西门子代理商 西门子一级代理商 西门子SM334数字量输出模块 西门子SM334数字量输出模块

工业发展里程碑

通过增加服务质量机制，成熟的以太网通信标准得到进一步优化。得益于新的IEEE标准，以太网将能在预定义的长时限内，可靠地进行多协议（包括实时协议）并行传输。工业用户和汽车制造商已经准备好使用新标准。

机械臂动作整齐划一，分毫不差，灵活自如地摆动着机械爪。两个工业机器人跳着优雅的机械芭蕾，让人觉察不到哪怕一丝迟延。这样的*协调，归功于一项正在揭开工业通信新纪元的技术：时间敏感网络（TSN）。

过去40年，在通过电缆传输数字数据方面，以太网已是*的*。西门子从一开始就积极投身这个领域，并推出了市场上工业以太网网络：SINEC H1。自此之后，以太网不单用于办公室，尤其还用于工业制造环境。然而，以太网标准从诞生之初就存在一个问题——它不能保证发送方发出的数据包能在一定时间内送达接收方。对于工业控制器，这样的情况是不能容忍的。要知道，机器的可靠运行，依赖于传感器测量数据和控制信号在短时间内送达目的地。它们需要时延低至毫秒级的实时通信——这项任务超出了以太网的设计初衷。

一个重要发展：未来，一切都将建立在支持TSN的以太网之上，可以按要求实现并行操作。

正因如此，想要在以太网上进行实时通信的用户必须部署扩展性技术，如应用广泛的Profinet标准。举例来讲，在机器中，这个标准通过向以太网添加实时数据传输能力，将传感器、执行机构和驱动器等连接至中央控制器，从而实现包括精准控制伺服驱动器的应用。西门子Simatic控制器业务部门的系统管理负责人Matthias Gärtner解释道，“然而，要做到这一点，通常需要在连接设备内加装特殊硬件组件。不仅如此，各种实时工业以太网解决方案不能在同一个以太网上并行运行。”

很快，这个问题将成为历史，因为负责为各种系统制定标准的电气和电子工程师协会（IEEE）已通过添加实时通信机制扩展了以太网，从而满足这一迫切需求。这些机制包括时间控制传输、同步和带宽预留等。通过这种方式，IEEE借助TSN提高了服务质量。这样一来，以太网将能够向连接的所有支持这些扩展标准的设备提供相同的时间信息。终，整个网络将实现精确同步。除此之外，预留协议可确保按照预定义的时间表，通过所有中间交换机将数据包从发送方传送至目的地。TSN标准还将有关网络的拓扑纳入考虑，即，网络部署是星型、环型，还是线型，以及发送方与接收方之间的交换机的数量。此外，TSN标准还包含无缝冗余流程。

引起工业界普遍关注：除在机器内部进行实时通信之外，现在还可以在机器之间实现实时通信，从而提高整个工厂系统的吞吐量。

单个网络传输所有数据

Gärtner指出，“对于以太网而言，这是一个历史性时刻。未来，将有可能使用面向Profinet及其他基于TSN的实时工业通信协议的标准硬件组件。这将实现在一个网络上同时传输所有数据，包括实时信息。”用户将自然而然地获益于标准以太网带宽稳步提高，随着自动化系统的IP连接与日俱增，带宽需求将不断增长。此外，TSN交换机坚决将交换资源预留用于所请求的实时通信需求，确保不再因缓冲器溢出而导致数据丢失，因此，通信将更加稳健。

除对通过Profinet实现机器内部实时通信的需求日益增长之外，对不同机器之间的确定性（即预定的）数据交换的需求也越来越大。譬如，同时对一个工件执行操作的协作机器人，它们必须精确协调彼此的动作。现在，具备PubSub（发布/订阅）扩展的OPC UA标准已在这个领域站稳脚跟。它也可以采用TSN以太网作为传输介质。Gärtner表示，“预计，TSN以太网将被引入整个工业制造流程。不仅如此，譬如，汽车制造商也希望使用这种新标准来发送倒车后视摄像头生成的大量数据，或者实现无人驾驶。无人驾驶的实现，离不开包含服务质量机制的车载网络。”现在，时机已经成熟。TSN组件现已投放市场，在2018年德国汉诺威工业博览会上，西门子将使用实际的TSN产品来演示基于OPC UA PubSub的确定性机器间通信。这些产品将于今年年底开始销售，届时，TSN以太网将终来到数字化和“工业4.0”的现代化世界。

S7-300

SIMATIC S7-300 是模块化的微型 PLC 系统，可满足中、低端的性能要求。

模块化、无风扇设计、易于实现分布式结构以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成为中、低端应用中各种不同任务的经济、用户友好的解决方案。

