西门子S7-300产品说明

S7-300 CPU 的六个性能等级

现有性能范围极宽的分级 CPU 系列，可用于组态控制器。
产品范围包括 7 种标准的 CPU、
7 种紧凑式 CPU、5 种故障防护型 CPU 以及 3 种工艺 CPU。
现有 CPU 的宽度仅 40mm
SIMATICS7-300 是我们全集成自动化设计的一部分，是销量**的控制器。

应用范围

• 在**个实例中，SIMATIC S7-300 用于制造工艺中的创新性系统解决方案，特别是用于汽车工业，一般机械工程，特别是特殊机械制造和机器的连续生产 (OEM)，以及塑料加工、包装行业、食品和饮料工业和加工工程

• 作为一种多用的自动化系统，S7-300 是那些需要灵活的设计以实现集中和本地组态的应用的理想解决方案。

• 对于由于环境条件限制需要特殊的坚固性的应用，我们可以提供SIPLUS 极端设备。

特别是在后期加工工艺上，S7-300 可以用于以下行业：

• 汽车工业

• 通用机械工程

• 特殊机器制造

• 系列机械工程，OEM

• 塑料加工

• 包装行业

• 食品和饮料工业

• 加工工程

• **计数/fairs，可以直接访问硬件计数器

• 简单定位，直接控制 MICROMASTER 频率静态变频器

• 带有集成功能块的 PID-Regulation

优点

• 由于具有高处理速度，CPU 可以实现非常短的机器循环时间。

• S7-300 系列 CPU 可以为各种应用提供合适的解决方案，客户只需为特定任务实际需要的性能付款

• S7-300 建立在模块式的组态上，无需 I/O 模块的插槽规则

• 现有丰富的模块可用于集中组态和搭配 ET 200M 实现分布式组态。

• 集成的 PROFINET 接口可以实现控制器的简单网络化，与其它运行管理等级方便的进行数据交换

• 模块宽度窄，可以实现紧凑式的模块设计或者小型控制柜。

• 能够把强大的 CPU 与工业以太网/PROFINET 接口、集成的工艺功能或故障防护设计集成在一起，从而避免附加投资。

设计和功能

桌面 CPU 创新

设计

S7-300 可以实现空间节省和模块式组态。除了模块，只需要一条 DIN 安装轨用于固定模块并把它们旋转到位。
这样就实现了坚固而且具有 EMC 兼容性的设计。
随用随建式的背板总线可以通过简单的插入附加的模块和总线连接器进行扩展。S7-300 系列丰富的产品既可以用于集中扩展，也可用于构建带有 ET 200M 的分布式结构；因此实现了经济高效的备件控制。

扩展选件

如果自动化任务需要超过 8 个模块，S7-300 的中央控制器 (CC) 可以使用扩展装置 (EU) 扩展。中心架上**多可以有 32 个模块，每个扩展装置上**多 8 个。接口模块 (IM) 可以同时处理各个机架之间的通讯。如果工厂覆盖范围很宽，CC/EU 还可以相互间隔较长距离安装（**长 10m）。

在单层结构中，这可以实现 256 个 I/O 的**组态，在多层结构中**多可以达到 1024 个 I/O。在带有 PROFIBUS DP 的分布式组态中，可以有 65536 个 I/O 连接（**多 125 个站点，如通过 IM153 连接的 ET200M）。插槽可自由编址，因此无需插槽规则。

S7-300 模块种类丰富，还可以用在分布式自动化解决方案中。
与 S7-300 具有相同结构的 ET 200M I/O 系统通过接口模块不仅可以连接到 PROFIBUS 上还可以连接到 PROFINET 上。

西门子S7-400产品说明

有一系列从入门级CPU直到高性能CPU，用于配置控制器。所有CPU控制大量结构;多个CPU可以在一个多值计算配置中一起工作以提高性能。由于CPU的高处理速度和确定性的响应时间，可缩短机器的循环周期。

