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概述

• 22個不同的CPU:
  • 7種標準型CPU(CPU 312,CPU 314,CPU 315-2 DP,CPU 315-2 PN/DP,CPU 317-2 DP,CPU 317-2 PN/DP,CPU 319-3 PN/DP)
  • 6 個緊湊型 CPU（帶有集成技術功能和 I/O）（CPU 312C、CPU 313C、CPU 313C-2 PtP、CPU 313C-2 DP、CPU 314C-2 PtP、CPU 314C-2 DP、 CPU 314C-2 PN/DP）
  • 5 個故障安全型 CPU（CPU 315F-2 DP、CPU 315F-2 PN/DP、CPU 317F-2 DP、CPU 317F-2 PN/DP、CPU 319F-3 PN/DP）
  • 3技術型CPU(CPU 315T-3 PN/DP,CPU 317T-3 PN/DP,CPU 317TF-3 PN/DP)
• 還提供了 25 個適用于寬環境溫度范圍和中等負荷的 CPU
• 具有不同性能等級，滿足不同的應用要求。

應用

各種性能級別的 CPU 可用于 SIMATIC S7-300。除標準型 CPU 外，還可以使用緊湊型 CPU。
還提供了 T-CPU 和故障安全 CPU。

提供了以下標準 CPU

• CPU 312，用于小型工廠
• CPU 314，用于對程序量和指令處理速率有額外要求的工廠
• CPU 315-2 DP，用于具有中/大規模的程序量以及使用PROFIBUS DP進行分布式組態的工廠
• CPU 315-2 PN/DP，用于具有中/大規模的程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進行分布式組態的工廠，在PROFInet上實現基于組件的自動化中實現分布式智能系統
• CPU 317-2 DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP進行分布式組態的工廠
• CPU 317-2 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進行分布式組態的工廠，在PROFInet上實現基于組件的自動化中實現分布式智能系統
• CPU 319-3 PN/DP，用于具有極大容量程序量何組網能力以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進行分布式組態的工廠，在PROFInet上實現基于組件的自動化中實現分布式智能系統

提供有以下緊湊型 CPU：

• CPU 312C，具有集成數字量 I/O 以及集成計數功能的緊湊型 CPU
• CPU 313C，具有集成數字量和模擬量 I/O 的緊湊型 CPU
• CPU 313C-2 PtP，具有集成數字量 I/O 、2個串口和集成計數功能的緊湊型 CPU
• CPU 313C-2 DP，具有集成數字量 I/O 、PROFIBUS DP 接口和集成計數功能的緊湊型 CPU
• CPU 314C-2 PtP，具有集成數字量和模擬量 I/O 、2個串口和集成計數、定位功能的緊湊型 CPU
• CPU 314C-2 DP，具有集成數字量和模擬量 I/O、PROFIBUS DP 接口和集成計數、定位功能的緊湊型 CPU
• CPU 314C-2 PN/DP 帶有集成數字量和模擬量 I/O 和集成計數和定位功能的緊湊型 CPU，
  可通過 PROFIBUS DP 和 PROFINET IO 實現分布式拓撲；
  可在作為 PROFINET 上基于組件的自動化 (CBA) 中的分布式智能設備

提供了以下技術 CPU

• CPU 315T-3 PN/DP 適用于在程序范圍和分布式組態方面具有中等/較高要求的裝置，這些裝置需要采用 PROFIBUS DP 和 PROFINET IO，并且需要對最多 8 個軸執行可調節運動控制。
• CPU 317T-3 PN/DP 適用于在程序范圍和分布式組態方面具有較高要求的裝置，這些裝置需要采用 PROFIBUS DP 和 PROFINET IO，還需要對最多 32 個軸執行可調節運動控制。
• CPU 317TF-3 PN/DP 適用于在程序范圍和分布式組態方面具有較高要求的裝置，這些裝置需要采用 PROFIBUS DP 和 PROFINET IO，需要有安全功能并對最多 32 個軸執行可調節運動控制。

