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通過(guò) PROFINET IO 進(jìn)行過(guò)程通信

SIMATIC S7-300 通過(guò)通信處理器或通過(guò)配備集成 PROFINET 接口的 CPU 連接到 PROFINET IO 總線(xiàn)系統。通過(guò)帶有 PROFIBUS 接口的 CPU,可構建一個(gè)高速的分布式自動(dòng)化系統，并且使得操作大大簡(jiǎn)化。

從用戶(hù)的角度來(lái)看，PROFINET IO 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒(méi)有區別（相同的組態(tài)，編址及編程）。

可將下列設備作為 IO 控制器進(jìn)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(jìn)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(chǎng)設備

通過(guò) AS-Interface 進(jìn)行過(guò)程通信

S7-300 所配備的通信處理器 (CP 342-2) 適用于通過(guò) AS-Interface 總線(xiàn)連接現場(chǎng)設備（AS-Interface 從站）。

更多信息，請參見(jiàn)通信處理器。

通過(guò) CP 或集成接口（點(diǎn)對點(diǎn)）進(jìn)行數據通信

通過(guò) 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(jīng)濟有效地建立點(diǎn)到點(diǎn)連接。有三種物理傳輸介質(zhì)支持不同的通信協(xié)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(dòng)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(diǎn)接口 (MPI) 進(jìn)行數據通信

MPI（多點(diǎn)接口）是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通信接口。它可用于簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò )任務(wù)。

• MPI 可以同時(shí)連接多個(gè)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”服務(wù)可以在聯(lián)網(wǎng)的 CPU 間周期性地進(jìn)行數據交換。 一個(gè) S7-300 CPU 可與多達 4 個(gè)數據包交換數據，每個(gè)數據包含有 22 字節數據，可同時(shí)有 16 個(gè) CPU 參與數據交換（使用 STEP 7 V4.x）。
  例如，可以允許一個(gè) CPU 訪(fǎng)問(wèn)另一個(gè) CPU 的輸入/輸出。只可通過(guò) MPI 接口進(jìn)行全局數據通信。
• 內部通信總線(xiàn)(C-bus)：
  CPU 的 MPI 直接連接到 S7-300 的 C 總線(xiàn)。因此，可以通過(guò) MPI 從編程器直接找到與 C 總線(xiàn)連接的 FM/CP 模塊的地址。
• 功能強大的通信技術(shù)：
  • 多達 32 個(gè) MPI 節點(diǎn)。
  • 使用 SIMATIC S7-300/-400 的 S7 基本通信的每個(gè) CPU 有多個(gè)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(gè) CPU 有多個(gè)通信接口。
  • 數據傳輸速率 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s
• 靈活的組態(tài)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(xiàn)電纜、總線(xiàn)連接器和 RS 485 中繼器。使用這些組件，可以根據需求實(shí)現設計的化調整。例如，任意兩個(gè)MPI節點(diǎn)之間最多可以開(kāi)啟10個(gè)中繼器，以橋接更大的距離。

在城市地區采取有效的減排舉措能夠對環(huán)境產(chǎn)生深遠的影響。最近，一項以慕尼黑市為對象的研究表明：一個(gè)特大都市可以在短短二三十年內，實(shí)現幾乎為零的碳排放。其所需的大多數技術(shù)已經(jīng)問(wèn)世，若將這些技術(shù)付諸實(shí)施可以節省許多金錢(qián)。

許多人都愿意在城市居住。城市里有就業(yè)機會(huì )、多姿多彩的文化生活以及各式各樣的休閑娛樂(lè )活動(dòng)。巴伐利亞州州府慕尼黑正是這樣一座城市。生活在這里的人們只要一趟短途旅行就能去阿爾卑斯山登山或滑雪，享受迷人的湖光山色，或者驅車(chē)前往意大利和地中海游玩。無(wú)怪乎慕尼黑是德國為數不多的幾座將在今后幾十年保持經(jīng)濟增長(cháng)的城市之一。但是，盡管能在德國經(jīng)濟不景氣的大形勢下獨善其身，慕尼黑仍未擺脫朝著(zhù)日益膨脹的大都會(huì )區發(fā)展的命運。

