西門子S7-300312   西門子S7-300312

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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。
• 用于數字量和模擬量輸入/輸出的信號模塊(SM)
• 用于連接網絡和點對點連接的通訊處理器 (CP)。
• 用于高速計數、定位控制以及閉環控制的功能模塊（FM）。

根據客戶需要，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:
  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線連接系統提供預組裝接線。可以替代直接在信號模塊上接線。
• 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。系統自行組態。

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/工業以太網總線系統的通訊處理器。
• 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。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
  (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。配備 PROFINET 接口的 CPU 可實現高速、易于使用的分布式自動化組態。

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、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)進行數據通訊

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

• 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
• 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)進行數據通訊

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（OP/OS）、S7-300 和 S7-400。
• 全局數據：
  “全局數據通訊”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 可以交換多達 4 個數據包，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)。
  因此，一個 CPU 可以訪問另一個 CPU 的輸入/輸出。 只能通過 MPI 接口進行全局數據交換。
• 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。它們可以優化配備安裝達到特定要求。例如，如果需要可連接zui多串聯 10 個中繼器，以實現任何兩個 MPI 節點之間的zui大距離。

通過 CP 進行數據通訊

SIMATIC S7-300 通過 CP 342 和 CP 343 通訊處理器可以連接到 PROFIBUS 和工業以太網總線網絡。

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 操作員控制和監視系統
• 數控
• 機器人控制器
• 工業PC
• 驅動控制器
• 其它廠商設備

  Functions

  很多已執行的標準協議可促進與廣泛的伙伴設備之間的數據交換：

  • ASCII:
    用于與采用簡單傳輸協議的第三方系統進行接口，例如，帶有起始和結束字符或帶有塊檢查字符的協議。接口握手信號可通過用戶程序來調用和控制。
  • 3964(R)
    用于通過向用戶開放的標準化西門子協議 3964(R) 與西門子設備或第三方設備接口。將執行一個帶有標準值的 3964(R) 驅動程序以及一個可參數化 3964(R) 驅動程序。
  • RK 512，用于計算機接口。
  • 打印機驅動程序:
    用于控制打印機上的過程狀態與狀態。

  參數

  CP 341 通訊模塊的參數化非常方便：

  • 用戶通過集成在 STEP 7 中的一個參數化工具來分配模塊特性，例如
    • 應使用哪些已執行的協議驅動程序，或者
    • 應使用特定驅動程序的哪些特性。
  • 通過CPU設置參數：
    編程器已經連接至 CPU。組態數據存儲在一個系統塊中，并在 CPU 中進行備份。
  • 組態軟件包(CD盤)：
    具有用于與 CP 通訊的電子版手冊、參數化屏幕以及標準功能塊。

  組態驅動

  驅動程序的加載與組態需要用于 CP 441-2 和 CP 341 的組態軟件包（從 V4.0 起）和 STEP 7 V4.0。
  驅動程序通過軟件狗進行版權保護。

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

  歷史編輯

  西門子SIMATIC系列PLC，誕生于1958年，經歷了C3,S3,S5,S7系列，已成為應用非常廣泛的可編程控制器。

  

  西門子（SIMATIC）PLC的6代

  1、西門子公司的產品zui早是1975年投放市場的SIMATIC S3，它實際上是帶有簡單操作接口的二進制控制器。

  2、1979年，S3系統被SIMATIC S5所取代，該系統廣泛地使用了微處理器。

  3、20世紀80年代初，S5系統進一步升級——U系列PLC，較常用機型：S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U。

  4、1994年4月，S7系列誕生，它具有更化、更高性能等級、安裝空間更小、更良好的WINDOWS用戶界面等優勢，其機型為：S7-200、300、400。

  5、1996年，在過程控制領域，西門子公司又提出PCS7（過程控制系統7）的概念，將其優勢的WINCC（與WINDOWS兼容的操作界面）、PROFIBUS（工業現場總線）、COROS（監控系統）、SINEC（西門子工業網絡）及控調技術融為一體。

  6、西門子公司提出TIA（Totally Integrated Automation）概念，即全集成自動化系統，將PLC技術溶于全部自動化領域。

  由zui初發展至今，S3、S5系列PLC已逐步退出市場，停止生產，而S7系列PLC發展成為了西門子自動化系統的控制核心，而TDC系統沿用SIMADYN D技術內核，是對S7系列產品的進一步升級，它是西門子自動化系統zui*，功能zui強的可編程控制器。

  2產品分類編輯

  可編程控制器是由現代化生產的需要而產生的，可編程序控制器的分

  西門子PLCS7-200系列

  類也必然要符合現代化生產的需求

  。一般來說可以從三個角度對可編程序控制器進行分類。其一是從可編程序控制器的控制規模大小去分類，其二是從可編程序控制器的性能高低去分類，其三是從可編程序控制器的結構特點去分類。

