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工業軟件平臺上編程和運行的S7 200系列PLC系統基本構成

 SIMATIC S7—200硬件系統的配置方式采用整體式加積木式，即主機中包含一定數量的本機I／O，同時還可以擴展各種功能模塊。一個完整的PLC系統如圖1所示。

             圖1 S7—200硬件系統組成

        CPU模塊又稱為主機是系統的核心，它包括CPU、存儲器、基本輸入輸出點和電源等。它實際就是一個完整的控制系統，可以單獨完成一定的控制任務。主機I/O數量不能滿足控制系統的要求時，用戶可以根據需要擴展各種I/O模塊，所能連接的擴展單元的數量和實際所能使用的I／O點數是由多種因素共同決定的。當需要完成某些特殊功能的控制任務時，可擴展特殊功能模塊，以完成某種特殊的控制任務。利用網絡接口，可以充分和方便地利用為SIMATICS7—200系統的硬件和軟件資源而開發和使用的一些設備，主要有編程設備、人機操作界面和網絡設備等。

   所有以上這些硬件設備，都在一個統一的工業軟件平臺上編程和運行，為了更好地管理和使用這些設備，S7—200PLC配備了許多功能強大的專用功能指令，方便地實現各種控制目的。

6XV1830-3EH10電纜

Area of application

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絡能力，應用十分靈活
• 操作方便，設計簡單，不含風扇
• 任務增加時可順利擴展
• 大量的集成功能，使它功能非常強勁

S7-300F

• 故障安全型自動化系統，可滿足工廠日益增加的安全需求
• 基于 S7-300
• 可連接配有安全型模塊的附加 ET 200S 和 ET 200M 分布式 I/O 站
• 通過采用 PROFIsafe 行規的 PROFIBUS DP 進行安全相關通信
• 標準模塊另外也可用于非安全相關應用

• 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：

  • 特殊機械，
  • 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隨時對控制器進行升級。

  SIMATIC S7-300 是一個通用的控制器：

  • 具有高電磁兼容性和抗震性，可大限度地用于工業領域。
    

  S7-300F

  SIMATIC S7-300F 故障安全自動化系統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、環境造成損害。

  S7-300F 滿足下列安全要求：

  • 要求等級 AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
  • 安全要求等級 SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508
  • 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。因此它可以創建一個全集成的控制系統，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，且這些模塊均可以獨立地組合使用。

  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 (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、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。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：
    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 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；
    是一種經濟有效的方案，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,可構建一個高速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,可構建一個高速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

  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。
  • 全局數據：
    “全局數據通信”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 接口進行全局數據通信。
  • 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。
  • 功能強大的通信技術：
    • 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。
    • 數據傳輸速率 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s
  • 靈活的組態選項：
    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，可以根據需求實現設計的調整。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：
    故障安全數字量/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：
    故障安全數字量輸入和輸出模塊可用于分布式應用