西門(mén)子6ES7313-6BF03-0AB0中央控制器 西門(mén)子6ES7313-6BF03-0AB0中央控制器

SIMATIC S7-300 的應(yīng)用領(lǐng)域包括： 特殊機(jī)械， 紡織機(jī)械， 包裝機(jī)械， 一般機(jī)械設(shè)備制造， 控制器制造， 機(jī)床制造， 安裝系統(tǒng)， 電氣與電子工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。 多種性能等級(jí)的 CPU，具有用戶(hù)友好功能的全系列模塊，可允許用戶(hù)根據(jù)不同的應(yīng)用選取相應(yīng)模塊。任務(wù)擴(kuò)展時(shí)，可通過(guò)使用附加模塊隨時(shí)對(duì)控制器進(jìn)行升級(jí)。 SIMATIC S7-300 是一個(gè)通用的控制器： 具有高電磁兼容性和抗震性，可最大限度地用于工業(yè)領(lǐng)域。 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(chē)過(guò)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(mǎn)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(lèi)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(chǎng)中使用。使用相同的標(biāo)準(zhǔn)工具對(duì)整個(gè)工廠(chǎng)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(xiàn)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(kāi)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(guò)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(chē)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(xiàn)： 背板總線(xiàn)集成到模塊里。模塊通過(guò)總線(xiàn)連接器相連，總線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)端子或彈簧型接線(xiàn)端子連接的 1 線(xiàn) - 3 線(xiàn)連接系統(tǒng)提供預(yù)組裝接線(xiàn)另外還可直接在信號(hào)模塊上接線(xiàn)。 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(hù)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(guò)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(guò) 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(guò)擴(kuò)展裝置提供。 通過(guò) 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(mǎn)足空間要求。 通信

通過(guò)增加服務(wù)質(zhì)量機(jī)制，成熟的以太網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)得到進(jìn)一步優(yōu)化。得益于新的IEEE標(biāo)準(zhǔn)，以太網(wǎng)將能在預(yù)定義的最長(zhǎng)時(shí)限內(nèi)，可靠地進(jìn)行多協(xié)議（包括實(shí)時(shí)協(xié)議）并行傳輸。工業(yè)用戶(hù)和汽車(chē)制造商已經(jīng)準(zhǔn)備好使用新標(biāo)準(zhǔn)。

機(jī)械臂動(dòng)作整齊劃一，分毫不差，靈活自如地?cái)[動(dòng)著機(jī)械爪。兩個(gè)工業(yè)機(jī)器人跳著優(yōu)雅的機(jī)械芭蕾，讓人覺(jué)察不到哪怕一絲遲延。這樣的完美協(xié)調(diào)，歸功于一項(xiàng)正在揭開(kāi)工業(yè)通信新紀(jì)元的技術(shù)：時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）。

過(guò)去40年，在通過(guò)電纜傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)方面，以太網(wǎng)已是無(wú)可爭(zhēng)議的領(lǐng)袖。西門(mén)子從一開(kāi)始就積極投身這個(gè)領(lǐng)域，并推出了市場(chǎng)上首個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)：SINEC H1。自此之后，以太網(wǎng)不單用于辦公室，尤其還用于工業(yè)制造環(huán)境。然而，以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)從誕生之初就存在一個(gè)問(wèn)題——它不能保證發(fā)送方發(fā)出的數(shù)據(jù)包能在一定時(shí)間內(nèi)送達(dá)接收方。對(duì)于工業(yè)控制器，這樣的情況是不能容忍的。要知道，機(jī)器的可靠運(yùn)行，依賴(lài)于傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)和控制信號(hào)在短時(shí)間內(nèi)送達(dá)目的地。它們需要時(shí)延低至毫秒級(jí)的實(shí)時(shí)通信——這項(xiàng)任務(wù)超出了以太網(wǎng)的設(shè)計(jì)初衷。

一個(gè)重要發(fā)展：未來(lái)，一切都將建立在支持TSN的以太網(wǎng)之上，可以按要求實(shí)現(xiàn)并行操作。

正因如此，想要在以太網(wǎng)上進(jìn)行實(shí)時(shí)通信的用戶(hù)必須部署擴(kuò)展性技術(shù)，如應(yīng)用廣泛的Profinet標(biāo)準(zhǔn)。舉例來(lái)講，在機(jī)器中，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)向以太網(wǎng)添加實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸能力，將傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)器等連接至中央控制器，從而實(shí)現(xiàn)包括精準(zhǔn)控制伺服驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用。西門(mén)子Simatic控制器業(yè)務(wù)部門(mén)的系統(tǒng)管理負(fù)責(zé)人Matthias G?rtner解釋道，“然而，要做到這一點(diǎn)，通常需要在連接設(shè)備內(nèi)加裝特殊硬件組件。不僅如此，各種實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)解決方案不能在同一個(gè)以太網(wǎng)上并行運(yùn)行?！?

