S7-300

Общие сведения

Система автоматизации S7-300 имеет модульную конструкцию. В ее состав входит широкий спектр модулей различного назначения, которые могут использоваться в любых комбинациях друг с другом.

S7-300 включает в свой состав:

• Модуль центрального процессора (CPU):
  В составе S7-300 может использоваться широкая гамма CPU различной производительности, включая CPU с встроенными входами/ выходами и соответствующим набором функций, а также CPU с встроенными интерфейсами PROFIBUS DP, PROFINET и PtP.
• Сигнальные модули (SM) для ввода и вывода дискретных и аналоговых сигналов.
• Коммуникационные процессоры (CP) для подключения к промышленным сетям и обслуживания PtP соединений.
• Функциональные модули (FM) для решения задач скоростного счета, позиционирования и управления перемещением, ПИД регулирования и т.д.

При необходимости в составе S7-300 могут использоваться:

• Блоки питания (PS) для подключения SIMATIC S7-300 к сети переменного тока ~120/230 B.
• Интерфейсные модули (IM) для построения многорядных конфигураций контроллера и выполнения обмена данными между базовой стойкой и стойками расширения.
  Один контроллер SIMATIC S7-300 способен обслуживать до 32 модулей, установленных в одной базовой и до трех стойках расширения. Все модули работают с естественным охлаждением и должны устанавливаться в шкафы управления.
• Модули семейства SIPLUS для тяжелых условий эксплуатации:
  Диапазон рабочих температур от -25 до +60 °C, высокий уровень влажности, появление конденсата и обледенение печатных плат. Могут использоваться на транспортных средствах или вне зданий в шкафах со степенью защиты IP20, обеспечивающих защиту от прямого воздействия солнечного света и дождя. Кондиционируемые шкафы управления со степенью защиты IP65 в этом случае не нужны.

Конструкция

S7-300 имеет простую, гибкую и удобную конструкцию:

• Установка модулей:
  Модули устанавливаются на профильную шину S7-300 и фиксируются в рабочих положениях встроенными в модули винтами.
• Подключение к внутренней шине:
  Участки внутренней шины контроллера интегрированы в каждый модуль. Соединение модулей между собой выполняется с помощью шинных соединителей, устанавливаемых с тыльной стороны модулей. Шинные соединители включены в комплект поставки всех модулей S7-300, исключая CPU и PS.
• Простая замена модулей:
  Внешние цепи модуля подключаются через съемный фронтальный соединитель. Для замены модуля необходимо снять фронтальный соединитель, отпустить винт фиксации модуля на профильной шине и удалить модуль. Затем установить новый модуль, зафиксировать его в рабочем положении и установить фронтальный соединитель. При первой установке фронтального соединителя автоматически выполняется операция его механического кодирования. В дальнейшем фронтальный соединитель может быть установлен только на модуль такого же типа. Механическое кодирование позволяет избегать ошибок при одновременной замене нескольких модулей.
• Технологии подключения внешних цепей:
  За счет использования фронтальных соединителей соответствующих типов подключение внешних цепей может выполняться через контакты под винт, пружинные контакты-защелки, или контакты FastConnect, использующие метод прокалывания изоляции жил.
• Система соединителей TOP Connect:
  Система модульных соединителей, позволяющих выполнять быстрый и безошибочный монтаж внешних цепей модулей.
• Фиксированная монтажная глубина:
  Фронтальные соединители с подключенными внешними цепями устанавливаются в специальный отсек модуля, закрываемый пластиковой защитной дверцей. В таком состоянии все модули контроллера имеют одинаковую монтажную глубину.
• Произвольный порядок размещения модулей:
  Сигнальные, функциональные и коммуникационные модули могут размещаться в монтажных стойках контроллера в произвольном порядке.

Расширение

В одну монтажную стойку контроллера можно установить до 8 сигнальных, функциональных и коммуникационных модулей. Если для решения определенной задачи необходимо использование большего количества этих модулей, то базовая стойка контроллера может быть дополнена стойками расширения (исключая контроллеры с CPU 312 или CPU 312C). Сигнальные и функциональные модули, установленные в монтажные стойки контроллера, формируют систему локального ввода-вывода S7-300:

• Монтажные стойки:
  К одной базовой стойке контроллера (стойка, в которой установлен CPU) может быть подключено до трех стоек расширения. В такой конфигурации может быть размещено до 32 сигнальных, функциональных и коммуникационных модулей.
• Интерфейсные модули:
  Обмен данными между монтажными стойками контроллеры выполняется через интерфейсные модули. В каждой монтажной стойке может быть размещен только один интерфейсный модуль. В базовой стойке интерфейсный модуль устанавливается сразу после центрального процессора.
  • Модули IM 365:
    Позволяют производить подключение к базовой стойке только одной стойки расширения, максимальное расстояние между стойками равно 1 м; питание модулей стойки расширения выполняется от блока питания базовой стойки. В стойку расширения могут устанавливаться все сигнальные и некоторые типы функциональных модулей. 
  • Модули IM 360/361:
    Модуль IM 360 устанавливается в базовую, модули IM 361 - в стойки расширения. К одной базовой стойке можно подключить до трех стоек расширения. расстояние между двумя соседними стойками может достигать 10 м. В каждой монтажной стойке необходим свой блок питания. В стойках расширения могут размещаться любые типы сигнальных, функциональных и коммуникационных модулей.
• Раздельная установка монтажных стоек:
  Базовая стойка и стойки расширения могут устанавливаться независимо друг от друга. Например, в разных шкафах управления. Расстояние между двумя соседними монтажными стойками может достигать 10 м.
• Монтажные позиции:
  Все монтажные стойки контроллера могут монтироваться горизонтально или вертикально. Это повышает гибкость компоновки шкафов управления. При вертикальной установке ухудшаются условия естественного охлаждения модулей, поэтому верхняя граница диапазона рабочих температур снижается до 40 °С.

Связь

S7-300 обеспечивает поддержку различных коммуникационных интерфейсов:

• Коммуникационные процессоры для подключения к сетям AS-Interface, PROFIBUS и PROFINET/Industrial Ethernet.
• Коммуникационные процессоры для установки PtP соединений.
• Интерфейс MPI, встроенный в CPU;
  рентабельное решение для одновременного подключения к программаторам/ компьютерам, системам человеко-машинного интерфейса, другим системам автоматизации SIMATIC S7/C7.

Системы распределенного ввода-вывода на основе PROFIBUS DP

SIMATIC S7-300 подключается к сети PROFIBUS DP через коммуникационный процессор или встроенный интерфейс PROFIBUS DP центрального процессора. Эти интерфейсы могут настраиваться на работу в режиме ведущего или ведомого сетевого устройства, повышая гибкость формирования распределенных структур управления.

Для систем локального и распределенного ввода-вывода на основе сетей PROFIBUS DP и PROFINET IO используются одинаковые способы конфигурирования, программирования и диагностики.

Функции ведущих устройств PROFIBUS DP способны выполнять:

• Программируемые контроллеры SIMATIC S7-300
  (подключение через встроенный интерфейс PROFIBUS DP центрального процессора или через коммуникационный процессор для подключения к PROFIBUS DP).
• Программируемые контроллеры SIMATIC S7-400
  (подключение через встроенный интерфейс PROFIBUS DP центрального процессора или через коммуникационный процессор для подключения к PROFIBUS DP).
• Программируемые контроллеры SIMATIC C7
  (подключение через встроенный интерфейс PROFIBUS DP программируемого контроллера C7 или через коммуникационный процессор для подключения к PROFIBUS DP).
• Программируемые контроллеры SIMATIC S5-115U/H, S5-135U и S5-155U/H с интерфейсным модулем IM 308.
• Программируемые контроллеры SIMATIC 505

Для обеспечения достаточно высокой производительности системы связи в одной сети PROFIBUS DP не рекомендуется использовать более двух ведущих устройств.

Функции ведомых устройств PROFIBUS DP способны выполнять:

• Станции ET 200.
• Программируемые контроллеры S7-300, подключаемые к сети через коммуникационный процессор CP 342-5.
• Программируемые контроллеры S7-300 с центральными процессорами CPU 313C-2 DP, CPU 314C-2 DP, CPU 315-2 DP, CPU 315-2 PN/DP, CPU 317-2 DP, CPU 317-2 PN/DP и CPU 319-3 PN/DP.
• Программируемые контроллеры C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP, C7-635, C7-636.
• Приборы полевого уровня. 

Программаторы/ компьютеры с пакетом STEP 7, а также панели операторов используют для обмена данными через сеть PROFIBUS DP только PG/OP функции связи.

Системы распределенного ввода-вывода на основе PROFINET IO

SIMATIC S7-300 подключается к сети PROFINET IO через коммуникационный процессор или встроенный интерфейс PROFINET центрального процессора. Это позволяет формировать распределенные структуры управления со скоростным обменом данными через сеть.

Для систем локального и распределенного ввода-вывода на основе сетей PROFIBUS DP и PROFINET IO используются одинаковые способы конфигурирования, программирования и диагностики.

Функции контроллеров PROFINET IO способны выполнять:

• Программируемые контроллеры SIMATIC S7-300
  (подключение через встроенный интерфейс PROFINET центрального процессора или через коммуникационный процессор для подключения к PROFINET).
• Программируемые контроллеры SIMATIC ET 200
  (подключение через встроенный интерфейс PROFINET интеллектуального интерфейсного модуля IM 151-8(F) -PN/DP CPU).
• Программируемые контроллеры SIMATIC S7-400
  (подключение через встроенный интерфейс PROFINET центрального процессора или через коммуникационный процессор для подключения к PROFINET).