在新興工業(yè)化國家和發(fā)展中國家，人們紛紛涌向城市，尋求工作和受教育機會(huì )，希望過(guò)上更加美好的生活。去年，這個(gè)趨勢到達了一個(gè)分水嶺。2008年，有史以來(lái)*次，全球一半的人口居住在城市。預計到2050年，這個(gè)數字將增至70%。這將導致城市大幅擴張，消耗資源，污染環(huán)境。

盡管大都會(huì )區的面積僅占地球表面的百分之一，但其消耗的能源占全球能源消耗總量的75%，所排放的以二氧化碳為主的溫室氣體占全球總排放量的80%。照這樣下去，這些城市將自釀苦果。專(zhuān)家預計，氣候變化將對城市造成嚴重影響。例如，上海很有可能遭受強烈的暴風(fēng)雨。而德國聯(lián)邦環(huán)境署預測，到本世紀末，慕尼黑每年的高溫天氣以及如熱帶般酷熱的夜晚的數量將大幅增加。

有沒(méi)有關(guān)于城市的好消息？當然有。城市雖然是造成氣候變化的最大元兇，但同時(shí)，人口集中的大城市也為解決其造成的問(wèn)題提供了很好的機會(huì )，因為在這里，氣候保護的關(guān)鍵措施將產(chǎn)生最大的影響。因而，世界各地的大都會(huì )區具有*的有利條件，可以*實(shí)現更加環(huán)保的生活方式和商業(yè)模式。

一座現代化城市怎樣才能在人口不斷增長(cháng)的情況下減少碳排放，而不會(huì )降低人們的生活水平或使經(jīng)濟增長(cháng)減速？德國伍珀塔爾（Wuppertal）氣候、環(huán)境、能源研究所在西門(mén)子的支持下探索了這個(gè)問(wèn)題的答案。研究報告《慕尼黑——通往無(wú)碳未來(lái)之路》細致深入地審視了從現在到2058年，這座城市可以通過(guò)哪些舉措，最大限度地降低其對環(huán)境的影響。這項研究的結論是，一座像慕尼黑這樣的城市可以轉變?yōu)閹缀趿闾寂欧诺牡貐^。這份報告指出，這樣的結果需要市政當局、電力企業(yè)和城市居民之間的密切合作——明確承諾應用從節能冰箱到發(fā)電廠(chǎng)的高能效技術(shù)，以及投資如風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能和地熱能這樣的可再生能源的更廣泛應用的普遍意愿。

將二氧化碳排放減少80%至90%。這份研究報告描繪了慕尼黑兩個(gè)可能的遠景。“理想遠景”對無(wú)碳未來(lái)充滿(mǎn)信心，認為按報告中考慮的因素，這一目標將在在50年內或多或少的實(shí)現。

另一個(gè)遠景，即“過(guò)渡遠景”，則在一定程度上更為保守。例如，研究認為，在這一遠景下，需求增長(cháng)將抵消發(fā)電效率的提高，個(gè)人交通方式也將基本保持當前的狀況。不過(guò)，不論在哪個(gè)遠景下，結果都將是顯著(zhù)的。在樂(lè )觀(guān)的理想遠景下，研究認為，通過(guò)實(shí)施全面的高能效措施，到本世紀中葉，每位居民的平均二氧化碳排放量將減少90%左右，減至750公斤/年。

另一方面，在較為保守的過(guò)渡遠景下，平均二氧化碳排放量將減少將近80%，減至1.3公噸。相比之下，根據政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì )（IPCC）2007年發(fā)布的《世界氣候報告》，歐盟各國的環(huán)境部部長(cháng)設立的全球溫室氣體減排目標僅為50%以上，平均每人不到2公噸。慕尼黑的兩個(gè)未來(lái)遠景都令這個(gè)目標相形見(jiàn)絀。

