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设计和功能

桌面 CPU 创新

设计

S7-300 可以实现空间节省和模块式组态。除了模块，只需要一条 DIN 安装轨用于固定模块并把它们到位。
这样就实现了坚固而且具有 EMC 兼容性的设计。
随用随建式的背板总线可以通过简单的附加的模块和总线连接器进行扩展。S7-300 系列丰富的产品既可以用于集中扩展，也可用于构建带有 ET 200M 的分布式结构；因此实现了经济的备件控制。

扩展选件

如果自动化任务需要超过 8 个模块，S7-300 的控制器 (CC) 可以使用扩展装置 (EU) 扩展。中心架上多可以有 32 个模块，每个扩展装置上多 8 个。接口模块 (IM) 可以同时处理各个机架之间的通讯。如果工厂覆盖范围很宽，CC/EU 还可以相互间隔较长距离安装（长 10m）。

在单层结构中，这可以实现 256 个 I/O 的组态，在多层结构中多可以达到 1024 个 I/O。在带有 PROFIBUS DP 的分布式组态中，可以有 65536 个 I/O 连接（多 125 个站点，如通过 IM153 连接的 ET200M）。插槽可编址，因此无需插槽规则。

S7-300 模块种类丰富，还可以用在分布式自动化解决方案中。
与 S7-300 具有相同结构的 ET 200M I/O 通过接口模块不仅可以连接到 PROFIBUS 上还可以连接到 PROFINET 上。

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技术数据

CPU 范围

SIMATIC S7-300 的组件

西门子S7-400

SIMATIC S7-400控制器性能强大的解决方案

作为SIMATIC控制器系列的一部分，S7- 400被设计用于制造和自动化领域的解决方案。这个控制器是数据密集型任务，特别是典型工业的选择。高处理速度和高确定性的响应时间能够确保对制造业高速加工中的短机器循环周期。

说明

有一系列从入门级CPU直到高性能CPU，用于配置控制器。所有CPU控制大量结构;多个CPU可以在一个多值计算配置中一起工作以性能。由于CPU的高处理速度和确定性的响应时间，可缩短机器的循环周期。

不同的CPU具有不同性能，例如，工作存储器，地址范围，连接数量和执行时间。十款款的CPU，集成PROFIBUS、PROFINET 总线接口。

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PLC 硬件系统设计

1 ． PLC 型号的选择

在作出系统控制方案的决策之前，要详细了解被控对象的控制要求，从而决定是否选用 PLC 进行控制。

在控制系统逻辑关系较复杂（需要大量中间继电器、时间继电器、计数器等）、工艺流程和产品改型较频繁、需要进行数据处理和信息管理（有数据运算、模拟量的控制、 PID 调节等）、系统要求有较高的可靠性和稳定性、准备实现工厂自动化联网等情况下，使用 PLC 控制是很必要的。

目前，国内外众多的生产厂家提供了多种系列功能各异的 PLC 产品，使用户眼花缭乱、无所适从。所以全面权衡利弊、合理地选择机型才能达到经济实用的目的。一般选择机型要以满足系统功能需要为宗旨，不要盲目贪大求全，以免造成投资和设备资源的浪费。机型的选择可从以下几个方面来考虑。

（ 1 ）对输入 / 输出点的选择

盲目选择点数多的机型会造成一定浪费。

要先弄清除控制系统的 I/O 总点数，再按实际所需总点数的 15 ～ 20 ％留出备用量（为系统的改造等留有余地）后确定所需 PLC 的点数。

另外要注意，一些高密度输入点的模块对同时接通的输入点数有限制，一般同时接通的输入点不得超过总输入点的 60 ％； PLC 每个输出点的驱动能力（ A/ 点）也是有限的，有的 PLC 其每点输出电流的大小还随所加负载电压的不同而异；一般 PLC 的允许输出电流随环境温度的升高而有所降低等。在选型时要考虑这些问题。

PLC 的输出点可分为共点式、分组式和隔离式几种接法。隔离式的各组输出点之间可以采用不同的电压种类和电压等级，但这种 PLC 平均每点的价格较高。如果输出信号之间不需要隔离，则应选择前两种输出方式的 PLC 。

（ 2 ）对存储容量的选择

对用户存储容量只能作粗略的估算。在仅对开关量进行控制的系统中，可以用输入总点数乘 10 字 / 点＋输出总点数乘 5 字 / 点来估算；计数器/ 定时器按（ 3 ～ 5 ）字 / 个估算；有运算处理时按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模拟量输入 / 输出的系统中，可以按每输入 / （或输出）一路模拟量约需（ 80 ～ 100 ）字左右的存储容量来估算；有通信处理时按每个接口 200 字以上的数量粗略估算。后，一般按估算容量的50 ～ 100 ％留有裕量。对缺乏经验的设计者，选择容量时留有裕量要大些。

（ 3 ）对 I/O 响应时间的选择

PLC 的 I/O 响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟（一般在 2 ～ 3 个扫描周期）等。对开关量控制的系统，PLC 和 I/O 响应时间一般都能满足实际工程的要求，可不必考虑 I/O 响应问题。但对模拟量控制的系统、特别是闭环系统就要考虑这个问题。

（ 4 ）根据输出负载的特点选型

不同的负载对 PLC 的输出方式有相应的要求。例如，频繁通断的感性负载，应选择晶体管或晶闸管输出型的，而不应选用继电器输出型的。但继电器输出型的 PLC 有许多优点，如导通压降小，有隔离作用，价格相对较便宜，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，其负载电压灵活（可交流、可直流）且电压等级范围大等。所以动作不频繁的交、直流负载可以选择继电器输出型的 PLC 。

