S7-300

Основные особенности поддержки пользователя на этапах программирования, выполнения пуско-наладочных работ и обслуживания контроллеров S7-300.

• Скоростное выполнение инструкций:
  Выполнение инструкций за время от 0.01 мкс открывает новые возможности для решения задач автоматизации низкого и среднего уровня сложности.
• Арифметические операции с плавающей запятой:
  Эффективная поддержка арифметических операций с плавающей запятой, позволяющая создавать комплексные алгоритмы обработки данных.
• Удобная настройка параметров:
  Использование единого набора инструментальных средств с однородным интерфейсом оператора для настройки параметров всех модулей контроллера. Снижение затрат на обучение персонала.
• Человеко-машинный интерфейс (HMI):
  В операционную систему центральных процессоров S7-300 интегрирован удобный набор функций взаимодействия с приборами и системами человеко-машинного интерфейса. Дорогостоящее программирование этих функций осталось в прошлом: SIMATIC HMI системы запрашивают данные у контроллера SIMATIC S7-300, контроллер S7-300 передает эти данные и обновляет их через заданные временные интервалы. Автоматическое управление обменом данными поддерживается на уровне операционной системы центральных процессоров SIMATIC S7-300. Для всех операций используется однородный набор символьных имен и баз данных.
• Диагностические функции:
  Интеллектуальная диагностическая система центральных процессоров осуществляет непрерывный мониторинг функционирования контроллера, регистрирует ошибки в его работе и специфичные системные события (например, ошибки времени, ошибки в работе модулей, и т.д.). Эти события с отметками даты и времени регистрируются в кольцевом буфере для последующего поиска неисправностей.
• Парольная защита:
  Парольная защита позволяет выполнять надежную защиту программы пользователя от несанкционированного доступа.

SIMATIC S7-300 отвечают требованиям целого ряда международных и национальных стандартов:

• DIN
• Одобрение UL.
• Одобрение CSA.
• FM класс 1, раздел 2; группы A, B, C и D (температурная группа T4 (?135°C)).
• Одобрение ATEX.
• Одобрение для использования в Австралии. 
• Морские сертификаты: 
  • Российского Морского Регистра Судоходства,
  • American Bureau of Shipping,
  • Bureau Veritas,
  • Des Norske Veritas,
  • Germanischer Lloyd,
  • Lloyds Register of Shipping,
  • Nippon Kaiji Kyokai,
• Сейсмостойкости. 

Связь

Центральные процессоры SIMATIC S7-300 обеспечивают поддержку следующих видов связи:

• Связь с процессом:
  Для циклического обмена данными с компонентами систем распределенного ввода-вывода через промышленные сети AS-Interface, PROFIBUS DP и/или PROFINET. Для обмена данными используется область отображения ввода-вывода центрального процессора.
• Обмен данными:
  Для обмена данными между системами автоматизации или между станциями человеко-машинного интерфейса и несколькими системами автоматизации. Обмен данными выполняется циклически или на событийной основе с управлением из программы пользователя.

Конфигурирование коммуникационных функций выполняется в среде STEP 7 с использованием удобного интерфейса оператора.

Обмен данными

Для обмена данными контроллеры SIMATIC S7-300 способны использовать различные коммуникационные механизмы:

• Циклический обмен пакетами глобальных данных между центральными процессорами, подключенными к сети MPI.
• Событийно управляемый обмен данными с партнерами по связи с использованием коммуникационных функций. Обмен данными может выполняться через сети MPI, PROFIBUS или PROFINET.

Глобальные данные 

Механизм обмена глобальными данными позволяет выполнять циклический обмен данными между сетевыми CPU (до 8 пакетов глобальных данных по 22 байт каждый за один цикл). Это позволяет, например, одному CPU получать доступ к данным, битам памяти, области отображения ввода-вывода другого CPU. Обмен глобальными данными поддерживается только в сети MPI. Конфигурирование системы связи выполняется в среде STEP 7 с использованием таблицы глобальных данных.