這項以慕尼黑為對象的研究細致深入地分析了哪些措施能夠最大限度地實(shí)現二氧化碳減排，以及這些措施的經(jīng)濟可行性。在慕尼黑，將近一半的二氧化碳排放是來(lái)自為住宅和建筑物供暖所消耗的能源。因此，改善屋頂、幕墻和地下室的隔熱性能可以大大減少排放，我們也沒(méi)有必要在這方面精打細算。實(shí)際上，這項研究假定將對慕尼黑現有的房屋進(jìn)行改造，使之符合被動(dòng)式節能房屋標準，并且未來(lái)修建的所有房屋也將符合這個(gè)標準。包括采用的隔熱材料和真空隔熱窗，以及在將廢氣排出屋外之前，回收至可以利用其殘余熱量的通風(fēng)系統。

這項研究發(fā)現，通過(guò)采取上述措施，可以將現有建筑物的供暖需求從當前的每年每平方米200度（kWh/m2a）左右降至25到35 kWh/m2之間，而新建房屋的供暖需求將僅為10到20 kWh/m2a。

與此同時(shí)，新建樓宇將配備太陽(yáng)能系統，其中大部分都能自主滿(mǎn)足其余的電力需求，甚至還能將多余的電力輸送至電網(wǎng)。為確保在今后50年內將大多數建筑物的能效提高至必需的水平，此類(lèi)改造的實(shí)施速度必須從當前的每年改造0.5%提高至2.0%。這就意味著(zhù)，每年實(shí)施此類(lèi)能效改進(jìn)措施的房屋數量必須是當前的四倍。

在50年的時(shí)間內對一座像慕尼黑這樣的城市實(shí)施提高能效的全盤(pán)改造似乎困難重重。但這樣做是值得的。盡管相比于執行2007年頒布的《節能法》的要求，建設符合被動(dòng)式節能房屋標準的房屋的成本更高，在整個(gè)慕尼黑市實(shí)施此類(lèi)改造和新建房屋所需的額外成本約為130億歐元，相當于每位居民每年多花200歐元左右——差不多是年均燃氣費的三分之一。然而，到2058年，這些舉措每年將節省16億至26億歐元的能源成本，相當于每年每位居民節省1,200至2,000歐元，足以抵消這筆額外的投資。這份研究報告稱(chēng)，到2058年，按照被動(dòng)式節能房屋標準改造現有房屋和新建房屋，將節省300多億歐元的能源費用。此外，其他節能領(lǐng)域也是這種情況。這項研究得出的結論是，一般而言，旨在提高能效的舉措將在其整個(gè)使用壽命期間收回成本。

家庭用電。當然，僅僅隔熱是不夠的。要實(shí)現二氧化碳*，還必須采取更多措施。熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）系統也有助于削減溫室氣體排放。這種供暖系統的能效特別高，因為其所用初級燃料中所蘊含能量的90%都能被利用。慕尼黑未來(lái)可能出現的兩種遠景都假定，集中供暖的使用率將從20%增至60%。這并非不切實(shí)際的建議。例如，在哥本哈根，大約70%的家庭采用集中供暖。

旨在削減二氧化碳排放的其他措施包括使用節能家電和照明器具，以及使用可再生能源和低碳能源，如光伏系統、太陽(yáng)能熱水器和地熱系統等。這項研究假定將越來(lái)越多地采用分布式發(fā)電。例如，由熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電廠(chǎng)為城市的各個(gè)區域提供電力和供暖，或由微型熱電聯(lián)產(chǎn)裝置為獨立建筑物中的住戶(hù)提供電力和供暖。

