•还提供了 25 个适用于宽环境温度范围和中等负荷的 CPU
•具有不同性能等级,满足不同的应用要求。
通信
SIMATIC S7-300-CPU 支持以下通信类型:
•过程通信:
通过总线(AS-Interface、PROFIBUS DP 或 PROFINET)对 I/O 模块进行循环寻址(交换过程映像)。从循环执行层调用过程通讯。
•数据通信:
在自动化系统之间或 HMI 与多个自动化系统之间进行数据交换。数据通信可循环进行,或在发生特定事件时通过块从用户程序调用。
STEP 7的操作界面较为友好,显著地简化了用户的通信功能组态工作。
数据通信
SIMATIC S7-300 支持不同的数据通信机制:
•使用MPI,通过全局数据通信,实现联网CPU之间的数据包循环交换。
•借助通信功能,与其它伙伴完成事件驱动型通信。通过 MPI、PROFIBUS 或 PROFINET 实现网络连接。
全局数据
通过使用“全局数据通信”服务,联网的 CPU 可以相互循环交换数据(较多 8 个 GD 数据包,每个循环各含 22 字节)。据此,可以实现,例如,某个CPU访问另一个CPU的数据、位存储单元和过程图像等信息。只能通过 MPI 进行全局数据交换。组态通过 STEP 7 的 GD 表完成。
通信功能
通过系统内集成的块,可以建立与 S7/C7 伙伴之间的通信服务。
这些服务包括:
•通过 MPI 进行 S7 基本通讯。
•通过 MPI、C 总线、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网进行的 S7 通信。
可以使用 S7-300:- 用作服务器时,使用MPI、C总线和PROFIBUS
- 作为服务器或客户端,通过集成的 PROFINET 接口通讯
通过可加载的块,可以建立与 S5 通信伙伴和西门子设备之间的通信服务。
这些服务包括:
•通过PROFIBUS和工业以太网进行S5兼容通讯
•通过 PROFIBUS 和工业以太网进行的标准通讯(非西门子系统)
与全局数据不同的是,必须建立通信连接才能实现通信功能。
集成到 IT 环境中
通过 SIMATIC S7-300,可以简单地将现代 IT 环境与自动化工程环境相连。使用CP 343-1 Advanced,可以实现以下信息技术功能:
•IP路由;
借助IP访问列表,将IP V4报文以不低于Gigabit的速度转发至受控PROFINET接口。
•Web 服务器;
使用标准浏览器,可以浏览大至30 MB可自由定义的HTML网页;通过FTP处理自己的文件系统中的数据
•标准诊断页;
*额外工具,就可以在工厂内完成插装在安装机架上的所有模块的快速诊断工作。
•电子邮件;
发送直接从用户程序认证的电子邮件。电子邮件客户端设计有通知功能,可以在控制程序中直接通知用户。
•通过 FTP 进行通信;
大多数操作系统平台上都提供了开放协议
•设计有30 MB RAM文件系统,可以用作动态数据的中间存储器。
S7-300 PROFINET CPU 集成有一个 Web 服务器。因此,可以使用标准 Web 浏览器读出 S7-300 站的信息:
•CPU 常规信息
•诊断缓冲区的内容
•变量表
•变量状态
•模块状态
•报警
•有关工业以太网的信息
•PROFINET 节点拓扑
通过用户定义的页面,也可经由该 Web 服务器对 S7-300 CPU 执行写访问。
等时同步模式
使用系统功能“等时同步模式”,可以同步耦合
•分布式信号采集、
•PROFIBUS/PROFINET 信号传输和
•程序执行
适合 PROFIBUS/PROFINET 恒定总线循环时间。
创建自动化解决方案,以恒定间隔时间(恒定总线周期时间)来捕捉并处理输入和输出信号。同时创建一致的部分过程图像。
通过分布式 I/O 的恒定总线周期和同步信号处理,S7-300 确保可精确重复和定义的过程响应时间。
提供了大量支持等时同步模式系统功能的组件,可用来处理运动控制、测量值采集和高速控制等领域内的要求苛刻的任务。
在分布式自动化解决方案中,SIMATIC S7-300 可开辟高速处理运算的重要应用领域,实现较高精度和可重复性。这意味着可在提供较佳且恒定的质量的同时提高产量。
模块的诊断和过程监控
许多SIMATIC S7-300的输入/输出模块具有智能功能:
•监控信号采集(诊断)
•监控来自过程的信号(硬件中断)
诊断
诊断功能可以用来判断模块的信号采集(针对数字量模块)或者模拟量处理(针对模拟模块)是否工作于无故障状态。在诊断分析中,必须区分可参数化和不可参数化的诊断消息:
•可设置参数的诊断消息:
仅当通过适当参数设置启用之后,才会发送诊断消息。
