西門子信號模塊

德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應用也相當廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領域都有應用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標準化，具有網(wǎng)絡通信能力，功能更強，可靠性高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等

上海翰粵自動化系統(tǒng)有限公司

SIEMENS西門子

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Overview

• 模塊化微型PLC系統(tǒng)，滿足中、小規(guī)模的性能要求
• 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
• 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
• 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非常強勁

Area of application西門子信號模塊

SMIATIC S7-300 是模塊化微型PLC,滿足中、小規(guī)模的性能要求

模塊化與無風扇設計，易于實現(xiàn)分布式結構以及用戶友好的操作,使得 SIMATIC S7-300 成為中、小規(guī)模應用中各種不同控制任務的經(jīng)濟、方便的解決方案。

SIMATIC S7-300 的應用領域包括：

• 機床
• 紡織機械
• 包裝機械
• 通用機械工程
• 控制器制造
• 機床
• 樓宇自動化
• 電氣與電子工業(yè)及相關產(chǎn)業(yè)。

一系列具有不同功率范圍的CPU，以及具有很多用戶友好功能的一系列擴展模塊，可以使用戶根據(jù)不同的應用情況選擇相應的模塊。 如果控制任務需要擴展，可以隨時使用附加模塊對控制系統(tǒng)進行擴展。

SIMATIC S7-300 是一個通用的控制器。

• 高等級的電磁兼容性以及高等級的抗震性，使得它具有*的工業(yè)控制能力。

Design

概述

S7-300采用模塊化結構設計。含有多種模塊，可進行單獨組合。

一個系統(tǒng)包含下列組件：

• *處理單元（CPU）：
  各種 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)
• 用于連接網(wǎng)絡和點對點連接的通訊處理器 (CP)。
• 用于高速計數(shù)、定位控制以及閉環(huán)控制的功能模塊（FM）。

根據(jù)客戶需要，還可以使用以下設備：

• 用于將SIMATIC S7-300 連接到120/230V AC電源的負載電源模塊(PS)。
• 接口模塊(IM)，用于多機架配置時連接*控制器(CC)和擴展機架(ER)。
  S7-300通過分布式*控制器(CC)和3個擴展單元(EU) 可以操作多達32個模塊。所有模塊都是密封的，運行時無需風扇。
• SIPLUS 模塊擴展的環(huán)境條件下使用：
  適用于-25至+60°C 的溫度范圍高濕度、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，可直接用于車載或室外使用。不需要全天候防護的機柜和IP 65機柜保護。

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DIN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，總線連接器插在機殼的背面。
• 模塊具有機械編碼，更換極為容易：
  更換時只需松開模板上的緊固螺釘。 按下鎖緊機構，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。
• 可靠的連接系統(tǒng):
  對于信號模塊可以使用螺釘型接線端子或彈簧型接線端子。
• TOP 連接：
  為采用螺絲端子或彈簧端子連接的1線-3線連接系統(tǒng)提供預組裝接線?？梢蕴娲苯釉谛盘柲K上接線。
• 確定的安裝深度：
  所有的連接和連接器都在模塊上的凹槽內，并有前蓋保護。因此所有的模塊都有確定的安裝深度
• 無插槽規(guī)則:
  信號模塊和通訊處理模塊可以不受限制地插到任何一個槽上。系統(tǒng)自行組態(tài)。

擴展

如果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 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）可以擴展：

• *控制器和3個擴展機架zui多可連接32個模塊：
  zui多可將 3 個擴展機架（EU）連接到*控制器（CC）。每個 CC / EU 可插 8 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*控制器上它總是被插在 CPU 旁邊的模塊插槽中，并自動處理與擴展單元的通信。
  • 通過 IM 365 擴展：
    1個 EU zui遠擴展距離為 1米，電源電壓也通過該擴展提供。
  • 使用 IM 360/361 擴展：
    可擴展到 3個 EU, CC 與 ER 之間以及 EU 與 EU 之間zui遠距離 10m。
• 分布式安裝：
  通過連接 CC/EU 以增加連接距離。兩個相鄰CC/EU或EU/EU之間的距離：zui長 10 m。
• 靈活的安裝方式：
  CC/EU　既可以水平安裝，也可以垂直安裝。這樣可以zui大限度滿足空間要求。