Коммуникационные функции 

Для обмена данными с программируемыми контроллерами S7/C7 используются программные блоки, интегрированные в операционную систему центрального процессора.

Для управления обменом данными могут использоваться:

• Базовые функции S7 связи через MPI.
• S7 функции связи через MPI, внутреннюю C шину, PROFIBUS и PROFINET/Industrial Ethernet.
  Программируемые контроллеры S7-300 способны выполнять:
  • функции сервера в сети MPI, внутренней C шине и сети PROFIBUS,
  • функции сервера или клиента в сети PROFINET.

Для управления обменом данными с программируемыми контроллерами SIMATIC S5 и программируемыми контроллерами других производителей используются загружаемые программные блоки.

Для этой цели могут использоваться:

• Функции S5-совместимой связи через PROFIBUS и Industrial Ethernet.
• Стандартные функции связи (для систем других производителей) через PROFIBUS и Industrial Ethernet.

Для использования коммуникационных функций необходима установка соответствующих коммуникационных соединений.

Интеграция в мир информационных (IT) технологий

С помощью коммуникационных процессоров для подключения к Industrial Ethernet/ PROFINET программируемый контроллер S7-300 может быть легко интегрирован в мир IT технологий автоматизации. Например, коммуникационный процессор CP 343-1 Advanced обеспечивает поддержку следующего набора IT функций:

• IP роутинг; 
  пересылка IP сообщений V4 между гигабитным интерфейсом Ethernet и интерфейсом PROFINET с использованием списка разрешенных IP адресов.
• WEB сервер; 
  до 30 Мбайт свободно конфигурируемых HTML страниц, вызываемых с помощью стандартного браузера; обмен данными собственной файловой системы через FTP.
• Стандартные диагностические страницы;
  для быстрой диагностики всех модулей, установленных в монтажные стойки контроллера, без использования дополнительных инструментальных средств.
• E-mail;
  Рассылка авторизованных e-mail сообщений из программы пользователя. Функции e-mail клиента рассылку аварийных сообщений по заранее определенным адресам.
• Связь через FTP;
  открытый протокол обмена данными, поддерживаемый большинством системных платформ.
• Промежуточное сохранение динамически изменяющихся данных в оперативной памяти емкостью 30 Мбайт.

Центральные процессоры S7-300 с встроенным интерфейсом PROFINET оснащены встроенным Web сервером. Доступ к считыванию данных контроллера S7-300 может быть выполнен с помощью стандартного Web браузера. Этот вариант позволяет просматривать:

• Основную информацию о центральном процессоре.
• Содержимое буфера диагностических сообщений. 
• Таблицу переменных.
• Состояния тегов. 
• Состояния модулей. 
• Сообщения. 
• Информацию в Industrial Ethernet.
• Топологию узлов сети PROFINET.

Изохронный режим

Изохронный режим позволяет синхронизировать процессы:

• сбора входных сигналов распределенной системы,
• передачи сигналов через PROFIBUS и
• выполнения программы 

и позволяет получать постоянное время цикла сети PROFIBUS.

Такие решения позволяют производить захват и обработку входных сигналов, а также выдачу выходных сигналов через одинаковые временные интервалы (постоянное время цикла сети).

Постоянное время цикла сети в сочетании с синхронной обработкой сигналов системы распределенного ввода-вывода гарантирует возможность получения прецизионно точных времен реакции контроллера.

Широкий спектр компонентов с поддержкой изохронного режима позволяет решать множество задач автоматизации в распределенных системах управления перемещением, системах сбора и обработки данных, системах регулирования и т.д.

В распределенных структурах управления программируемый контроллер SIMATIC S7-300 может использоваться теперь для реализации ответственных приложений с высокой скоростью обработки информации, получения максимальной точности и повторяемости результатов. Это позволяет повышать продуктивность производства, получать оптимальное и постоянное качество продукции.