提供有以下故障安全型 CPU：

• CPU 315F-2 DP，用于采用 PROFIBUS DP 進行分布式組態、對程序量有中/高要求的故障安全型工廠
• CPU 315F-2 PN/DP，用于具有中/大規模的程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進行分布式組態的工廠，在PROFInet上實現基于組件的自動化中實現分布式智能系統
• CPU 317F-2 DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP進行分布式組態的故障安全工廠
• CPU 317F-2 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進行分布式組態的工廠，在PROFInet上實現基于組件的自動化中實現分布式智能系統
• CPU 319F-3 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進行分布式組態的故障安全型工廠，在PROFInet上實現基于組件的自動化中實現分布式智能系統

設計

所有 CPU 均具有堅固、緊湊的塑料機殼。在前面板上的部件有：

• 狀態和故障 LED
• 模式選擇開關
• MPI 端口

CPU 還具有以下配置：

• SIMATIC 微型存儲卡（MMC 卡）插槽；
  MMC 卡替代集成的裝載存儲器，因此是操作*品。
• 使用前連接器連接到集成的 I/O 端口（僅限緊湊型 CPU）
• 連接 PROFIBUS 總線(僅限于DP型CPU)
• RS 422/485 的連接（僅 PtP CPU）
• 連接 PROFINET(僅限于PN型CPU)

功能

SIMATIC S7-300 CPU 具有高性能、所需空間小以及最小的維護成本，因此提高了性價比。

• 高處理速度；
  例如，在 CPU 315-2 DP 中，位運算時，0.05 µs；浮點運算時，0.45 µs，
  在 CPU 319-3 PN/DP 中，位運算時，0.004 µs；浮點運算時，0.04 µs
• 擴展數量
• 作為裝載存儲器的 SIMATIC 微型存儲卡（MMC）：
  可在微型存儲卡中存儲一個完整的項目，包括符號和注釋。RUN 模式下也可以進行讀/寫操作。這樣可以降低服務成本
• 無需電池即可在 MMC 上備份 RAM 數據

編程

使用STEP7中的 LAD、FBD STL 對 CPU 進行編程。可以使用下列編程工具：STEP 7 Basis 和 STEP 7 Professional。

可以運行 CPU 314 的工程與組態工具（例如，S7-GRAPH、S7-HiGraph、SCL、CFC 或 SFC）。

標準型CPU

對標準型 CPU 進行編程時需要 STEP 7 V5.2+SP1 以上的軟件。

緊湊型 CPU

對緊湊型 CPU 進行編程時需要 STEP 7 V5.3+SP2 以上的軟件。老版本的STEP 7需要升級。

重塑節能理念

節能增效是當今時代的要求。這不僅有助于遏制氣候變化，而且對于保持經濟競爭力也至關重要——能源成本高昂的國家和所謂的能源綠洲，概莫能外。

阿拉伯聯合酋長國擁有豐饒的天然氣和石油資源，可謂名副其實的能源金礦。盡管如此，這個國家仍然傾注巨資于可持續發展。其中一個項目以其宏大的目標而尤為引人矚目：在阿布扎比建造一個零碳的、與環境和諧共存的城市居住區。盡管計劃數度變更，施工屢屢延誤，Masdar City依然有望在幾年內竣工。自2014年1月起，這座城市的一棟建筑物已經在這片沙漠中向世人預示了環境友好的高能效生活方式——這就是西門子中東新總部大廈。憑借杰出的能效，這棟建筑物已獲得LEED白金認證。

西門子基礎設施與城市業務領域*執行官博樂仁博士表示：“可以說，這棟精心設計的西門子大廈仿佛一個盒中盒。”西門子基礎設施與城市業務領域的業務組合包含了Masdar City所使用的樓宇系統。這棟大廈采用了非常高效的密封式墻，這降低了導熱率。得益于使用具有可持續發展性的材料，以及更加重要的是，得益于使用西門子技術，新的西門子總部大廈的能耗需求相當于德國的低能耗建筑。大廈外殼由金屬板構成，這些金屬板可以隨一天當中太陽在天空中的位置移動而調節，以保證充分遮擋陽光。與此同時，被玻璃圍起來的中庭可將陽光反射到大廈下方的公共空間，以及大廈內的寫字間中。正廳形成了煙囪效應，允許熱空氣從中逸出。此外，空調系統產生的冷凝水被用于灌溉。

