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S7-300F

SIMATIC S7-300F 故障安全自動(dòng)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(chē)過(guò)程進(jìn)行控制，因此不會(huì )對人身、環(huán)境造成損害。

S7-300F 滿(mǎn)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(lèi)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(gè)全集成的控制系統，在非安全相關(guān)和安全相關(guān)任務(wù)共存的工廠(chǎng)中使用。使用相同的標準工具對整個(gè)工廠(chǎng)進(jìn)行組態(tài)和編程。

設計

S7-300

一般步驟

S7-300自動(dòng)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(gè)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(diǎn)對點(diǎn)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(xiàn)和點(diǎn)對點(diǎn)連接的通信處理器 (CP)。
• 用于高速計數、定位（開(kāi)環(huán)/閉環(huán)）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(shí)連接中央控制器 (CC) 和擴展裝置 (EU)。
  通過(guò)分布式中央控制器 (CC) 和 3 個(gè)擴展裝置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多達 32 個(gè)模塊。所有模塊均在外殼中運行，并且無(wú)需風(fēng)扇。
• 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(shí)，可直接在汽車(chē)或室外建筑使用。不需要空氣調節的機柜和 IP65 外殼。

設計

簡(jiǎn)單的結構使得 S7-300 使用靈活且易于維護：

• 安裝模塊：
  只需簡(jiǎn)單地將模塊掛在安裝導軌上，轉動(dòng)到位然后鎖緊螺釘。
• 集成的背板總線(xiàn)：
  背板總線(xiàn)集成到模塊里。模塊通過(guò)總線(xiàn)連接器相連，總線(xiàn)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(shí)，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(xiàn)的連接器錯插到其他的模塊上。
• 現場(chǎng)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(xiàn)端子或彈簧型接線(xiàn)端子連接的 1 線(xiàn) - 3 線(xiàn)連接系統提供預組裝接線(xiàn)另外還可直接在信號模塊上接線(xiàn)。
• 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(wú)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(tài)。

擴展

若用戶(hù)的自動(dòng)化任務(wù)需要 8 個(gè)以上的 SM、FM 或 CP 模塊插槽時(shí)，則可對 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）進(jìn)行擴展：

• 中央控制器和3個(gè)擴展機架最多可連接32個(gè)模塊：
  總共可將 3 個(gè)擴展裝置（EU）連接到中央控制器（CC）。每個(gè) CC/EU 可以連接八個(gè)模塊。
• 通過(guò)接口模板連接：
  每個(gè) 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(dòng)處理與擴展裝置的通信。
  • 通過(guò) IM 365 擴展：
    1 個(gè)擴展裝置最遠擴展距離為 1 米；電源電壓也通過(guò)擴展裝置提供。
  • 通過(guò) IM 360/361 擴展：
    3 個(gè)擴展裝置， CC 與 EU 之間以及 EU 與 EU 之間的最遠距離為 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(gè)相鄰 CC/EU 或 EU/EU 之間的距離：長(cháng)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。這樣可以最大限度滿(mǎn)足空間要求。

德國，2050年。在一家能源博物館的觀(guān)察平臺上，兩位外國觀(guān)眾目睹了迄今為止具雄心的能源系統轉換。

這真是令人難以置信！Andy站在一家市級能源發(fā)展博物館的觀(guān)察平臺上。他的鼻子緊貼著(zhù)全景窗口，目不轉睛地注視著(zhù)其祖父成長(cháng)生活的城市的場(chǎng)景。“看這個(gè)！”他興奮地向他的妻子Jennifer喊道，“在我們面前，我們可以看到過(guò)去40年的整個(gè)能源發(fā)展歷史。放棄核能、電網(wǎng)中的可再生能源比例達到80%以及溫室氣體減排80%。但是結果看起來(lái)并非像我所想象的那樣充滿(mǎn)未來(lái)感。”Andy的目光掃過(guò)整個(gè)城市，突然停住了。“我真的無(wú)法相信！”他驚叫道，“那座帶有兩個(gè)小塔的建筑物一定是我祖父的學(xué)校。我從他的照片中看到過(guò)。”

“請不要將鼻子貼在玻璃上。”一個(gè)不悅的聲音突然在身后響起，“這會(huì )在多媒體窗口上留下斑跡。”Andy和Jennifer吃驚地轉過(guò)身來(lái)。站在他們面前的是一個(gè)小機器人，它的外觀(guān)讓Andy想起了老科幻電影。“你是誰(shuí)？”Jennifer問(wèn)這個(gè)小機器人。“我是誰(shuí)，為什么只有我一個(gè)？這是一個(gè)好問(wèn)題。”它回答道，“我的名字叫Energon，我的工作是回答這個(gè)平臺上觀(guān)眾提出的問(wèn)題。如果可以的話(huà)，請僅僅提出關(guān)于能源發(fā)展的問(wèn)題。”