Функции приборов ввода-вывода сети PROFINET IO способны выполнять:

• Станции ET 200.
• Программируемые контроллеры SIMATIC S7-300 с коммуникационным процессором для подключения к сети PROFINET.
• Приборы полевого уровня. 

Системы распределенного ввода-вывода на основе AS-Interface

Коммуникационный процессор CP 343-2(P) программируемого контроллера S7-300 способен выполнять функции ведущего устройства AS-Interface, через которую к контроллеру подключаются различные приборы полевого.

Более полная информация приведена в секции "Коммуникационные модули".

Коммуникационные процессоры для установки PtP соединений

Для установки PtP соединений могут использоваться коммуникационные процессоры CP 340/CP 341, а также встроенные интерфейсы PtP центральных процессоров CPU 313C-2 PtP или CPU 314C-2 PtP. Для обмена данными используются различные коммуникационные протоколы и три типа последовательных интерфейсов:

• 20 мА (TTY),
• RS 232C/V.24,
• RS 422/RS 485.

PtP соединения позволяют выполнять обмен данными:

• с программируемыми контроллерами SIMATIC S7, SIMATIC S5, системами автоматизации других производителей;
• с принтерами; 
• с системами управления роботами; 
• со сканерами, считывателями кодов и т.д.

Специальные блоки включены в комплект поставки руководств по коммуникационным функциям.

Обмен данными через MPI

Интерфейс MPI интегрирован во все типы центральных процессоров SIMATIC S7-300 и позволяет создавать простейшие сетевые структуры.

• MPI позволяет устанавливать одновременные соединения с программаторами/ компьютерами, приборами и системами человеко-машинного интерфейса, другими контроллерами S7-300 и S7-400.
• Обмен глобальными данными:
  Механизм обмена глобальными данными позволяет поддерживать циклический обмен данными между сетевыми CPU. Центральные процессоры S7-300 способны поддерживать обмен 4 пакетами глобальных данных по 22 байта каждый не более чем с шестнадцатью CPU (STEP 7 от V4.x).
  Этот механизм позволяет, например, получать доступ одного CPU к входам/ выходам другого CPU. Обмен глобальными данными может выполняться только через MPI.
• Внутренняя коммуникационная шина (C шина):
  Интерфейс MPI центрального процессора подключен к внутренней C шине контроллера S7-300. Функциональные и коммуникационные модули с интерфейсом подключения к C шине могут адресоваться непосредственно с программатора через интерфейс MPI.
• Мощная коммуникационная технология:
  • До 32 MPI узлов (станций).
  • Несколько коммуникационных соединений на CPU с поддержкой базовых функций S7 связи для обмена данными с программируемыми контроллерами SIMATIC S7-300/-400.
  • Несколько коммуникационных соединений на CPU с поддержкой S7 функций связи для обмена данными с программаторами/ компьютерами, приборами и системами человеко-машинного интерфейса, программируемыми контроллерами SIMATIC S7-300/400.
  • обмен данными со скоростью до 187.5 Кбит/с или до 12 Мбит/с.
• Гибкие возможности построения сети:
  Для построения сети MPI может использоваться широкая номенклатура сетевых кабелей, соединителей и повторителей RS 485 из спектра продукции PROFIBUS. Например, за счет последовательного включения до 10 повторителей RS 485 протяженность сети MPI между двумя MPI узлами может быть существенно увеличена.

Обмен данными через CP

Контроллеры SIMATIC S7-300 могут подключаться к сетям PROFIBUS и Industrial Ethernet через коммуникационные процессоры CP 342 и CP 343.

Через эти коммуникационные процессоры может поддерживаться обмен данными:

• С программируемыми контроллерами SIMATIC S7-300.
• С программируемыми контроллерами SIMATIC S7-400.
• С программируемыми контроллерами SIMATIC S5-115U/H, S5-135U, S5-155U/H.
• С программаторами. 
• С персональными компьютерами. 
• С приборами и системами человеко-машинного интерфейса. 
• С системами цифрового управления. 
• С системами управления роботами. 
• С промышленными компьютерами. 
• С системами управления приводами. 
• С приборами и системами других производителей. 

S7-300F

Программируемые контроллеры S7-300F способны обслуживать системы локального и распределенного ввода-вывода:

• Система локального ввода-вывода:
  Формируется F модулями, установленными в монтажные стойки контроллера S7-300F. Эти же модули могут устанавливаться в станции ET 200M.
• Система распределенного ввода-вывода:
  Формируется F модулями станций ET 200M и PROFIsafe модулями станций ET 200S, ET 200pro и ET 200eco, подключаемыми к контроллеру через сети PROFIBUS DP и/или PROFINET IO.

Система ввода-вывода программируемых контроллеров S7-300F может содержать смешанный состав F- и PROFIsafe модулей и модулей стандартного назначения.