（ 5 ）对在线和离线编程的选择

离线编程示指主机和编程器共用一个 CPU ，通过编程器的方式选择开关来选择 PLC 的编程、监控和运行工作状态。编程状态时， CPU 只为编程器服务，而不对现场进行控制。编程器编程属于这种情况。在线编程是指主机和编程器各有一个 CPU ，主机的 CPU 完成对现场的控制，在每一个扫描周期末尾与编程器通信，编程器把修改的程序发给主机，在下一个扫描周期主机将按新的程序对现场进行控制。计算机辅助编程既能实现离线编程，也能实现在线编程。在线编程需购置计算机，并配置编程软件。采用哪种编程方法应根据需要决定。

（ 6 ）据是否联网通信选型

若 PLC 控制的系统需要联入工厂自动化网络，则 PLC 需要有通信联网功能，即要求 PLC 应具有连接其他 PLC 、上位计算机及 CRT 等的接口。大、中型机都有通信功能，目前大部分小型机也具有通信功能。

应用

• S7- 400尤其适合于加工工业中的数据密集型任务。高处理速度和确定性的响应时间，缩短高速机械制造业设备控制的循环周期。

• S7 - 400用于整体协调各种设备，控制低级别的。这是由高速通讯能力和集成接口来保证的。

• 在S7- 400的许多器件也可用于条件下的SIPLUS版本。

S7-400 的成功应用如下：

• 汽车工业

• 机械设备制造包括定制的机械设备制造

• 仓储

• 建筑工程

• 钢铁行业

• 发电和配电

• 造纸和印刷业

• 木工

• 纺织业

• 制品

• 食品和饮料行业

• 处理工程，例如水和废水处理设施

• 化工和石化

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效益

• 由于采用各种级别的CPU，S7-400可以灵活扩展升级；I/O能力几乎是无限的。

• 强大的CPU允许集成新的功能，无需额外硬件投资，例如处理数据，用户友好的诊断，到更高层次的MES解决方案或通过总线的高速通讯。

• 可以以模块化的构建S7 - 400，有各种用于集中配置和分布式结构的模块，以实现处理备件方面的低成本。

• 在操作中可以修改S7- 400 的分布式I/O配置（在运行中配置）。另外在工作时还可以和模块（热插拔）。这使得很容易扩展或出现故障时替换模块。

• 项目的完整数据存储包括CPU上的符号和注释，简化了服务和。

• 可以将技术和自动化集成到一个单一的S7- 400控制器，可以通过S7- 400的冗余结构设备的可用性。

• S7- 400的许多器件也可用于外部条件SIPLUS版本，例如：扩展温度范围（-25+60°C）和在恶劣/冷凝条件下使用。

• S7- 400的高速背板总线确保集中式I/ O模块的高速通讯。

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设计和功能

模块化

S7 - 400的一个重要特点是它的模块化。S7- 400的高速通讯背板总线和允许直接CPU集成的DP接口，允许多条通讯线路的高性能运行。例如，把一根总线用于HMI通讯和编程任务，一根总线用于高性能运动控制，一根总线用于普通I / O现场总线通讯。
此外，也可以实现另外连接到MES-/ERP或通过SIMATIC IT连接到互联网的需要。根据任务情况，可对S7 – 400进行集中扩展或分布式配置。附加设备和接口模块也可集中用于此目的。在CPU中集成的PROFIBUS或PROFINET接口上也可实现分布式扩展。如果需要，也可以使用通讯处理器（CP）。

设计

设计一个S7 - 400基本上包括机架，电源，和处理单元。它可以以一个模块化的安装和扩展。所有的模块都可以地放置在左侧的电源旁边。S7- 400具有无风扇的坚固设计。模块可以热插拔。一个多层面的模块范围可用于扩展以及具有ET200的分布式拓扑结构的简单配置。
在集中式扩展中，额外安装机架直接连接到控制器。

除了的安装机架，也提供9槽和18槽铝合金安装机架。这些铝机架可以很高地耐受不利条件，紧固耐用，重量轻25％左右。

多值计算

多值计算，也就是在一个S7- 400控制器中的几个CPU的同时操作，为用户提供不同的益处：

• 可通过多值计算共享的S7 - 400的整体性能。例如，在技术复杂的任务中，如开环控制，可以将计算机或通讯分割和分配给不同的CPU每个CPU分配给自己的，用于此目的本地输入/输出。

• 有些任务也可以从每个多值计算中断开，一个CPU处理关键时间的处理任务，另一个处理非关键时间的任务。

在多值计算操作中，所有的CPU的运行行为像一个CPU，也就是说，当一个CPUSTOP状态，其他的也停止。几个CPU的可以通过同步指令选择性地协调调用。此外，CPU之间的数据交换通过高速的全局数据通讯机制。

数据/程序存储器

从精细分级的各种CPU中选择的CPU取决于集成工作存储区的大小。集成装载存储器（RAM）足以中小型企业方案。对于大型程序，通过RAM或FEPROM存储卡增大装载内存（64 KB到64 MB）。

特殊功能

S7- 400 CPU有一些非常有用的特殊功能：

• 从工程工作站通过网络更新固件实现更简单和快速的升级

• 通过一个功能实现额外的写保护（例如没有从PC器件下载到CPU）

• 通过读取存储卡的序列号保护，因此，保证了程序只与特定的存储卡一起运行

集成的路由功能允许在不同总线和网络问数据记录，例如控制级PC可以通过S7 -400控制器与连接在PROFINET或者PROFIBUS接口上的现场设备进行通讯。