這份研究報告指出，如果能夠嚴格采取一切節電措施，從停車(chē)信號燈到滾筒烘干機，可再生能源將能滿(mǎn)足一座像慕尼黑這樣的城市的大部分用電需求。這項研究假定，慕尼黑將繼續采用當地以及德國其他地區和國外的大型發(fā)電廠(chǎng)提供的電力。這些電力主要來(lái)自北歐的海上和陸上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，或者歐洲南部或北非的太陽(yáng)能發(fā)電廠(chǎng)，通過(guò)低損耗的HVDC傳輸線(xiàn)路輸送至歐洲中部城市。還有一部分電力來(lái)自配備了碳捕集和封存系統的低碳發(fā)電廠(chǎng)。

汽車(chē)也是節能高手。這項研究探討的一個(gè)最令人注目的變化是大量改用電動(dòng)汽車(chē)。到本世紀中葉，很有可能慕尼黑地區內的交通大部分都是采用電動(dòng)汽車(chē)。長(cháng)途旅行則可能仍然采用混合動(dòng)力汽車(chē)，或高能效柴油或汽油汽車(chē)。在慕尼黑地區行駛的這些為數眾多的電動(dòng)汽車(chē)，有助于調節發(fā)電量隨天氣情況和時(shí)間而變化的太陽(yáng)能或風(fēng)電的波動(dòng)。電力充足（因而十分便宜）時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)的電池將充當中間存儲系統。而當用電需求很高（并且是峰時(shí)電價(jià)）時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)可以將存儲的部分電力饋回電網(wǎng)。

與此同時(shí)，更好的城市規劃有助于減少慕尼黑地區的交通流量，從而減少交通產(chǎn)生的二氧化碳排放。慕尼黑的兩種遠景都假定交通需求將會(huì )減少。比起在只有坐汽車(chē)才能到的新開(kāi)發(fā)地段修建大型購物中心，這項研究更傾向于建設住宅、工作場(chǎng)所和商店彼此鄰近的城市社區。這樣，許多時(shí)候，出行只需要走路或騎自行車(chē)。同樣地，研究人員認為應該使公共交通變得更加舒適，以吸引更多人選擇這種出行方式。

除將慕尼黑作為一個(gè)整體進(jìn)行分析之外，這項研究還提出了一個(gè)詳細計劃，在慕尼黑周邊的一個(gè)既有舊住宅又有新建住宅的實(shí)際社區內提高能效。研究人員得出的結論是，可以在30年期限內，創(chuàng )建一個(gè)低碳社區。此外，研究人員稱(chēng)，因供熱需求減少而節省的能源費用，將抵消按照被動(dòng)式節能房屋標準改造現有建筑物和新建住宅所需的費用。這筆節省下來(lái)的費用足以建設一個(gè)采用地熱能源的無(wú)碳社區供暖系統。換句話(huà)說(shuō)，投資建設無(wú)碳供暖系統不僅能大幅降低排放，而且每年可以為這個(gè)社區平均節省400萬(wàn)至650萬(wàn)歐元。

必須牢記的是，個(gè)人和企業(yè)也有能力對提高能效做出貢獻，因為許多時(shí)候，正是他們必須在傳統技術(shù)與能效更高但初始投資更加昂貴的替代技術(shù)之間做出選擇。修建房屋、家用電器和工業(yè)電機都是這樣。不過(guò)，這項研究強調，這往往只涉及行為轉變，而不會(huì )降低生活質(zhì)量。常常是高昂的成本讓大眾遲遲不肯轉度，使低能耗技術(shù)難以普及。通常這又是因為消費者未能認識到節能產(chǎn)品在其整個(gè)使用壽命期間所能節省的能源費用。然而，經(jīng)驗清楚地表明，通過(guò)適當的融資支持和激勵措施以及針對性的信息宣傳活動(dòng)，可以將人們的行為向正確的方向引導。因此，這項研究得出的結論是，只有在經(jīng)濟上可取的高能效技術(shù)才具有吸引力。大多數時(shí)候都是這種情況。