•不可设置参数的诊断消息:
这些消息是自动发送的,即与参数设置无关。
如果某个诊断消息处于激活状态(例如,“无传感器输入”),则该模块会触发一个诊断中断(如果已为该诊断消息设置了参数,则仅在相应的参数设置之后才会触发中断)。CPU 将中断用户程序或低**级任务的处理,并处理相关诊断中断块 (OB 82)。
数字量输入/输出模块
诊断消息
可能的故障原因
无传感器电源
•传感器电源过载
•传感器电源对 M 短路
无外部辅助电压
•模块无电源电压 L+
无内部辅助电压
•模块无电源电压 L+
•内部模块熔断器有故障
熔断器烧断
•内部模块熔断器有故障
模块中的参数不正确
•传输到模块的参数不正确
时间监控功能已经编址(看门狗)
•定期出现高电磁干扰
•模块有故障
EPROM 故障
•定期出现高电磁干扰
•模块有故障
RAM 故障
•定期出现高电磁干扰
•模块有故障
硬件中断丢失
•硬件中断到来的速度**过 CPU 的处理能力
模拟量输入模块
诊断消息
可能的故障原因
无外部负载电压
•模块无负载电压 L+
组态/参数设置错误
•传输到模块的参数不正确
共模错误
•输入 (M-) 和测量电路的参考电位 (MANA) 之间的电位差 UCM 过高
断线
•传感器电路的电阻过高
•模块和传感器之间的线路中断
•通道未切换(断开)
低于量程下限
•输入值低于量程,可能动故障原因是:
- 量程为 4 至 20 mA,1 至 5 伏:
传感器极性接反;
选择了错误测量范围
- 其它测量范围:
选择的量程不正确
**量程上限
•输入值**出过量程值
模拟量输出模块
诊断消息
可能的故障原因
无外部负载电压
•模块无负载电压 L+
组态/参数设置错误
•传输到模块的参数不正确
对 M 短路
•输出过载
•输出 QV 对 MANA 短路
断线
•执行器电阻过高
•模块和执行器之间的线路中断
•通道未使用(断开)
硬件中断
通过硬件中断可以监控过程信号,并且可以触发对信号变化的响应。
•数字量输入模块:
根据具体参数设置,该模块可在信号状态变化的上升沿、下降沿或上升沿和下降沿上为每个通道组触发硬件中断。CPU 将中断用户程序或低**级任务的处理,并处理相关诊断中断块 (OB 40)。信号模块可以每个通道缓冲一个中断。
•模拟量输入模块:
通过设置上限值和下限值,可以定义工作范围。模块将数字化测量值与这些限值进行比较。若测量值违反其中任何一个限值,就会触发硬件中断。CPU 将中断用户程序或低**级任务的处理,并处理相关诊断中断块 (OB 40)。若限值**/低于过量程/欠量程值,则不进行进行比较。
S7-300F
工作模式
S7-300F 的安全功能包含在 CPU 的 F 程序中,并且位于故障安全信号模块之内。
信号模块通过差异分析和测试信号注入来监控输出和输入信号。
通过定期自检、命令测试以及按时间顺序执行的逻辑程序执行检查,CPU 可检查控制器的运行是否正常。此外,通过状态监视 (sign-of-life) 请求,还可以检查 I/O 状况。
若在系统中诊断出故障,则将系统切换到安全状态。
编程
CPU 315F 与安全有关的程序采用 STEP 7 语言的梯形图(LAD)和功能图(FBD)编制。与运行有关的功能范围和数据类型均限于在此处设置。编译时使用特定的格式和参数,可以创建安全相关程序。在单个CPU中,标准程序可以同时与故障安全程序一起运行(共存),无任何限制。
该软件包的另一个组件是F库,配有TUV认可的安全相关功能的编程实例。这些编程实例可以更改,但更改必须再次认证。
S7 F分布式安全选项软件包
编制安全相关的程序段时,必须使用选项软件包“S7 F Distributed Safety”。该软件包含有创建 F 程序所需要的全部功能和块。运行S7 F Distributed Safety必须安装不低于V5.1SP3版的STEP 7。
技术规范
通用技术数据
防护等级
IP20,符合 IEC 60 529
环境温度
•水平安装时
0 到 60 °C
•垂直安装时
0 至 40 °C
相对湿度
10 - 95%,无冷凝,相当于相对湿度 (RH),应力等级 2,符合 IEC 61131 * 2 部分
大气压
1080 ~ 795 hPa(相当于海拔 -1000 ~ + 2000 m)
绝缘
•< 50 V
500 VDC 测试电压
•< 150 V
2500 V DC 测试电压
•< 250 V
4000 V DC 测试电压
电磁兼容性
电磁兼容性指令要求;
抗扰性,依据标准 IEC 61000-6-2
•脉冲形干扰变量
测试依据:
静电放电:IEC 61000-4-2;
突发脉冲:IEC 61000-4-4;
浪涌脉冲: IEC 61000-4-5
