tài)通過STEP 7的GD表完成。
通訊功能
使用系統(tǒng)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:
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通過 MPI 進行 S7 基本通訊。
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通過 MPI、C 總線、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)的 S7 通訊。
S7-300 可以用于:
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用作服務器時,使用MPI、C總線和PROFIBUS
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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:
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通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進行的 S5 兼容通訊。
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通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進行的標準通訊(非西門子系統(tǒng))。
與全局數(shù)據(jù)不同的是,對于通信功能,必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(tài),使用S7-300,可以較加方便地接入現(xiàn)代化的信息技術世界。使用CP 343-1 Advanced,可以實現(xiàn)以下信息技術功能:
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IP 路由;
借助IP訪問列表,將IP V4報文以不**Gigabit的速度轉發(fā)至受控PROFINET接口。
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WEB 服務器;
使用標準瀏覽器,可以瀏覽大至30 MB可自由定義的HTML網(wǎng)頁;通過FTP處理自己的文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)
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標準診斷頁;
*額外工具,就可以在工廠內完成插裝在安裝機架上的所有模塊的快速診斷工作。
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E-mail;
直接從用戶程序中發(fā)送認證電子郵件。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。
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通過 FTP 進行通訊;
大多數(shù)操作系統(tǒng)平臺都可以使用的開放協(xié)議
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設計有30 MB RAM文件系統(tǒng),可以用作動態(tài)數(shù)據(jù)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:
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CPU 一般信息
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診斷緩沖區(qū)的內容
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變量表
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標簽狀態(tài)
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模塊的狀態(tài)
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報文
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工業(yè)以太網(wǎng)的相關信息
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PROFINET 節(jié)點的拓撲結構
等時模式
使用系統(tǒng)功能“同步模式”,可以同步耦合
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分布式信號采集、
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PROFIBUS 信號傳輸和
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程序執(zhí)行
總線周期時間的程序運行。
創(chuàng)建了自動化解決方案,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(chuàng)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確??梢跃_地重現(xiàn)規(guī)定的過程響應時間。
為同步模式系統(tǒng)功能提供了較為豐富的支持組件,可以處理運動控制、測量值采集和高速控制等領域的苛刻任務。
在分布式自動化解決方案中,目前的SIMATIC S7-300開始涉足重要的高速加工處理應用領域,并確??梢垣@得高的精度和可重現(xiàn)性。這意味著可以以穩(wěn)定的優(yōu)質產品不斷地擴大生產數(shù)量。
模塊的診斷和過程監(jiān)視
SIMATIC S7-300的大量輸入/輸出模塊都具有智能功能:
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信號采用的監(jiān)控(診斷)。
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監(jiān)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(shù)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(tài)。在診斷分析中,必須區(qū)分可參數(shù)化和非參數(shù)化診斷消息:
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可參數(shù)賦值的診斷報文:
僅由合適的設定參數(shù)啟用之后才會發(fā)出診斷消息。
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不可參數(shù)賦值的診斷報文:
這些消息的發(fā)出是一個常規(guī)事件,即該過程與參數(shù)化無關。
如果某個診斷消息處于激活狀態(tài)(例如“無傳感器輸入”),則模塊會發(fā)起一個診斷中斷(若已經為該診斷消息設置了參數(shù),則僅在相應的參數(shù)化過程之后才會產生中斷)。CPU會中斷用戶程序或較低**級任務的執(zhí)行,并接下來執(zhí)行相關的診斷中斷塊(OB 82)。
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