很快，這個(gè)問(wèn)題將成為歷史，因?yàn)樨?fù)責(zé)為各種系統(tǒng)制定標(biāo)準(zhǔn)的電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）已通過(guò)添加實(shí)時(shí)通信機(jī)制擴(kuò)展了以太網(wǎng)，從而滿(mǎn)足這一迫切需求。這些機(jī)制包括時(shí)間控制傳輸、同步和帶寬預(yù)留等。通過(guò)這種方式，IEEE借助TSN提高了服務(wù)質(zhì)量。這樣一來(lái)，以太網(wǎng)將能夠向連接的所有支持這些擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備提供相同的時(shí)間信息。最終，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將實(shí)現(xiàn)精確同步。除此之外，預(yù)留協(xié)議可確保按照預(yù)定義的時(shí)間表，通過(guò)所有中間交換機(jī)將數(shù)據(jù)包從發(fā)送方傳送至目的地。TSN標(biāo)準(zhǔn)還將有關(guān)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浼{入考慮，即，網(wǎng)絡(luò)部署是星型、環(huán)型，還是線(xiàn)型，以及發(fā)送方與接收方之間的交換機(jī)的數(shù)量。此外，TSN標(biāo)準(zhǔn)還包含無(wú)縫冗余流程。

引起工業(yè)界普遍關(guān)注：除在機(jī)器內(nèi)部進(jìn)行實(shí)時(shí)通信之外，現(xiàn)在還可以在機(jī)器之間實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信，從而提高整個(gè)工廠(chǎng)系統(tǒng)的吞吐量。

單個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸所有數(shù)據(jù)

G?rtner指出，“對(duì)于以太網(wǎng)而言，這是一個(gè)歷史性時(shí)刻。未來(lái)，將有可能使用面向Profinet及其他基于TSN的實(shí)時(shí)工業(yè)通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)硬件組件。這將實(shí)現(xiàn)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上同時(shí)傳輸所有數(shù)據(jù)，包括實(shí)時(shí)信息?！庇脩?hù)將自然而然地獲益于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)帶寬穩(wěn)步提高，隨著自動(dòng)化系統(tǒng)的IP連接與日俱增，帶寬需求將不斷增長(zhǎng)。此外，TSN交換機(jī)堅(jiān)決將交換資源預(yù)留用于所請(qǐng)求的實(shí)時(shí)通信需求，確保不再因緩沖器溢出而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，因此，通信將更加穩(wěn)健。

除對(duì)通過(guò)Profinet實(shí)現(xiàn)機(jī)器內(nèi)部實(shí)時(shí)通信的需求日益增長(zhǎng)之外，對(duì)不同機(jī)器之間的確定性（即預(yù)定的）數(shù)據(jù)交換的需求也越來(lái)越大。譬如，同時(shí)對(duì)一個(gè)工件執(zhí)行操作的協(xié)作機(jī)器人，它們必須精確協(xié)調(diào)彼此的動(dòng)作?，F(xiàn)在，具備PubSub（發(fā)布/訂閱）擴(kuò)展的OPC UA標(biāo)準(zhǔn)已在這個(gè)領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟。它也可以采用TSN以太網(wǎng)作為傳輸介質(zhì)。G?rtner表示，“預(yù)計(jì)，TSN以太網(wǎng)將被引入整個(gè)工業(yè)制造流程。不僅如此，譬如，汽車(chē)制造商也希望使用這種新標(biāo)準(zhǔn)來(lái)發(fā)送倒車(chē)后視攝像頭生成的大量數(shù)據(jù)，或者實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛。無(wú)人駕駛的實(shí)現(xiàn)，離不開(kāi)包含服務(wù)質(zhì)量機(jī)制的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)?！爆F(xiàn)在，時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。首個(gè)TSN組件現(xiàn)已投放市場(chǎng)，在2018年德國(guó)漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上，西門(mén)子將使用實(shí)際的TSN產(chǎn)品來(lái)演示基于OPC UA PubSub的確定性機(jī)器間通信。這些產(chǎn)品將于今年年底開(kāi)始銷(xiāo)售，屆時(shí)，TSN以太網(wǎng)將最終來(lái)到數(shù)字化和“工業(yè)4.0”的現(xiàn)代化世界。

