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S7-300F

SIMATIC S7-300F 故障安全自動(dòng)化系統(tǒng)可使用在對(duì)安全要求較高的設(shè)備中。其可對(duì)立即停車過程進(jìn)行控制，因此不會(huì)對(duì)人身、環(huán)境造成損害。

S7-300F 滿足下列安全要求：

• 要求等級(jí) AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等級(jí) SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508
• 類別 1 - 4 符合 EN 954-1

另外，標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)，在非安全相關(guān)和安全相關(guān)任務(wù)共存的工廠中使用。使用相同的標(biāo)準(zhǔn)工具對(duì)整個(gè)工廠進(jìn)行組態(tài)和編程。

設(shè)計(jì)

S7-300

一般步驟

S7-300自動(dòng)化系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)。它擁有豐富的模塊，且這些模塊均可以獨(dú)立地組合使用。

一個(gè)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(duì)應(yīng)功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口的 CPU。
• 用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出的信號(hào)模塊 (SM)。
• 用于連接總線和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的通信處理器 (CP)。
• 用于高速計(jì)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(fù)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(kuò)展裝置 (EU)。
  通過分布式中央控制器 (CC) 和 3 個(gè)擴(kuò)展裝置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多達(dá) 32 個(gè)模塊。所有模塊均在外殼中運(yùn)行，并且無(wú)需風(fēng)扇。
• SIPLUS 模塊可用于擴(kuò)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(hù)等級(jí)為 IP20 機(jī)柜內(nèi)使用時(shí)，可直接在汽車或室外建筑使用。不需要空氣調(diào)節(jié)的機(jī)柜和 IP65 外殼。

設(shè)計(jì)

簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)使得 S7-300 使用靈活且易于維護(hù)：

• 安裝模塊：
  只需簡(jiǎn)單地將模塊掛在安裝導(dǎo)軌上，轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)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(jī)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(cuò)插到其他的模塊上。
• 現(xiàn)場(chǎng)證明可靠的連接：
  對(duì)于信號(hào)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(yù)組裝接線另外還可直接在信號(hào)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(hù)。因此，所有模塊應(yīng)有明確的安裝深度。
• 無(wú)插槽規(guī)則:
  信號(hào)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(kuò)展

若用戶的自動(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(duì) S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）進(jìn)行擴(kuò)展：

• 中央控制器和3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架最多可連接32個(gè)模塊：
  總共可將 3 個(gè)擴(kuò)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(kuò)展裝置的通信。
  • 通過 IM 365 擴(kuò)展：
    1 個(gè)擴(kuò)展裝置最遠(yuǎn)擴(kuò)展距離為 1 米；電源電壓也通過擴(kuò)展裝置提供。
  • 通過 IM 360/361 擴(kuò)展：
    3 個(gè)擴(kuò)展裝置， CC 與 EU 之間以及 EU 與 EU 之間的最遠(yuǎn)距離為 10m。
• 單獨(dú)安裝：
  對(duì)于單獨(dú)的 CC/EU，也能夠以更遠(yuǎn)的距離安裝。兩個(gè)相鄰 CC/EU 或 EU/EU 之間的距離：長(zhǎng)達(dá) 10m。
• 靈活的安裝選項(xiàng)：
  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(guó)，2050年。在一家能源博物館的觀察平臺(tái)上，兩位外國(guó)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(jí)能源發(fā)展博物館的觀察平臺(tái)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(zhǎng)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(dá)到80%以及溫室氣體減排80%。但是結(jié)果看起來(lái)并非像我所想象的那樣充滿未來(lái)感。”Andy的目光掃過整個(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。”

“請(qǐng)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(zhuǎn)過身來(lái)。站在他們面前的是一個(gè)小機(jī)器人，它的外觀讓Andy想起了老科幻電影。“你是誰(shuí)？”Jennifer問這個(gè)小機(jī)器人。“我是誰(shuí)，為什么只有我一個(gè)？這是一個(gè)好問題。”它回答道，“我的名字叫Energon，我的工作是回答這個(gè)平臺(tái)上觀眾提出的問題。如果可以的話，請(qǐng)僅僅提出關(guān)于能源發(fā)展的問題。”

“這個(gè)小機(jī)器人看來(lái)有神經(jīng)系統(tǒng)。”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)上過的學(xué)校。”他說道，“他曾經(jīng)說過，這個(gè)學(xué)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(xué)校里卻始終冷颼颼的。因?yàn)榻ㄖ锏谋Ｅ圆患?，而且由于室?nèi)空氣流通不好，需要始終開著窗戶。”“請(qǐng)?zhí)岢瞿愕膯栴}。”Energon轉(zhuǎn)動(dòng)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(guó)的建筑物都盡可能提高了能效。但是這個(gè)學(xué)?？隙]有，因?yàn)樗雌饋?lái)還和幾十年前一樣。我沒有看錯(cuò)吧，對(duì)嗎？”

Energon微笑著。“謝謝你提出這個(gè)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(yuǎn)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。通過采用手勢(shì)和視點(diǎn)識(shí)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(guān)于這棟建筑物的所有能源相關(guān)信息。”

Jennifer指著顯示屏問道：“這可能是用于對(duì)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(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(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(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(guān)閉無(wú)人區(qū)域的系統(tǒng)。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。在戶外，雨水被收集起來(lái)，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(lái)了高效率，同時(shí)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?cè)诩依镆部梢赃@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(gè)問題要問這個(gè)聰明的小機(jī)器人：“他們?nèi)绾问惯@些建筑物的可再生能源使用比例達(dá)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(dǎo)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(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)格隨著供需情況波動(dòng)。你還必須能夠影響需求。此外，你需要儲(chǔ)能裝置和智能網(wǎng)絡(luò)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(gè)過程可以實(shí)時(shí)發(fā)生。”

“當(dāng)這些小型發(fā)電裝置產(chǎn)生的電力超過了自用需求會(huì)怎樣？”Jennifer問道。“終于問了一家專家級(jí)的問題！”Energon叫道。“在這種情況下，電價(jià)會(huì)降低，電動(dòng)汽車開始充電、制冷裝置開始啟動(dòng)、泵開始運(yùn)轉(zhuǎn)、儲(chǔ)能裝置開始儲(chǔ)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(dòng)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(dòng)模式，從而節(jié)省能源。如果這還不夠，可通過電解反應(yīng)將多余的電力轉(zhuǎn)化為氫氣——一種非常好的儲(chǔ)能介質(zhì)。我們可將這種氫氣儲(chǔ)存在天然氣網(wǎng)絡(luò)中，并將其用于供暖、在燃?xì)廨啓C(jī)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(yán)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(duì)抗氣候變化和節(jié)約資源?？纯串?dāng)今的油價(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(jié)經(jīng)常需要一些潤(rùn)滑油，而這正是這個(gè)博物館吸引觀眾的地方！”