通訊

S7-300 具有不同的通訊接口：

• 連接 AS-i、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)的通訊處理器。
• 用于點到點連接的通訊處理器
• 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進行過程通訊

SIMATIC S7-300 通過通訊處理器或通過內置的 PROFIBUS DP 接口CPU連接到 PROFIBUS DP 總線系統(tǒng)。帶 PROFIBUS DP 主/從接口的 CPU 可以進行分布式自動化結構，可以高速通訊并且易于使用。

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
  (使用帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP)
• SIMATIC S7-400
  (使用帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP)
• SIMATIC C7 
  (使用帶 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

由于性能原因，每條鏈路上主站的數(shù)量限制為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 315-2 DP、CPU 315-2 PN/DP、CPU 317-2 DP、CPU 317-2 PN/DP 和 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

盡管配有 STEP 7 的編程設備/PC 或 OP 在總線上可作為主站使用，但是通過 PROFIBUS DP 也可以部分運行 MPI 功能。

通過 PROFINET IO 進行過程通訊

SIMATIC S7-300 通過通訊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)。配備 PROFINET 接口的 CPU 可實現(xiàn)高速、易于使用的分布式自動化組態(tài)。

從用戶的角度來看，通過 PROFINET IO 進行通訊的分布式 I/O 可作為* I/O（相同的組態(tài)、尋址和編程）。

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
• SIMATIC S7-300
  （通過 PROFINET CP）
• 現(xiàn)場設備

通過AS-Interface通訊

對于 S7-300，通訊處理器(CP 342-2)適用于AS-Interface總線，可用來連接到現(xiàn)場設備(AS-Interface從站)。

更多信息，請參見通訊處理器說明．

通過CP或內置接口(點到點)進行數(shù)據(jù)通訊

點到點連接是用來建立經(jīng)濟有效的數(shù)據(jù)通訊方式，通過 CP 340/CP 341 通訊處理器或集成在CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP的內置接口進行數(shù)據(jù)通訊。有三種傳輸接口支持不同的通訊協(xié)議：

• 20 mA (TTY) (僅針對 CP 340/CP 341)
• RS 232C/V.24(僅針對 CP 340/CP 341)
• RS 422/RS 485

可以連接以下設備：

• SIMATIC S7、SIMATIC S5 和其他公司的自動化系統(tǒng)
• 打印機
• 機器人控制器
• 掃描器，條碼閱讀器，等

通訊功能塊隨手冊一起提供。

使用多點接口(MPI)進行數(shù)據(jù)通訊

MPI（多點接口）是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通訊接口。它能用于簡單的網(wǎng)絡任務。

• MPI 可以同時連接多個配有 STEP 7 的編程設備/PC、HMI 系統(tǒng)（OP/OS）、S7-300 和 S7-400。
• 全局數(shù)據(jù)：
  “全局數(shù)據(jù)通訊”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 可以交換多達 4 個數(shù)據(jù)包，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)。
  因此，一個 CPU 可以訪問另一個 CPU 的輸入/輸出。 只能通過 MPI 接口進行全局數(shù)據(jù)交換。
• 內部通訊總線(C-bus)：
  CPU 的 MPI 直接連接到 S7 -300 的 C 總線上。這意味著通過MPI，PG可以直接尋址到連接到C總線上的FM/CP模塊。
• 功能強大的通訊技術：
  • zui多 32 個 MPI 站
  • 使用 SIMATIC S7-300/-400 的 S7 基本通訊的每個 CPU 有多個通訊接口。
  • 使用編程設備/PC、SIMATIC HMI 系統(tǒng)和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通訊的每個 CPU 有多個通訊接口。
  • 傳輸速率為 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s
• 靈活的設計:
  可靠的組件用于建立 MPI 通訊： PROFIBUS和 “分布式 I/O ”的總線電纜、總線連接器和 RS 485 中繼器。它們可以優(yōu)化配備安裝達到特定要求。例如，如果需要可連接zui多串聯(lián) 10 個中繼器，以實現(xiàn)任何兩個 MPI 節(jié)點之間的zui大距離。

通過 CP 進行數(shù)據(jù)通訊

SIMATIC S7-300 通過 CP 342 和 CP 343 通訊處理器可以連接到 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)總線網(wǎng)絡。

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 操作員控制和監(jiān)視系統(tǒng)
• 數(shù)控
• 機器人控制器
• 工業(yè)PC
• 驅動控制器
• 其它廠商設備