SIMATIC S7-300 的应用领域包括：

特殊机械，

纺织机械，

包装机械，

一般机械设备制造，

控制器制造，

机床制造，

安装系统，

电气与电子工业及相关产业。

多种性能等级的 CPU，具有用户友好功能的全系列模块，可允许用户根据不同的应用选取相应模块。任务扩展时，可通过使用附加模块随时对控制器进行升级。

SIMATIC S7-300 是一个通用的控制器：

具有高电磁兼容性和抗震性，可大限度地用于工业领域。

S7-300F

SIMATIC S7-300F 故障安全自动化系统可使用在对安全要求较高的设备中。其可对立即停车过程进行控制，因此不会对人身、环境造成损害。

一系列具有不同功率范围的CPU，以及具有很多用户友好功能的一系列扩展模块，可以使用户根据不

同的应用情况选择相应的模块。 如果控制任务需要扩展，可以随时使用附加模块对控制系统进行扩展。

SIMATIC S7-300 是一个通用的控制器。

高等级的电磁兼容性以及高等级的抗震性，使得它具有*的工业控制能力。

模块化微型PLC系统，满足中、小规模的性能要求

各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务

简单实用的分布式结构和多界面网络能力，应用十分灵活

方便用户和简易的无风扇设计

当控制任务增加时，可自由扩展

大量的集成功能使它功能非常强劲

大量功能特性为用户针对 S7-300 进行的编程、调试和维护提供支持。

快速的指令处理：

指令处理时间为 0.01μs，可在低端和中端性能范围中*开辟新的应用。

浮点算术运算：

使用浮点运算可以有效地执行更为复杂的运算功能。

用户友好的参数设置:

只需一个带有统一用户界面的软件工具便可参数化所有模块。
 

操作和监控 (HMI)：

用户友好的人机界面 (HMI) 服务已集成在 S7-300 的操作系统中。这些功能不再需要耗时的编程：

SIMATIC HMI 系统需要来自 SIMATIC S7-300 的过程数据 - S7-300 按照请求的更新周期传输过程数据。

SIMATIC S7-300 操作系统可自主执行传输。所有这些都是使用同一的符号和数据库完成的。
 

S7-300F 满足下列安全要求：

要求等级 AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801

安全要求等级 SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508

类别 1 - 4 符合 EN 954-1

另外，标准模块还可用在 S7-300F 及故障安全模块中。因此它可以创建一个全集成的控制系统，在非安全相关和安全相关任务共存的工厂中使用。使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。

Design

S7-300

一般步骤

S7-300自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块，且这些模块均可以独立地组合使用。

一个系统包含下列组件：

CPU：

不同的 CPU 可用于不同的性能范围，包括具有集成 I/O 和对应功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和点对点接口的 CPU。

用于数字量和模拟量输入/输出的信号模块 (SM)。

用于连接总线和点对点连接的通信处理器 (CP)。

用于高速计数、定位（开环/闭环）及 PID 控制的功能模块（FM）。

根据要求，也可使用下列模块：

用于将 SIMATIC S7-300 连接到 120/230 V AC 电源的负载电源模块(PS)。

接口模块 (IM)，用于多层配置时连接中央控制器 (CC) 和扩展装置 (EU)。

通过分布式中央控制器 (CC) 和 3 个扩展装置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多达 32 个模块。所有模块均在外壳中运行，并且无需风扇。

SIPLUS 模块可用于扩展的环境条件：

适用于 -25 至 +60℃ 的温度范围及高湿度、结露以及有雾的环境条件。防直接日晒、雨淋或水溅，在防护等级为 IP20 机柜内使用时，可直接在汽车或室外建筑使用。不需要空气调节的机柜和 IP65 外壳。

设计

简单的结构使得 S7-300 使用灵活且易于维护：

安装模块：

只需简单地将模块挂在安装导轨上，转动到位然后锁紧螺钉。

集成的背板总线：

背板总线集成到模块里。模块通过总线连接器相连，总线连接器插在外壳的背面。

模块采用机械编码，更换极为容易：

更换模块时，必须拧下模块的固定螺钉。按下闭锁机构，可轻松拔下前连接器。前连接器上的编码装置防止将已接线的连接器错插到其他的模块上。

现场证明可靠的连接：

对于信号模块，可以使用螺钉型、弹簧型或绝缘刺破型前连接器。

TOP 连接：

为采用螺钉型接线端子或弹簧型接线端子连接的 1 线 - 3 线连接系统提供预组装接线另外还可直接在信号模块上接线。

规定的安装深度：

所有的连接和连接器都在模块上的凹槽内，并有前盖保护。因此，所有模块应有明确的安装深度。

无插槽规则:

信号模块和通信处理器可以不受限制地以任何方式连接。系统可自行组态。

扩展

若用户的自动化任务需要 8 个以上的 SM、FM 或 CP 模块插槽时，则可对 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）进行扩展：

中央控制器和3个扩展机架多可连接32个模块：

总共可将 3 个扩展装置（EU）连接到中央控制器（CC）。每个 CC/EU 可以连接八个模块。

通过接口模板连接：

每个 CC / EU 都有自己的接口模块。在中央控制器上它总是被插在 CPU 旁边的插槽中，并自动处理与扩展装置的通信。