不同的CPU具有不同性能，例如，工作存储器，地址范围，连接数量和执行时间。十款款标准的CPU，集成PROFIBUS、PROFINET 总线接口。

应用

• S7- 400尤其适合于加工工业中的数据密集型任务。高处理速度和确定性的响应时间，缩短高速机械制造业设备控制的循环周期。

• S7 - 400**用于整体协调各种设备，控制低级别的系统。这是由高速通讯能力和集成接口来保证的。

• 在S7- 400的许多器件也可用于极端环境条件下的SIPLUS版本。

S7-400 的成功应用如下：

• 汽车工业

• 标准机械设备制造包括定制的机械设备制造

• 仓储系统

• 建筑工程

• 钢铁行业

• 发电和配电

• 造纸和印刷业

• 木工

• 纺织业

• 医药制品

• 食品和饮料行业

• 处理工程，例如水和废水处理设施

• 化工和石化

效益

• 由于采用各种级别的CPU，S7-400可以灵活扩展升级；I/O能力几乎是无限的。

• 强大的CPU允许集成新的功能，无需额外硬件投资，例如处理质量数据，用户友好的诊断，到更高层次的MES解决方案或通过总线系统的高速通讯。

• 可以以模块化的方式构建S7 - 400，有各种用于集中配置和分布式结构的模块，以实现处理备件方面的低成本。

• 在操作过程中可以修改S7- 400 的分布式I/O配置（在运行中配置）。另外在工作时还可以删除和插入信号模块（热插拔）。这使得很容易扩展系统或出现故障时替换模块。

• 项目的完整数据存储包括CPU上的符号和注释，简化了服务和维护过程。

• 可以将安全技术和标准自动化集成到一个单一的S7- 400控制器，可以通过S7- 400的冗余结构增加设备的可用性。

• S7- 400的许多器件也可用于外部环境条件SIPLUS版本，例如：扩展温度范围（-25+60°C）和在恶劣环境/冷凝条件下使用。

• S7- 400的高速背板总线确保集中式I/ O模块的高速通讯。

设计和功能

模块化

S7 - 400的一个重要特点是它的模块化。S7- 400的高速通讯背板总线和允许直接插入CPU集成的DP接口，允许多条通讯线路的高性能运行。例如，把一根总线用于HMI通讯和编程任务，一根总线用于高性能运动控制，一根总线用于普通I / O现场总线通讯。
此外，也可以实现另外连接到MES-/ERP系统或通过SIMATIC IT连接到互联网的需要。根据任务情况，可对S7 – 400进行集中扩展或分布式配置。附加设备和接口模块也可集中用于此目的。在CPU中集成的PROFIBUS或PROFINET接口上也可实现分布式扩展。如果需要，也可以使用通讯处理器（CP）。

设计

设计一个S7 - 400系统基本上包括机架，电源，和中央处理单元。它可以以一个模块化的方式安装和扩展。所有的模块都可以自由地放置在左侧插入的电源旁边。S7- 400具有无风扇的坚固设计。信号模块可以热插拔。一个多层面的模块范围可用于中央扩展以及具有ET200的分布式拓扑结构的简单配置。
在集中式扩展中，额外安装机架直接连接到中央控制器。

除了标准的安装机架，也提供9槽和18槽铝合金安装机架。这些铝机架可以很高地耐受不利环境条件，紧固耐用，重量轻25％左右。

多值计算

多值计算，也就是在一个S7- 400中央控制器中的几个CPU的同时操作，为用户提供不同的益处：

• 可通过多值计算共享的S7 - 400的整体性能。例如，在技术复杂的任务中，如开环控制，可以将计算机或通讯分割和分配给不同的CPU每个CPU分配给自己的，用于此目的本地输入/输出。

• 有些任务也可以从每个多值计算方式中断开，一个CPU处理关键时间的处理任务，另一个处理非关键时间的任务。

在多值计算操作中，所有的CPU的运行行为像一个CPU，也就是说，当一个CPU进入STOP状态，其他的也停止。几个CPU的动作可以通过同步指令选择性地协调调用。此外，CPU之间的数据交换通过高速的全局数据通讯机制。

数据/程序存储器

从精细分级的各种CPU中选择合适的CPU取决于集成工作存储区的大小。集成装载存储器（RAM）足以满足中小型企业方案。对于大型程序，通过插入RAM或FEPROM存储卡增大装载内存（64 KB到64 MB）。

特殊功能

S7- 400 CPU有一些非常有用的特殊功能：

• 从工程工作站通过网络更新固件实现更简单和**的升级

• 通过一个系统功能实现额外的写保护（例如没有从PC器件下载到CPU）

• 通过读取存储卡的序列号获得保护，因此，保证了程序只与特定的存储卡一起运行

集成的路由功能允许在不同总线系统和网络上访问数据记录，例如控制级PC可以通过S7 -400控制器与连接在PROFINET或者PROFIBUS接口上的现场设备进行通讯。

西门子开发了一款智能软件，它能依靠人工神经网络，提前数日**预测大城市空气污染程度。这款软件能为城市及其居民提供必要信息，以便**限度地减少可能发生污染高峰的影响，从而改善生活质量。