Диагностика и мониторинг модулей

Многие модули программируемого контроллера SIMATIC S7-300 обеспечивают поддержку широкого набора функций, существенно упрощающих эксплуатацию системы управления. Эти функции позволяют выполнять:

• Мониторинг процесса сбора сигналов (диагностика).
• Мониторинг значений сигналов процесса (аппаратные прерывания).

Диагностика

Диагностика может использоваться на этапах получения и распознавания (для дискретных модулей) или аналоговой обработки сигналов (для аналоговых модулей) исправно работающих модулей. При появлении ошибок модули способны формировать соответствующие диагностические сообщения, которые можно разделить на настраиваемы и не настраиваемые:

• Настраиваемые диагностические сообщения:
  Передаются только в случае наличия разрешения на передачу в параметрах настройки.
• Не настраиваемые сообщения:
  Передаются в любом случае, независимо от параметров настройки.

Если диагностическое сообщение активировано (например, "No sensor supply”), то модуль формирует диагностическое прерывание (для настраиваемых диагностических сообщений прерывание формируется в соответствии с выполненными настройками). Центральный процессор прерывает выполнение программы пользователя или задач более низкого приоритета и выполняет обработку соответствующего прерывания (OB 82).

Аппаратные прерывания

Мониторинг значений входных сигналов и формирование сигналов аппаратных прерываний позволяет существенно снижать время реакции контроллера на появление различных событий.

• Модули ввода дискретных сигналов:
  В зависимости от параметров настройки модуль способен формировать сигналы аппаратных прерываний по нарастающему, спадающему или по обоим фронтам входного дискретного сигнала. Сигналы аппаратных прерываний могут формироваться для каждой группы входов. По этому сигналу центральный процессор прекращает выполнение программы пользователя и задач более низкого приоритета и переходит к обработке сигнала аппаратного прерывания (OB 40). Сигнальный модуль способен сохранять одно прерывание на канал.
• Модули ввода аналоговых сигналов:
  Параметры настройки модулей ввода аналоговых сигналов определяют вид измеряемой величины, а также верхний и нижний предел рабочего диапазона. Текущие результаты аналого-цифрового преобразования сравниваются с допустимыми пределами изменения сигнала. При выходе измеряемого параметра за допустимые пределы операции сравнения прекращаются и  модуль формирует сигнал аппаратного прерывания. По этому сигналу центральный процессор прекращает выполнение программы пользователя и задач более низкого приоритета и переходит к обработке сигнала аппаратного прерывания (OB 40).
  

S7-300F

Режимы работы

Функции обеспечения безопасности поддерживаются операционной системой центрального процессора S7-300F, F секцией программы и F/ PROFIsafe модулями системы ввода-вывода.

Сигнальные модули подвергают мониторингу значения входных и выходных сигналов, проверяя их на соответствие друг другу или рассогласование между собой, проверяют работоспособность каналов посылкой тестовых сигналов.

Центральный процессор проверяет правильность функционирования системы путем регулярной самодиагностики, проверки результатов выполнения команд программы, проверки логики и хронологии выполнения программы. Дополнительно выполняется проверка системы ввода вывода с помощью запросов проверки признаков жизни.

При обнаружении неисправности система переводится в безопасное состояние.

Программирование

Программирование и конфигурирование контроллеров S7-300F выполняется в среде STEP 7, дополненного опциональным пакетом S7 F Distributed Safety. F секция программы (секция противоаварийной защиты и обеспечения безопасности) разрабатывается на языках F-LAD и F-FBD. Для разработки S секции программы (секция стандартных функций управления) могут использоваться обычные языки программирования STEP 7.

Опциональный пакет S7 F Distributed Safety

Пакет "S7 F Distributed Safety" содержит F библиотеку функций и блоков, необходимых для разработки F секции программы. Все функции и блоки библиотеки сертифицированы TUV. Для использования пакета S7 F Distributed Safety необходимо наличие пакета STEP 7 от V5.1SP3 и выше.