Functions

大量功能特性為用戶針對 S7-300 進行的編程、調試和維護提供支持。

• 快速的指令處理：
  指令處理時間為 0.01µs，可在低端和中端性能范圍中*開辟新的應用。
• 浮點算術運算：
  使用浮點運算可以有效地執(zhí)行更為復雜的運算功能。
• 用戶友好的參數(shù)設置:
  只需一個帶有統(tǒng)一用戶界面的軟件工具便可參數(shù)化所有模塊。熟悉和培訓時間較短。
• 操作和監(jiān)控 (HMI)：
  用戶友好的人機界面 (HMI) 服務已集成在 S7-300 的操作系統(tǒng)中。這些功能不再需要耗時的編程：SIMATIC HMI 系統(tǒng)需要來自 SIMATIC S7-300 的過程數(shù)據(jù) - S7-300 按照請求的更新周期傳輸過程數(shù)據(jù)。SIMATIC S7-300 操作系統(tǒng)可自主執(zhí)行傳輸。所有這些都是使用同一的符號和數(shù)據(jù)庫完成的。
• 診斷功能：
  CPU 的智能診斷系統(tǒng)連續(xù)檢查系統(tǒng)功能并記錄故障和特定系統(tǒng)事件（例如，時間錯誤、模塊故障等）。這些事件已加上時間標簽并儲存在循環(huán)緩沖器內以用于將來故障排除。
• 口令保護:
  通過密碼保護功能，用戶可有效地保護他們的專有技術免遭未經(jīng)*的復制和更改。

SIMATIC S7-300 符合以下國內和標準：

• DIN
• UL 認證
• CSA 認證
• FM 等級 1 div.2；A、B、C 和 D 組（溫度組 T4 (≤135℃）
• ATEX 認證
• 澳大利亞標志
• 以下船級社資格認證
  • 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）
• 地震保護

通訊

SIMATIC S7-300 的 CPU 支持下列通訊模式：

• 過程通訊：
  用于通過總線（AS-Interface、PROFIBUS DP 或 PROFINET）的 I/O 模塊（過程映像交換）循環(huán)尋址。從循環(huán)執(zhí)行層調用過程通訊。
• 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?？梢灾芷谛缘貓?zhí)行數(shù)據(jù)通訊，或由用戶程序通過程序塊的事件驅動程序調用進行數(shù)據(jù)通訊

STEP 7 用戶界面使用方便，可用于對通訊功能進行組態(tài)，使組態(tài)更加容易。

數(shù)據(jù)通訊

SIMATIC S7-300 配備不同的數(shù)據(jù)通訊機制：

• 使用全局數(shù)據(jù)通訊通過 MPI 在網(wǎng)絡連接的 CPU 之間進行的數(shù)據(jù)包循環(huán)交換。
• 與具有通訊功能的其他設備進行的事件驅動通訊?？赏ㄟ^ MPI、PROFIBUS 或 PROFINET 進行網(wǎng)絡連接。

全局數(shù)據(jù)

通過使用“全局數(shù)據(jù)通訊”服務，聯(lián)網(wǎng)的 CPU 可以循環(huán)方式相互交換數(shù)據(jù)（zui多 8 GD 數(shù)據(jù)包，每個包含 22 字節(jié)/循環(huán)）。通過這種方式，一個 CPU 訪問可另一個 CPU 的數(shù)據(jù)、位存儲器或過程映像。只能通過 MPI 進行全局數(shù)據(jù)交換。使用 STEP 7 中的 GD 表進行組態(tài)。

通訊功能

可以使用集成在系統(tǒng)中的功能塊建立與 S7/C7 合作伙伴的通訊服務。

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(yè)以太網(wǎng)的 S7 通訊。
  S7-300 可以用于：
  • 作為服務器，通過 MPI、C 總線和 PROFIBUS 通訊
  • 作為服務器或客戶端，通過集成的 PROFINET 接口通訊

可以使用加載的功能塊建立與 S5 對等和非西門子設備的通訊服務。

這些服務是：

• 通過PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)進行S5兼容通訊。
• 通過PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)與第三方系統(tǒng)進行標準通訊。

