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S7-300F

SIMATIC S7-300F 故障安全自動化系統(tǒng)可使用在對安全要求較高的設備中。其可對立即停車過程進行控制，因此不會對人身、環(huán)境造成損害。

S7-300F 滿足下列安全要求：

• 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)建一個全集成的控制系統(tǒng)，在非安全相關和安全相關任務共存的工廠中使用。使用相同的標準工具對整個工廠進行組態(tài)和編程。

設計

S7-300

一般步驟

S7-300自動化系統(tǒng)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。

一個系統(tǒng)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 和點對點接口的 CPU。
• 用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出的信號模塊 (SM)。
• 用于連接總線和點對點連接的通信處理器 (CP)。
• 用于高速計數(shù)、定位（開環(huán)/閉環(huán)）及 PID 控制的功能模塊（FM）。

根據(jù)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)，用于多層配置時連接中央控制器 (CC) 和擴展裝置 (EU)。
  通過分布式中央控制器 (CC) 和 3 個擴展裝置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多達 32 個模塊。所有模塊均在外殼中運行，并且無需風扇。
• 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(jié)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(nèi)使用時，可直接在汽車或室外建筑使用。不需要空氣調(diào)節(jié)的機柜和 IP65 外殼。

設計

簡單的結(jié)構(gòu)使得 S7-300 使用靈活且易于維護：

• 安裝模塊：
  只需簡單地將模塊掛在安裝導軌上，轉(zhuǎn)動到位然后鎖緊螺釘。
• 集成的背板總線：
  背板總線集成到模塊里。模塊通過總線連接器相連，總線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，必須擰下模塊的固定螺釘。按下閉鎖機構(gòu)，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的連接器錯插到其他的模塊上。
• 現(xiàn)場證明可靠的連接：
  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：
  為采用螺釘型接線端子或彈簧型接線端子連接的 1 線 - 3 線連接系統(tǒng)提供預組裝接線另外還可直接在信號模塊上接線。
• 規(guī)定的安裝深度：
  所有的連接和連接器都在模塊上的凹槽內(nèi)，并有前蓋保護。因此，所有模塊應有明確的安裝深度。
• 無插槽規(guī)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(tǒng)可自行組態(tài)。

擴展

若用戶的自動化任務需要 8 個以上的 SM、FM 或 CP 模塊插槽時，則可對 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）進行擴展：

• 中央控制器和3個擴展機架最多可連接32個模塊：
  總共可將 3 個擴展裝置（EU）連接到中央控制器（CC）。每個 CC/EU 可以連接八個模塊。
• 通過接口模板連接：
  每個 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，并自動處理與擴展裝置的通信。
  • 通過 IM 365 擴展：
    1 個擴展裝置最遠擴展距離為 1 米；電源電壓也通過擴展裝置提供。
  • 通過 IM 360/361 擴展：
    3 個擴展裝置， 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。兩個相鄰 CC/EU 或 EU/EU 之間的距離：長達 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足空間要求。

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

這真是令人難以置信！Andy站在一家市級能源發(fā)展博物館的觀察平臺上。他的鼻子緊貼著全景窗口，目不轉(zhuǎn)睛地注視著其祖父成長生活的城市的場景。“看這個！”他興奮地向他的妻子Jennifer喊道，“在我們面前，我們可以看到過去40年的整個能源發(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(jié)果看起來并非像我所想象的那樣充滿未來感。”Andy的目光掃過整個城市，突然停住了。“我真的無法相信！”他驚叫道，“那座帶有兩個小塔的建筑物一定是我祖父的學校。我從他的照片中看到過。”

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

“這個小機器人看來有神經(jīng)系統(tǒng)。”Andy想道并決定立刻考考這個小金屬人。“在下面我看到了我祖父曾經(jīng)上過的學校。”他說道，“他曾經(jīng)說過，這個學校利用散發(fā)著難聞氣味的油爐供暖，油爐幾乎不可能調(diào)控。盡管有油爐，但是學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(nèi)空氣流通不好，需要始終開著窗戶。”“請?zhí)岢瞿愕膯栴}。”Energon轉(zhuǎn)動著它閃閃發(fā)光的眼睛提醒他。Andy繼續(xù)說道：“我們知道由于能源轉(zhuǎn)換的結(jié)果，德國的建筑物都盡可能提高了能效。但是這個學?？隙]有，因為它看起來還和幾十年前一樣。我沒有看錯吧，對嗎？”

Energon微笑著。“謝謝你提出這個問題。”它說道，“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。通過采用手勢和視點識別功能，多媒體窗可顯示觀眾所指的建筑物。在此，你可以看到關于這棟建筑物的所有能源相關信息。”

Jennifer指著顯示屏問道：“這可能是用于對比顯示學校改造前后的狀況，是嗎？”Energon欣賞地眨眨眼睛，繼續(xù)說道：“你們可以看到，問題已經(jīng)得以解決。憑借光伏模塊、透明的薄膜太陽能窗、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現(xiàn)了能源自足。能源管理系統(tǒng)確保只使用必要的能源。房間內(nèi)配有占用傳感器，根據(jù)使用情況可停用或關閉無人區(qū)域的系統(tǒng)。傳感器還可確保每個房間的溫度、燈光、空氣流通等等是否舒適。在戶外，雨水被收集起來，并通過膜過濾器過濾變成飲用水。所有這些系統(tǒng)攜手工作帶來了高效率，同時不犧牲舒適性。”

“我看到建筑結(jié)構(gòu)幾乎沒有改變。”Andy驚訝地說道。Jennifer同樣興致盎然。“我們在家里也可以這樣做。”她說道，“我覺得我們有節(jié)省能源的余地。”

但是Andy還有一個問題要問這個聰明的小機器人：“他們?nèi)绾问惯@些建筑物的可再生能源使用比例達到80%？”

“每位觀眾都要問相同的問題嗎？”Energon嘟囔道。然而，它是一名職業(yè)的博物館導游，因此它繼續(xù)回答問題。“挑戰(zhàn)主要是保持電網(wǎng)的供需平衡，不管風能和太陽能電力如何波動。這就像拼圖一樣——必要的措施必須*地拼合在一塊。價格隨著供需情況波動。你還必須能夠影響需求。此外，你需要儲能裝置和智能網(wǎng)絡代理，能銷售小型發(fā)電裝置生產(chǎn)的電力并根據(jù)用戶需求調(diào)節(jié)供電量。借助基于互聯(lián)網(wǎng)的電力交易，這整個過程可以實時發(fā)生。”

“當這些小型發(fā)電裝置產(chǎn)生的電力超過了自用需求會怎樣？”Jennifer問道。“終于問了一家專家級的問題！”Energon叫道。“在這種情況下，電價會降低，電動汽車開始充電、制冷裝置開始啟動、泵開始運轉(zhuǎn)、儲能裝置開始儲能等等。在本市的環(huán)路、貨車行駛道路和主要的高速公路都開辟了的電動汽車車道。在這些車道上行駛的貨車可利用車頂上的集電弓采用電動模式，從而節(jié)省能源。如果這還不夠，可通過電解反應將多余的電力轉(zhuǎn)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說道，“規(guī)劃者創(chuàng)建了一套效用非凡的可持續(xù)性能源系統(tǒng)，可幫助對抗氣候變化和節(jié)約資源?？纯串斀竦挠蛢r，這真的是一個非常棒的舉措。”“我們還無法做到*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，“我的關節(jié)經(jīng)常需要一些潤滑油，而這正是這個博物館吸引觀眾的地方！”