“這個(gè)小機器人看來(lái)有神經(jīng)系統。”Andy想道并決定立刻考考這個(gè)小金屬人。“在下面我看到了我祖父曾經(jīng)上過(guò)的學(xué)校。”他說(shuō)道，“他曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，這個(gè)學(xué)校利用散發(fā)著(zhù)難聞氣味的油爐供暖，油爐幾乎不可能調控。盡管有油爐，但是學(xué)校里卻始終冷颼颼的。因為建筑物的保暖性不佳，而且由于室內空氣流通不好，需要始終開(kāi)著(zhù)窗戶(hù)。”“請提出你的問(wèn)題。”Energon轉動(dòng)著(zhù)它閃閃發(fā)光的眼睛提醒他。Andy繼續說(shuō)道：“我們知道由于能源轉換的結果，德國的建筑物都盡可能提高了能效。但是這個(gè)學(xué)?？隙](méi)有，因為它看起來(lái)還和幾十年前一樣。我沒(méi)有看錯吧，對嗎？”

Energon微笑著(zhù)。“謝謝你提出這個(gè)問(wèn)題。”它說(shuō)道，“但是在我回答之前，讓我看看你指的是哪棟建筑。”Andy指向下面遠處的一棟建筑物。一秒鐘后他大吃一驚。就在他剛才鼻子貼緊玻璃的地方，那所學(xué)校突然矗立在眼前。Energon咯咯地笑了。“這是我們這里的新裝置。通過(guò)采用手勢和視點(diǎn)識別功能，多媒體窗可顯示觀(guān)眾所指的建筑物。在此，你可以看到關(guān)于這棟建筑物的所有能源相關(guān)信息。”

Jennifer指著(zhù)顯示屏問(wèn)道：“這可能是用于對比顯示學(xué)校改造前后的狀況，是嗎？”Energon欣賞地眨眨眼睛，繼續說(shuō)道：“你們可以看到，問(wèn)題已經(jīng)得以解決。憑借光伏模塊、透明的薄膜太陽(yáng)能窗、熱泵、熱電聯(lián)產(chǎn)裝置以及非常好的保溫隔熱性能，如今本市的所有公共建筑以及差不多所有私人建筑都幾乎實(shí)現了能源自足。能源管理系統確保只使用必要的能源。房間內配有占用傳感器，根據使用情況可停用或關(guān)閉無(wú)人區域的系統。傳感器還可確保每個(gè)房間的溫度、燈光、空氣流通等等是否舒適。在戶(hù)外，雨水被收集起來(lái)，并通過(guò)膜過(guò)濾器過(guò)濾變成飲用水。所有這些系統攜手工作帶來(lái)了高效率，同時(shí)不犧牲舒適性。”

“我看到建筑結構幾乎沒(méi)有改變。”Andy驚訝地說(shuō)道。Jennifer同樣興致盎然。“我們在家里也可以這樣做。”她說(shuō)道，“我覺(jué)得我們有節省能源的余地。”

但是Andy還有一個(gè)問(wèn)題要問(wèn)這個(gè)聰明的小機器人：“他們如何使這些建筑物的可再生能源使用比例達到80%？”

“每位觀(guān)眾都要問(wèn)相同的問(wèn)題嗎？”Energon嘟囔道。然而，它是一名職業(yè)的博物館導游，因此它繼續回答問(wèn)題。“挑戰主要是保持電網(wǎng)的供需平衡，不管風(fēng)能和太陽(yáng)能電力如何波動(dòng)。這就像拼圖一樣——必要的措施必須*地拼合在一塊。價(jià)格隨著(zhù)供需情況波動(dòng)。你還必須能夠影響需求。此外，你需要儲能裝置和智能網(wǎng)絡(luò )代理，能銷(xiāo)售小型發(fā)電裝置生產(chǎn)的電力并根據用戶(hù)需求調節供電量。借助基于互聯(lián)網(wǎng)的電力交易，這整個(gè)過(guò)程可以實(shí)時(shí)發(fā)生。”

“當這些小型發(fā)電裝置產(chǎn)生的電力超過(guò)了自用需求會(huì )怎樣？”Jennifer問(wèn)道。“終于問(wèn)了一家專(zhuān)家級的問(wèn)題！”Energon叫道。“在這種情況下，電價(jià)會(huì )降低，電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)始充電、制冷裝置開(kāi)始啟動(dòng)、泵開(kāi)始運轉、儲能裝置開(kāi)始儲能等等。在本市的環(huán)路、貨車(chē)行駛道路和主要的高速公路都開(kāi)辟了的電動(dòng)汽車(chē)車(chē)道。在這些車(chē)道上行駛的貨車(chē)可利用車(chē)頂上的集電弓采用電動(dòng)模式，從而節省能源。如果這還不夠，可通過(guò)電解反應將多余的電力轉化為氫氣——一種非常好的儲能介質(zhì)。我們可將這種氫氣儲存在天然氣網(wǎng)絡(luò )中，并將其用于供暖、在燃氣輪機中發(fā)電或用于燃料電池汽車(chē)中。”

“哇噢，這些措施真的像一塊拼圖一樣，嚴絲合縫地拼合在一起。”Andy說(shuō)道，“規劃者創(chuàng )建了一套效用非凡的可持續性能源系統，可幫助對抗氣候變化和節約資源?？纯串斀竦挠蛢r(jià)，這真的是一個(gè)非常棒的舉措。”“我們還無(wú)法做到*不用石油。”Energon指出，“我們可能不再燃燒石油，但是許多塑料制品仍源自石油。就我而言……”它夸張地停頓了一下并幾乎和人一樣地咧嘴笑了，“我的關(guān)節經(jīng)常需要一些潤滑油，而這正是這個(gè)博物館吸引觀(guān)眾的地方！”