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SIMATIC S7-300 是模塊化的微型 PLC 系統，可滿(mǎn)足中、低端的性能要求。

模塊化、無(wú)風(fēng)扇設計、易于實(shí)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(wù)的經(jīng)濟、用戶(hù)友好的解決方案。

SIMATIC S7-300 的應用領(lǐng)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(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

多種性能等級的 CPU，具有用戶(hù)友好功能的全系列模塊，可允許用戶(hù)根據不同的應用選取相應模塊。任務(wù)擴展時(shí)，可通過(guò)使用附加模塊隨時(shí)對控制器進(jìn)行升級。

SIMATIC S7-300 是一個(gè)通用的控制器：

• 具有高電磁兼容性和抗震性，可最大限度地用于工業(yè)領(lǐng)域。

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。
•  

一個(gè)小小的硬件，可確保設備安全地連接至云端，并且經(jīng)濟劃算，適于大眾市場(chǎng)。這對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)很大的進(jìn)步，因為只有確保高度安全，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)才能充分發(fā)揮其潛力。西門(mén)子新研制的數據二極管可以阻止在互聯(lián)網(wǎng)上控制各種系統，這對于關(guān)鍵型基礎設施的運營(yíng)者而言至關(guān)重要。

如火如荼的數字化和網(wǎng)絡(luò )化進(jìn)程，對關(guān)鍵基礎設施的運營(yíng)者提出了新的要求。舉例而言，通過(guò)收集和分析諸如軌道網(wǎng)絡(luò )、電網(wǎng)和生產(chǎn)設施等系統的狀態(tài)數據，來(lái)幫助縮短停機時(shí)間，從未像現在這樣容易。但另一方面，襲擊危險與日俱增，因為軌道交通基礎設施連接至互聯(lián)網(wǎng)甚或云平臺，讓有可乘之機非法訪(fǎng)問(wèn)數據和系統，從而對軌道交通造成嚴重破壞。

硬件助推數字化進(jìn)程

現在，西門(mén)子新推出的一個(gè)硬件為網(wǎng)絡(luò )安全帶來(lái)了各種新的可能性。西門(mén)子的全球研發(fā)部門(mén)——西門(mén)子中央研究院的IT安全專(zhuān)家Martin Wimmer解釋道，“在此之前，不可能以這種形式通過(guò)云平臺來(lái)連接關(guān)鍵基礎設施，并提供新的數字服務(wù)。交通集團與我們合作，研發(fā)出一個(gè)硬件設備，可以既安全又經(jīng)濟可行地實(shí)現這樣的連接。”

大馬德里地區的Chamartín至Torrejón de Velasco鐵路路段：盡管能夠讀取數據并確定信號塔狀態(tài)，但這并不影響網(wǎng)關(guān)和道岔的安全。更重要的是它們不會(huì )受到影響。

這種從新的維度確保安全的銀色小盒子，是一個(gè)數據二極管（數據捕獲單元，簡(jiǎn)稱(chēng)DCU）。它的大小與電腦移動(dòng)硬盤(pán)差不多，雖然它其貌不揚，但卻蘊含無(wú)窮潛力。DCU通過(guò)單向數據通道，安全地將封閉式網(wǎng)絡(luò )連接至存儲介質(zhì)、服務(wù)器或云平臺。Wimmer表示，“這有點(diǎn)像數據單行道。這個(gè)二極管允許我們監測數據流并記錄所有操作。一般而言，不論未經(jīng)授權的人員能否看到數據流，都與目標應用領(lǐng)域的安全無(wú)關(guān)。”以信號塔為例。在本例中，盡管能夠讀取數據并確定系統狀態(tài)，但這并不影響網(wǎng)關(guān)和道岔的安全。由于二極管基于物理原理，數據僅可單向傳輸，因此，不可能從互聯(lián)網(wǎng)接入二極管。這樣，就可以將系統連接至云端。

獲得聯(lián)邦鐵路管理局審批，在比利時(shí)開(kāi)展試點(diǎn)