•正弦干扰变量
测试依据:
高频辐射符合 IEC 61000-4-3,
高频去耦合符合 IEC 61000-4-6
•射频干扰
干扰辐射:EN 50081-2
根据以下标准进行测试:
根据 EN 55016 进行辐射干扰测试:
A 级限值(测量距离为 10 m
电流电源电磁干扰,EN 55011:
A 级限值,组 1
机械负载
•抗振性
频率范围 10 Hz ≤ f ≤ 58 Hz
•连续:振幅 0.0375 mm
•间歇:振幅 0.75 mm
频率范围 58 Hz ≤ f ≤ 150 Hz
•连续:恒定加速度 0.5 g
•间歇:恒定加速度 1 g
测试标准 IEC 60068-2-6
测试方法:
5 Hz ≤ f ≤ 9 Hz,恒定振幅 3.5 mm,
9 Hz ≤ f ≤150 Hz,恒定加速度 1 g;
振动持续时间:在 X、Y、Z 三个方向上,各 10 次
•抗冲击性
测试标准 IEC 60068-2-27
测试方法:
半正弦波:
冲击强度 15 g(峰值),持续时间 11 ms;
冲击方向:三个相互垂直轴的每个轴的正、负方向上
设计
S7-300
概述
S7-300 自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块,这些模块可进行各种组合。
系统包含下列组件:
•A CPU:
不同的 CPU 可用于不同的性能范围,包括具有集成 I/O 和对应功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和点对点接口的 CPU。
•用于数字量和模拟量输入/输出的信号模块 (SM)。
•用于连接总线和点对点连接的通信处理器 (CP)。
•用于高速计数、定位(开环/闭环)及 PID 控制的功能模块(FM)。
根据具体要求,也可使用下列模块:
•负载电源 (PS) 用于将 SIMATIC S7-300 连接到 120/230 V AC 电源电压。
•接口模块 (IM) 用于连接多层配置中的中央控制器 (CC) 和扩展单元 (EU)。
SIMATIC S7-300 可通过跨 CC 和 3 个 EU 分布的较多 32 个模块来操作。所有模块均在外壳中运行,并且*风扇。
•适合扩展环境条件的 SIPLUS 模块:
适合温度范围 -25 至 +60 °C、较高湿度、冷凝和结霜负荷条件。防直接日晒、雨淋或水溅,在防护等级为 IP20 机柜内使用时,可直接在汽车或室外建筑使用。不需要空气调节的机柜和 IP65 外壳。
设计
S7-300 的简单设计使其功能多样,易于维护:
•安装模块:
只需简单地将模块挂在安装导轨上,转动到位然后锁紧螺钉。
•集成背板总线:
集成的背板总线;背板总线集成在模块上。模块通过总线连接器相连,总线连接器插在外壳的背面。
•模块采用机械编码,更换较为*:
更换模块时,必须拧下模块的固定螺钉。按下闭锁机构,可轻松拔下前连接器。前连接器上的编码装置防止将已接线的连接器错插到其他的模块上。
•现场证明可靠的连接:
对于信号模块,可以使用螺钉型、弹簧型或绝缘刺破型前连接器。
•TOP 连接:
为采用螺钉型接线端子或弹簧型接线端子连接的 1 线 - 3 线连接系统提供预组装接线另外还可直接在信号模块上接线。
•规定的安装深度:
所有的连接和连接器都在模块上的凹槽内,并有前盖保护。因此,所有模块应有明确的安装深度。
•无插槽规则:
信号模块和通信处理器可以不受限制地以任何方式连接。系统可自行组态。
扩展
如果用户需要使用 8 个以上插槽来安装其自动化任务中的信号模块、功能模块或通信处理器模块,则可以将 S7-300(CPU 312 和 CPU 312C 除外)扩展:
•中央控制器和3个扩展机架较多可连接32个模块:
总共可将 3 个扩展装置(EU)连接到中央控制器(CC)。每个 CC/EU 可以连接八个模块。
•通过接口模板连接:
每个 CC / EU 都有自己的接口模块。在中央控制器上它总是被插在 CPU 旁边的插槽中并自动处理与扩展装置的通信。
- 通过 IM 365 进行扩展:
1 个扩展装置较远扩展距离为 1 米;电源电压也通过扩展装置提供。
- 通过 IM 360/361 扩展:
3 个扩展装置, CC 与 EU 之间以及 EU 与 EU 之间的较远距离为 10m。
•物理隔离安装:
对于单独的 CC/EU,也能够以更远的距离安装。两个相邻 CC/EU 或 EU/EU 之间的距离:较大 10 m
•灵活的安装选件:
CC/EU 既可以水平安装,也可以垂直安装。这样可以较大限度满足空间要求。
应用
对于 SIMATIC S7-300,一系列具有不同性能级别的 CPU 可供使用。除标准型 CPU 外,还可以使用紧凑型 CPU。