  控制規模

  可以分為大型機、中型機和小型機。

  西門子PLCS7-300系列

  小型機: 小型機的控制點一般在256點之內,適合于單機控制或小型系統的控制。

  西門子小型機有S7-200：處理速度0.8~1.2ms ；存貯器2k ；數字量248點；模擬量35路 。

  中型機:中型機的控制點一般不大于2048點,可用于對設備進行直接控制，還可以對多個下一級的可編程序控制器進行監控，它適合中型或大型控制系統的控制。

  西門子中型機有S7-300：處理速度0.8~1.2ms ；存貯器2k ；數字量1024點；模擬量128路 ；網絡PROFIBUS；工業以太網；MPI。

  大型機：大型機的控制點一般大于2048點,不僅能完成較復雜的算術運

  西門子PLCS7-400系列

  算還能進行復雜的矩陣運算。它不僅可用于對設備進行直接控制，還可以對多個下一級的可編程序控制器進行監控。

  西門子大型機有S7-400 ：處理速度0.3ms / 1k字；

  存貯器512k ；I/O點12672；

  控制性能

  可以分為高檔機、中檔機和低檔機。

  低檔機

  這類可編程序控制器，具有基本的控制功能和一般的運算能力。工作速度比較低，能帶的輸入和輸出模塊的數量比較少。

  比如，德國SIEMENS公司生產的S7-200就屬于這一類。

  中檔機

  這類可編程序控制器，具有較強的控制功能和較強的運算能力。它不僅能完成一般的邏輯運算，也能完成比較復雜的三角函數、指數和PID運算。工作速度比較快，能帶的輸入輸出模塊的數量也比較多，輸入和輸出模塊的種類也比較多。

  比如，德國SIEMENS公司生產的S7-300就屬于這一類。

  高檔機

  這類可編程序控制器，具有強大的控制功能和強大的運算能力。它不僅能完成邏輯運算、三角函數運算、指數運算和PID運算，還能進行復雜的矩陣運算。工作速度很快，能帶的輸入輸出模塊的數量很多，輸入和輸出模塊的種類也很全面。這類可編程序控制器可以完成規模很大的控制任務。在聯網中一般做主站使用。

  比如，德國SIEMENS公司生產的S7-400就屬于這一類。

  結構

  整體式

  整體式結構的可編程序控制器把電源、CPU、存儲器、I/O系統都集成

  plc結構

  在一個單元內，該單元叫做作基本單元。一個基本單元就是一臺完整的PLC。

  控制點數不符合需要時，可再接擴展單元。整體式結構的特點是非常緊湊、體積小、成本低、安裝方便。

  組合式

  組合式結構的可編程序控制器是把PLC系統的各個組成部分按功能分成

  plc組合

  若干個模塊，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等等。其中各模塊功能比較單一，模塊的種類卻日趨豐富。比如，一些可編程序控制器，除了－些基本的I/O模塊外，還有一些特殊功能模塊，像溫度檢測模塊、位置檢測模塊、PID控制模塊、通訊模塊等等。組合式結構的PLC特點是CPU、輸入、輸出均為獨立的模塊。模塊尺寸統一、安裝整齊、I/O點選型自由、安裝調試、擴展、維修方便。

  疊裝式

  疊裝式結構集整體式結構的緊湊、體積小、安裝方便和組合式結構的I/O點搭配靈話、安裝整齊的優點于一身。它也是由各個單元的組合構成。其特點是CPU自成獨立的基本單元（由CPU和一定的I/O點組成），其它I/O模塊為擴展單元。在安裝時不用基板，僅用電纜進行單元間的聯接，各個單元可以一個個地疊裝。使系統達到配置靈活、體積小巧。

  3詳細介紹編輯

  1．SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業，各種場合中的自動檢測、監測及控制等。S7-200 PLC的強大功能使其無論單機運行，或連成網絡都能實現復雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。

  2．SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型PLC系統，能滿足中等性能要求的應用。各種單獨

  西門子PLC之S7家族

  的模塊之間可進行廣泛組合構成不同要求的系統。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結構，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運算速度；用浮點數運算比較有效地實現了更為復雜的算術運算；一個帶標準用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數賦值；方便的人機界面服務已經集成在S7-300操作系統內，人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面（HMI）從S7-300中取得數據，S7-300按用戶的刷新速度傳送這些數據。S7-300操作系統自動地處理數據的傳送；CPU的智能化的診斷系統連續監控系統的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統事件（例如：超時，模塊更換，等等）；多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術機密，防止未經允許的復制和修改；S7-300 PLC設有操作方式選擇開關，操作方式選擇開關像鑰匙一樣可以拔出，當鑰匙拔出時，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態功能，這使得組態非常容易、簡單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業以太網總線系統；串行通信處理器用來連接點到點的通信系統；多點接口（MPI）集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統。