在阿布扎比的Masdar，西門子的新總部擁有效率和可持續發展特性。

沙漠氣候。博樂仁說：“這是一棟真正具有可持續發展特性的建筑物——盡管處在氣溫常常飆升至45攝氏度以上的氣候環境中，它業已獲得LEED白金認證。這不僅體現了這棟建筑的，更表明了當今技術的巨大潛力。”

然而，有一個問題是：既然阿聯酋擁有如此豐饒的廉價能源，為什么還要投入數十億資金開展像Masdar City這樣的項目以及建造諸如新的西門子總部大廈的復雜建筑物？要理解這個問題，必須放眼未來。從長遠上講，哪怕是在中東地區，天然氣和石油儲量也是有限的。因此，世界各國紛紛投資于未來，以保證在礦物燃料時代終結之后延續繁榮。

在許多工業化國家，這個問題更為緊迫。特別是對于歐洲各國，能源價格節節攀升造成了巨大壓力。具有反諷意味的是，在這個地區，關鍵成本動因之一是歐洲各國為發展旨在遏制愈演愈烈的氣候變化的理念而作的努力。特別是在實行能源轉型政策的德國，更是如此。德國大力推廣可再生能源已導致電價飛漲。

現在，德國工業電價約為每度15歐分，比歐洲均價高24%。遙望大西洋對岸，特別是頁巖氣資源的開采為美國工業界提供了極低電價（目前約為每度電5歐分），這足以令德國企業憂心忡忡。如此之低的電價令所有其他國家望塵莫及，盡管中國和印度在電價排名中緊隨其后。（參見圖表）

此外，2012年，歸功于大舉采用新型燃氣發電廠來取代老式燃煤發電廠，美國的二氧化碳排放量降低了約6%。同年，德國因發電而排放的二氧化碳增加了3%左右。

節能增效帶來的競爭優勢。歐洲的工業企業已經認識到，節能增效是與來自電價低得多的地區的企業競爭的重要手段之一。一個節能增效方法是采用智能負荷管理系統，如園藝工具制造商Gardena公司所使用的系統。Gardena公司使用的系統可以自動調節用電量，以避免出現負荷高峰。另外一個例子是一家平板玻璃制造商利用生產廢熱來發電。

不論是發電廠使用的刷新世界紀錄的燃氣輪機，還是丹麥的智能電網（上圖），合理利用能源是時代的要求。

平板玻璃廠使用溫度高達500攝氏度的廢熱來發電（上圖）。

智能樓宇技術可以將用電量降低多達40%，智能解決方案也可用于有效地讓鋼鐵工業的電老虎“節食”。這樣的舉措不僅能降低能耗和排放，同時也能顯著降低營運成本。Alexander Fleischanderl博士是位于奧地利林茨的西門子奧鋼聯鋼鐵科技有限公司的技術創新管理和ECO解決方案主管。他認為，實際上，鋼鐵工業在這方面大有可為。Fleischanderl表示：“如果鋼鐵工業全面采用當前市場上所有旨在節約能源和原材料以及最大限度降低二氧化碳排放的西門子技術，那么，事實上這將窮盡一切具有經濟效益并且切實可行的途徑。”

像這樣的例子表明，在工業領域，有許多途徑可用于提高能效，其中一些方法還能通過降低成本來提高企業的競爭力，從而保證就業。然而，在通過提高能效來增強競爭力方面，還有很大的潛力尚待挖掘。諸多研究項目——如西門子攜手大眾汽車和弗勞恩霍夫協會聯合開展的旨在優化汽車工業機器人的運動及能耗的研究項目——表明，未來節能增效將成為時代的要求。