與全局數(shù)據(jù)相比，必須建立通訊功能的通訊鏈路。

集成到 IT 世界

通過 S7-300，可將當今的 IT 技術方便的集成到自動化系統(tǒng)中。使用 CP 343-1 Advanced 可以實現(xiàn)下列 IT 功能：

• IP 路由；
  通過 IP 訪問列表可在千兆以太網(wǎng)和 PROFINET 接口之間轉發(fā) IP V4 報文
• WEB 服務器；
  通過標準瀏覽器可以調用多達 30 MB 可自由定義的 HTML 頁面；數(shù)據(jù)通過 FTP 從內部文件系統(tǒng)處理
• 標準診斷頁面；
  用于對設備所有插入機架的模塊進行快速診斷，無需使用附加工具
• ；
  直接從用戶程序發(fā)送包含身份驗證信息的電子郵件。電子郵件客戶端功能可以從控制系統(tǒng)直接向用戶發(fā)出警告。
• 通過 FTP 進行通訊；
  一種在大多數(shù)操作系統(tǒng)平臺常用的開放式協(xié)議
• 30 MB RAM 文件系統(tǒng)可用于動態(tài)數(shù)據(jù)的緩存。

S7-300 PROFINET CPU 配備集成的 Web 服務器。使用標準 Web 瀏覽器，可從 S7-300 站讀取信息：

• CPU 一般信息
• 診斷緩存中的內容
• 變量表
• 變量狀態(tài)
• 模板的狀態(tài)
• 報警
• 工業(yè)以太網(wǎng)的相關信息
• PROFINET 站的拓撲結構

等時模式

同步模式系統(tǒng)功能支持同步耦合

• 分布式信號采集
• 通過 PROFIBUS 的信號傳輸
• 程序執(zhí)行

使用等距PROFIBU 的周期。

這形成了可采集和處理輸入信號并定期（恒定的總線循環(huán)時間）產(chǎn)生輸出信號的自動化解決方案。同時創(chuàng)建*的過程映像分割。

由于分布式 I/O 的等距和同步信號處理，S7-300 保證了精確可重復的規(guī)定過程響應時間。

支持系統(tǒng)功能同步模式的組件系列眾多，可用于解決運動控制、測量值采集、高速閉環(huán)控制等方面要求嚴格的任務。

因此SIMATIC S7-300 目前適用于分布式自動化解決方案中的高速機加工過程，可確保*精度和重復性。其結果是，在保持始終如一的質量的同時提高產(chǎn)量。

模塊的診斷和過程監(jiān)視

SIMATIC S7-300 的許多輸入/輸出模塊都具有智能能力：

• 監(jiān)視信號(診斷)
• 監(jiān)視過程信號（過程中斷）

診斷

可使用診斷來確定信號采集或模擬量處理是否分別在數(shù)字量模塊或模擬量模塊能正常。在評估診斷時，必須區(qū)別可參數(shù)化診斷消息和非可參數(shù)化診斷消息：

• 可參數(shù)化診斷報警：
  只有在由相關參數(shù)參數(shù)設置啟用了診斷報警時，才可輸出診斷報警。
• 非可參數(shù)化診斷報警：
  無需任何參數(shù)設置即可輸出這些報警。

若診斷報警處于活動狀態(tài)（例如，“編碼器電源掉電”），則模塊輸出一個診斷報警（對于可參數(shù)化診斷報警，只在相關參數(shù)化后輸出）。CPU 中斷執(zhí)行用戶程序或較低的優(yōu)先級，處理相關的診斷中斷塊 (OB 82)。

過程中斷

過程中斷可用于監(jiān)視過程信號以及觸發(fā)信號變化響應。

• 數(shù)字量輸入模塊：
  根據(jù)參數(shù)化的情況，模塊可以在上升沿、下降沿或兩沿上選擇觸發(fā)每個通道組的過程中斷。CPU 中斷執(zhí)行用戶程序或處理較低的優(yōu)先級，以及處理相關的診斷中斷塊 (OB 40)。信號模塊可以緩沖一次中斷/通道。
• 模擬量輸入模塊：
  通過參數(shù)化上限值和下限值定義操作范圍。模塊將數(shù)字化測量值與這些極限值進行比較。如果測量值超過這些極限中的一個極限，將觸發(fā)過程中斷。CPU 中斷執(zhí)行用戶程序或處理較低的優(yōu)先級，以及處理相關的診斷中斷塊 (OB 40)。如果極限高于/低于過量程/欠量程，則無法進行比較。

Technical Specifications