顆粒物是最棘手的空氣污染物之一，因?yàn)樗鼤?huì)引發(fā)嚴(yán)重的呼吸道疾病?，F(xiàn)在，來(lái)自西門(mén)子樓宇科技集團(tuán)的專(zhuān)家開(kāi)發(fā)出一種能夠精確測(cè)定室內(nèi)顆粒物濃度的傳感器。這種傳感器不僅特別適合在中國(guó)和印度等顆粒物濃度較高的區(qū)域使用，同時(shí)亦適用于歐洲各大城市。將這種傳感器集成到現(xiàn)有的樓宇自控系統(tǒng)中，有助于顯著改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。

顆粒物（PM）來(lái)自排氣管、住宅煙囪和發(fā)電站，以及明火產(chǎn)生的煙霧，它是我們身邊最危險(xiǎn)的空氣污染物之一。多年來(lái)，環(huán)保部門(mén)一直密切監(jiān)測(cè)顆粒物，因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致人們罹患肺部疾病。直徑小于2.5微米的細(xì)小顆粒（亦稱(chēng)PM2.5）的危險(xiǎn)性更為顯著，人們?cè)诤粑蛭鼰煏r(shí)，會(huì)將它們深深吸入肺部。歐洲環(huán)境署估計(jì)，每年僅歐洲就有超過(guò)40萬(wàn)人死于PM2.5引起的肺部疾病。

在中國(guó)和印度等新興經(jīng)濟(jì)體國(guó)家，情況更為嚴(yán)峻。據(jù)醫(yī)學(xué)雜志《柳葉刀》最近發(fā)表的一篇文章，盡管目前的歐盟標(biāo)準(zhǔn)是每立方米空氣中的顆粒物含量不超過(guò)25微克，但在新興經(jīng)濟(jì)體國(guó)家，許多城市的平均顆粒物濃度高達(dá)這一限值的4倍以上。因此毫不令人意外的是，在中國(guó)，顆粒物傳感器是最為暢銷(xiāo)的個(gè)人電子產(chǎn)品之一。直到現(xiàn)在，這種類(lèi)型的傳感器還不可用于商業(yè)建筑物自控系統(tǒng)。位于瑞士楚格小鎮(zhèn)的西門(mén)子樓宇科技集團(tuán)樓宇自控產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Jonathan Miles Copley表示，“中國(guó)大城市的空氣質(zhì)量極為糟糕，因此，西門(mén)子中國(guó)建議研發(fā)這樣的傳感器，以集成到我們的樓宇自控系統(tǒng)中?！庇谑潜阌辛藙倓偼斗攀袌?chǎng)的PM2.5傳感器。

測(cè)量多種類(lèi)別顆粒物

新的傳感器與煙盒一般大小，可安裝在墻上，定期檢查室內(nèi)空氣中的顆粒物濃度。位于傳感器內(nèi)側(cè)的一個(gè)小風(fēng)扇將空氣吸入。一個(gè)激光二極管通過(guò)測(cè)定顆粒物的光散射強(qiáng)度，記錄精確的PM2.5濃度。Copley指出，“這種傳感器經(jīng)專(zhuān)門(mén)校準(zhǔn)，以測(cè)量重要的PM2.5值。它也可估算出PM10的濃度?！盤(pán)M10是直徑小于10微米的顆粒物，大小接近于引發(fā)過(guò)敏的花粉，但不像PM2.5那么危險(xiǎn)。盡管如此，它們?nèi)匀粚?duì)肺部構(gòu)成負(fù)擔(dān)，因而也被記錄下來(lái)。然后，傳感器可在屏幕上以不同顏色顯示這兩類(lèi)顆粒物的當(dāng)前值——顏色取決于測(cè)得的濃度。這些值也將通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)，發(fā)送至樓宇自控系統(tǒng)。