不過，要實現長期持續降低能耗，還要求相關立法支持。歐盟正在制定相應的法律。譬如，一項新的指令規定，從2014年到2020年期間，歐盟成員國必須實現相當于其在2010年至2012年期間的年均能耗1.5%的年均節能率。

對于未來，這樣的節能增效至關重要，因為最清潔、最廉價的能源是未被使用的能源。就此而言，在未來，競爭力極其重要，因為幾乎不可能預測電價以及其他形式能源的價格走勢。此外，必須抑制價格漲勢，以免價值創造鏈向美國等能源價格低廉的地方轉移。

德國政府已經認識到了這個危險，并且計劃修改德國的《可再生能源法》，以及批準一項2014年8月1日開始生效的新法律。可能的措施包括，側重采用廉價技術，從2017年開始通過招標程序來確定補貼水平，以及改為實行捆綁直銷模式，或者改為實行能讓所有用電戶都作出其應有的貢獻，為開發可再生能源提供資金的制度。改革旨在緩和電價漲勢，同時繼續朝著能源轉型目標邁進。

波動的電力市場。顯然，隨著時間的推移，特別是風力發電和太陽能發電會導致電力市場波動加劇。這是因為使用這些能源會同時在電能供應和需求兩側引起波動。因此，這方面的一個關鍵問題是，可以向電網輸送多大比例的可再生能源電能，而不會導致不穩定，同時確保低電價。盡管從理論上似乎可以向工業化國家，如德國，供應*利用可再生能源生產的電能，但目前尚不清楚這樣做要花費多少成本。不過有一點是清楚的，那就是必須采用高效的蓄能解決方案和靈活高效的燃氣發電廠，因為這將確保當風力發電或太陽能發電不足時，在短短數分鐘內向電網補充供電。在遙遠的未來，這樣的燃氣發電廠也可能采用氫氣或甲烷來發電。將利用風電場和太陽能發電站生產的過剩電能，通過電解和甲烷化，以環境友好的方式生產出這些氣體。

可再生能源挑戰：未來不僅能源需求會出現波動，能源供應也會發生波動。

此外，耗能設備必須隨電力供應的波動而近乎實時地調節電力需求，以保證電網穩定。在丹麥的Bornholm島上開展的歐洲規模最大的智能電網項目，便是一個這樣的例子。在這個項目中，樓宇供暖設備、鍋爐和熱泵等均可根據電能供應情況自動調節其運行，而不會影響住戶的舒適感。然而，對于未來，僅做到這一點是不夠的。到那時候，為了保證對與天氣有關的波動作出適當響應，必須提前若干天計劃好可再生能源發電量。

為此，西門子已經研制了一款基于神經網絡的預測軟件，用以有效應對這樣的波動，從而更好地管理未來的電力市場。來自慕尼黑西門子中央研究院的Ralph Grothmann博士表示：“這款軟件可以提前幾天預測出可再生能源發電量，然后將這些預測數據與同期需求量預測數據相比較。這樣一來，就可以預測出電能過剩或供應不足的情況，從而制定相應的計劃。這樣就能更加有效地銷售過剩電能。利用這款軟件，我們在將常規電廠作為備用系統進行管理時也可以提高效率，降低成本。”這些例子讓我們看到了希望。如果歐洲工業界要在哪怕能源價格居高不下的情況下保持其在國際市場上的競爭力，那么，歐洲可以化被動為主動，或者至少知道所面臨的挑戰是什么。在這方面付出的努力甚至可能催生出新的產品和解決方案，在后礦物燃料時代真正賦予歐洲競爭優勢。不論在任何情況下，就節能增效而言，絕不要否定任何可能性。不說別的，阿布扎比的西門子總部大廈就證明了這一點。要知道，短短幾年前，誰曾想過，一棟身處沙漠氣候中的建筑物能夠像德國的低能耗建筑物那樣，既舒適又高效呢？