还提供了 T-CPU 和故障安全 CPU。
提供了以下标准 CPU
•CPU 312,用于小型工厂
•CPU 314,用于对程序量和指令处理速率有额外要求的工厂
•CPU 315-2 DP,用于具有中/大规模的程序量以及使用PROFIBUS DP进行分布式组态的工厂
•CPU 315-2 PN/DP,用于具有中/大规模的程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂,在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
•CPU 317-2 DP,用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP进行分布式组态的工厂
•CPU 317-2 PN/DP,用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂,在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
•CPU 319-3 PN/DP,用于具有较大容量程序量何组网能力以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂,在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
提供有以下紧凑型 CPU:
•CPU 312C,具有集成数字量 I/O 以及集成计数功能的紧凑型 CPU
•CPU 313C,具有集成数字量和模拟量 I/O 的紧凑型 CPU
•CPU 313C-2 PtP,具有集成数字量 I/O 、2个串口和集成计数功能的紧凑型 CPU
•CPU 313C-2 DP,具有集成数字量 I/O 、PROFIBUS DP 接口和集成计数功能的紧凑型 CPU
•CPU 314C-2 PtP,具有集成数字量和模拟量 I/O 、2个串口和集成计数、定位功能的紧凑型 CPU
•CPU 314C-2 DP,具有集成数字量和模拟量 I/O、PROFIBUS DP 接口和集成计数、定位功能的紧凑型 CPU
•CPU 314C-2 PN/DP 带有集成数字量和模拟量 I/O 和集成计数和定位功能的紧凑型 CPU,
可通过 PROFIBUS DP 和 PROFINET IO 实现分布式拓扑;
可在作为 PROFINET 上基于组件的自动化 (CBA) 中的分布式智能设备
提供了以下技术 CPU
•CPU 315T-3 PN/DP 适用于在程序范围和分布式组态方面具有中等/较高要求的装置,这些装置需要采用 PROFIBUS DP 和 PROFINET IO,并且需要对较多 8 个轴执行可调节运动控制。
•CPU 317T-3 PN/DP 适用于在程序范围和分布式组态方面具有较高要求的装置,这些装置需要采用 PROFIBUS DP 和 PROFINET IO,还需要对较多 32 个轴执行可调节运动控制。
•CPU 317TF-3 PN/DP 适用于在程序范围和分布式组态方面具有较高要求的装置,这些装置需要采用 PROFIBUS DP 和 PROFINET IO,需要有安全功能并对较多 32 个轴执行可调节运动控制。
提供有以下故障安全型 CPU:
•CPU 315F-2 DP,用于采用 PROFIBUS DP 进行分布式组态、对程序量有中/高要求的故障安全型工厂
•CPU 315F-2 PN/DP,用于具有中/大规模的程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂,在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
•CPU 317F-2 DP,用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP进行分布式组态的故障安全工厂
•CPU 317F-2 PN/DP,用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂,在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
•CPU 319F-3 PN/DP,用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的故障安全型工厂,在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统