•  

  1、RS485串口通信第三方設備大部分支持，西門子S7 PLC可以通過選擇自由口通信模式控制串口通信。zui簡單的情況是只用發送指令（XMT）向打印機或者變頻器等第三方設備發送信息。不管任何情況，都必須通過S7 PLC編寫程序實現。當選擇了自由口模式，用戶可以通過發送指令（XMT）、接收指令（RCV）、發送中斷、接收中斷來控制通信口的操作。

  2、PPI通信

  PPI協議是S7-200CPUzui基本的通信方式，通過原來自身的端口（PORT0或PORT1）就可以實現通信，是S7-200 CPU默認的通信方式。 PPI是一種主-從協議通信，主-從站在一個令牌環網中。在CPU內用戶網絡讀寫指令即可，也就是說網絡讀寫指令是運行在PPI協議上的。因此PPI只在主站側編寫程序就可以了，從站的網絡讀寫指令沒有什么意義。

  3、MPI通信 MPI通信是一種比較簡單的通信方式，MPI網絡通信的速率是19.2Kbit/s~12Mbit/s，MPI網絡zui多支持連接32個節點，zui大通信距離為50M。通信距離遠，還可以通過中繼器擴展通信距離，但中繼器也占用節點。 MPI網絡節點通常可以掛S7-200、人機介面、編程設備、智能型ET200S及RS485中繼器等網絡元器件。

  西門子PLC與PLC之間的MPI通信一般有3種通信方式： PROFIBUS-DP現場總線是一種開放式現場總線系統，符合歐洲標準和標準。PROFIBUS-DP通信的結構非常精簡，傳輸速度很高且穩定，非常適合PLC與現場分散的I/O設備之間的通信。

  5、 以太網通信 以太網的核心思想是使用共享的公共傳輸通道，這個思想早在1968年來源于廈威爾大學。 1972年，Metcalfe和David Boggs（兩個都是網絡專家）設置了一套網絡，這套網絡把不同的ALTO計算機連接在一起，同時還連接了EARS激光打印機。這就是世界上*個個人計算機局域網，這個網絡在1973年5月22日運行。Metcalfe在運行這天寫了一段備忘錄，備忘錄的意思是把該網絡改名為以太網（Ethernet），其靈感來自于“電磁輻射是可以通過發光的以太來傳播”這一想法。 1979年，DEC、In和Xerox共同將網絡標準化。 1984年，出現了細電纜以太網產品，后來陸續出現了粗電纜、雙絞線、CATV同軸電纜、光纜及多種媒體的混合以太網產品。 以太網是目前世界上zui流行的拓樸標準之一，具有傳傳播速率高、網絡資源豐富、系統功能強、安裝簡單和使用維護方便等很多優點。
  

  S7-300是模塊化小型PlC系統，能滿足中等性能要求的應用。其模塊化結構設計使得各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合以用于擴展。系統組成*處理單元(CPU)：各種CPU有不同的性能，例如，有的CPU上集成有PROFIBUS—DP通訊接口等。信號模塊(SM)：用于數字量和模擬量輸入／輸出。通訊處理器(CP)：用于連接網絡和點對點連接。功能模塊(FM)：用于高速計數，定位操作(開環或閉環定位)和閉環控制。負載電源模塊(PS)：用于將SIMATICS7—300連接到120／230V交流電源，或24／48／60／110V直流電源。接口模塊(1M)：用于多機架配置時連接主機架(CR)和擴展機架(ER)。S7—300通過分布式的主機架(CR)和3個擴展機架(ER)，可以操作多達32個模塊。運行時無需風扇。SIMATICS7—300適用于通用領域：高電磁兼容性和強抗振動，沖擊性，使其具有zui高的工業環境適應性。功能SIMATICS7—300的大量功能能夠支持和幫助用戶進行編程、啟動和維護，其主要功能如下：高速的指令處理：0．1—0．6u s的指令處理時間在中等到較低的性能要求范圍內開辟了全新的應用領域。浮點數運算：用此功能可以有效地實現更為復雜的算術運算。方便用戶的參數賦值：一個帶標準用戶接口的軟件工具給所有模塊進行參數賦值。人機界面(HMl)：方便的人機界面服務已經集成在S7—300操作系統內、因此人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面(HMl)從S7—300中取得數據，S7-300按用戶的刷新速度傳送這些數據。S7-300操作系統自動地處理數據的傳送。診斷功能：CPU的智能化的診斷系統連續監控系統的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統事件(例如：超時、模塊更換等)。口令保護：多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術機密，防止未經允許的復制和修改，操作方式選擇開關：操作方式選擇開關像鑰匙一樣可以拔出，當鑰匙拔出時，就不能改變操作方式。這樣就防止非法刪除或改寫用戶程序。