在數據保密至關(guān)重要的領(lǐng)域，包括政府機關(guān)和，已經(jīng)在使用數據二極管。西門(mén)子交通集團的數據二極管研發(fā)合作負責人Matthias Seifert指出，“然而，這些設備的功能復雜得多，因而價(jià)格更為昂貴。不僅如此，這些系統的供應商用來(lái)證明系統安全性的方法十分復雜。相比之下，DCU的安全性淺顯易懂。”聯(lián)邦鐵路管理局已經(jīng)批準使用新的DCU?，F在，當德國客戶(hù)向西門(mén)子訂購信號塔時(shí)，這個(gè)能夠安全地將它連接至物聯(lián)網(wǎng)的設備就已經(jīng)安裝完畢。Seifert補充道，“我們的DCU比此前市場(chǎng)上的其他同類(lèi)設備的價(jià)格低廉得多。”對于大眾市場(chǎng)產(chǎn)品，這是一個(gè)基本標準。譬如，在比利時(shí)開(kāi)展的試點(diǎn)項目中，一個(gè)鐵路網(wǎng)絡(luò )的運營(yíng)者使用DCU，通過(guò)云連接來(lái)監測軌道電路。

Seifert解釋道，“我們的設備采用物理原理。只要將二極管掛到線(xiàn)路上，就可以監測線(xiàn)路上傳輸的信號。”他解釋道，這是利用線(xiàn)路電感耦合實(shí)現的。他進(jìn)一步解釋說(shuō)：“它是一個(gè)只能讀取不能寫(xiě)入的半導體電子設備。當我把它夾到電纜上時(shí)，我可以讀取電流信息，也就是抽取出1和0。”二極管單向發(fā)送這些數據，在客戶(hù)系統中，它的工作方式類(lèi)似于“以太網(wǎng)分流器”——一種用于監測數據信號但不能更改它們的設備。它沒(méi)有自己的IP地址，第三方找不到它的位置。它具有優(yōu)良的抗沖擊和防振性能，可耐受溫度變化，并且防電磁振蕩，因而非常適于在惡劣環(huán)境中使用，如列車(chē)和工廠(chǎng)等。

記錄數據用于法律用途

Seifert表示安裝也極為簡(jiǎn)便，“可以不為人知地將DCU裝到任何數據傳輸系統上，并連接至由一臺或多臺計算機構成的外部評估系統。拆除或關(guān)閉DCU亦不會(huì )被監測系統檢測出?？蛻?hù)的系統繼續照常工作。”因此，他胸有成竹地說(shuō)，DCU也能被用作所謂的入侵檢測系統（IDS）：用可控方式高效地掃描網(wǎng)絡(luò )以檢測異?；驉阂饣顒?dòng)；和司法記錄系統（JRS）：記錄數據用于法律用途。Wimmer補充道，“取決于我在上游和下游為應用加裝多少設備，它還可以保證數據記錄的完整性和保密性。”

傳統上，注重安全的領(lǐng)里，網(wǎng)絡(luò )采用防火墻甚或所謂的“氣隙隔離”加以保護，這意味著(zhù)它們是*孤立的數據孤島。這兩種解決方案各有缺點(diǎn)。舉例來(lái)講，電站網(wǎng)絡(luò )使用的氣隙隔離不允許向網(wǎng)絡(luò )外部傳輸任何實(shí)時(shí)數據。因此，現有的豐富數據的潛力得不到充分挖掘。而防火墻的缺點(diǎn)則是容易出現配置錯誤和后門(mén)。以具備強大的通訊能力和多種功能的機器為例，必須經(jīng)常檢查并調整防火墻的過(guò)濾規則，因為新的網(wǎng)絡(luò )威脅層出不窮。

DCU是典型的專(zhuān)為交通集團研發(fā)的特定解決方案，結果成為對于西門(mén)子戰略性推進(jìn)數字化轉型至關(guān)重要的、通用型網(wǎng)絡(luò )安全應用的設備。西門(mén)子交通集團*執行官Michael Peter說(shuō)：“多虧數據二極管，用戶(hù)不僅能為實(shí)現安全的智能交通作出貢獻，而且可以推進(jìn)能源和工業(yè)生產(chǎn)的數字化轉型。”