在中國(guó)的首都北京，顆粒物污染是的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。

目前，西門(mén)子樓宇科技集團(tuán)的專(zhuān)家正在推出不同的App，以配合這種傳感器的使用，確保改善空氣質(zhì)量。他們打算將這種傳感器集成到現(xiàn)有的樓宇自控系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。這種傳感器可以與空氣凈化器相結(jié)合，因?yàn)樵谥袊?guó)的許多寫(xiě)字樓，空氣凈化器已經(jīng)成為標(biāo)配，被污染的室內(nèi)空氣經(jīng)它們過(guò)濾之后，再被送回辦公室。未來(lái)，這些傳感器將能根據(jù)PM2.5濃度來(lái)開(kāi)關(guān)空氣凈化器，而不是像現(xiàn)在這樣讓它們不間斷運(yùn)行。這些傳感器僅在必要時(shí)啟動(dòng)空氣凈化器，從而大幅節(jié)電。

此外，西門(mén)子樓宇科技集團(tuán)的專(zhuān)家也在開(kāi)發(fā)App，用于將顆粒物傳感器與二氧化碳傳感器連接起來(lái)，以便控制建筑物的通風(fēng)系統(tǒng)。在封閉的房間里，人體呼出的二氧化碳會(huì)不斷聚積。如今，這種情況下常常使用二氧化碳傳感器來(lái)啟動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)，向室內(nèi)泵送新鮮空氣。Copley說(shuō)：“在許多大城市，空氣中的顆粒物濃度非常高，因而不適宜進(jìn)行通風(fēng)。這時(shí)候，顆粒物傳感器可以阻止通風(fēng)?！?

輕松更換激光模塊

除精確測(cè)量最細(xì)小的顆粒物之外，對(duì)用戶(hù)而言，西門(mén)子顆粒傳感器還具備其他優(yōu)點(diǎn)，譬如，在操作方面。隨著時(shí)間的推移，顆粒物傳感器吸入的空氣中攜帶的污垢積聚在激光元件上。通常，整個(gè)傳感器要斷電后拆卸，再更換成新的裝置。而西門(mén)子樓宇科技集團(tuán)研發(fā)的這種傳感器則僅需更換小小的激光模塊。Copley說(shuō)：“這就如同為電視遙控器更換電池一樣快捷?！边@種傳感器還提供經(jīng)濟(jì)模式，所以不必頻繁更換激光模塊。在這種模式下，它每個(gè)小時(shí)僅執(zhí)行規(guī)定次數(shù)的測(cè)量，這無(wú)形中延長(zhǎng)了污垢積聚周期。

激光模塊的使用壽命亦相應(yīng)地得到延長(zhǎng)。這種傳感器還具備快速啟動(dòng)功能，允許用戶(hù)隨時(shí)獲取空氣質(zhì)量信息。當(dāng)用戶(hù)靠近傳感器一米以?xún)?nèi)時(shí)，它將被喚醒并快速讀取數(shù)據(jù)。Copley說(shuō)：“然后，短短數(shù)秒鐘內(nèi)，屏幕上將顯示當(dāng)前顆粒物濃度值。這種超快速空氣分析能力，是我們的裝置的獨(dú)特特性。”

Copley認(rèn)為，除了中國(guó)、印度外，其他污染嚴(yán)重的區(qū)域，這種傳感器也能發(fā)揮作用。如今，幾乎每個(gè)城市都在一定程度上面臨著顆粒物濃度問(wèn)題，特別是在發(fā)生逆溫現(xiàn)象時(shí)——這時(shí)候，被污染的空氣像一口大鐘籠罩在城市上空。這種情況下，倫敦或斯圖加特的顆粒物濃度也會(huì)一躍沖破標(biāo)準(zhǔn)限值。

環(huán)境空氣質(zhì)量也是激光模塊污垢積聚周期的唯一決定因素。Copley指出，在北京，模塊的使用壽命可能僅為短短幾年。而相同裝置在瑞士阿爾卑斯山上的使用壽命則可能延長(zhǎng)數(shù)倍。如果由傳感器來(lái)控制空氣凈化器，那么，在中國(guó)的特大城市，空氣凈化器的使用壽命也將延長(zhǎng)，同時(shí)確保室內(nèi)空氣如同瑞士群山中的空氣一樣清新。