城市一直被视为工业增长的引擎，因为其为居民提供了就业和致富的机会。在现代社会，这种情况变得特别明显。事实上，自2009年起，人类历史上**次全球人口的半数以上居住在城市。到2050年，全球人口的70%将在城市生活，这个数量几乎相当于当今全球人口总和。

但城市化带来的负面影响也显而易见。城市居民数量爆炸性增长，对城市基础设施构成了巨大挑战——许多地方的基础设施已接近其承载能力极限。譬如，如今全球50%以上的人口，分布于不足地球表面积2%的区域内。这样一来，城市为满足其交通、工业和能源等需求而排放的温室气体，在全球排放总量中的占比已高达70%。

城市的空气难言清新。这种空气日益损害着人们的身心健康。**卫生组织（WHO）于2015年5月发布的分析报告透露，近90%的全球城市人口，他们所呼吸空气的污染程度已大大高于**的临界值。

在中国首都北京，一位市民骑车穿行于雾霾中。

700万人死亡

空气污染的后果令人不寒而栗。据WHO发布的数据，每年有大约700万人死于空气污染。也就是说，全球八分之一的死亡缘于被污染的空气。

但WHO也指出了乐观的一面。它指出，城市有能力通过地方性的措施极大地改善其空气质量，不论是利用现代、高效的智能基础设施解决方案，还是通过临时的简单举措，如交通管制和鼓励步行和骑车等措施。理想情况下，可以直接在污染**严重的地方实施这些举措。然而，这要求知道具体地点的污染程度随时间而变化的情况。

准确预测空气污染

来自西门子中央研究院的Ralph Grothmann博士接受了这个挑战。针对德勤数据分析研究所（DAI）计划开展的“Mayor Cockpit”项目，Grothmann开发了基于神经网络的空气污染预测模型。该模型能够提前数日**预测大城市的污染程度。Grothmann表示：“神经网络是能像人脑那样运行的计算机模型。通过训练，它们能学会辨识各种关联并做出预测。”这听起来有点像科幻小说，但多年来西门子一直在诸多领域使用神经网络这一概念，因此，它可以说是一项历经检验的成熟技术。譬如，神经网络已被用于预测经济活动水平、原材料价格，甚至可再生能源预期发电量等。

城市交通：城市排放的主力军之一。

伦敦试点项目

在开发这个预测系统的过程中，Grothmann利用了伦敦市遍布中心城区的约150座监测站收集的天气和排放数据。Grothmann说：“这些数据让我们得以训练我们的系统。特别是，我们收集了诸如一氧化碳、二氧化碳和氮氧化物等气体的排放测量数据。我们将这些排放数据的变化情况与同一时期的天气数据相关联，包括诸如湿度、太阳辐射、云层覆盖和温度等因素。”诸如工作日、周末、假期、展会和体育赛事等经常性活动，也被编程到模型中，因为这些因素也以其不同方式影响着交通和排放。

基于由此产生的所有数据，以及季节性天气数据和即时天气预报，神经网络必须学会如何预测空气污染程度。开始时，它并不知道任何特定变量会造成什么影响，因此，它做出的预测与实际测得的排放水平大相径庭。然而，在数百次重复的训练过程中，这个程序稳步缩小了其预测与实际测得的城市大气污染程度之间的差距。它通过改变各个参数的权重，实现了这一点。

Grothmann表示：“现在，我们的系统能够逐小时预报伦敦市内150个地点未来3天的空气污染程度，且误差率不超过10%。根据我们的预测结果，还可以推断出导致所预测空气污染的主要原因。”

这款软件使用了遍布伦敦中心城区的约150座监测站提供的数据。

这个系统能够逐小时预报伦敦市内150个地点未来3天的空气污染程度，且误差率不超过10%。

这个系统能够区分不同受测气体的排放量，如一氧化碳、二氧化碳和氮氧化物。

有的放矢地制定预防措施

当然，任何预测本身并不能减轻城市的空气污染。但预测软件提供了必要的数据，有助于有的放矢地实施应对举措。Grothmann指出：“譬如，如果我们的系统预测出未来两天受交通影响，伦敦的某些区域将出现高于平均水平的空气污染，那么，伦敦市可以通过临时提高拥堵费，在受影响严重的区域实行货车分时段限行，或鼓励人们乘坐公交出行等举措做出响应。”

除了交通或工业和能源领域的这些举措之外，西门子的预测软件还可为那些希望避开严重污染地点和时段的居民提供扩展服务。譬如，他们可以使用在线服务，根据未来几天的污染预报，找出适于慢跑的**地点和时间——不只是在伦敦，而且是在任何配备了足够多的传感器的城市。Grothmann说：“理论上讲，我们的系统可以扩展至所有城市——前提条件是，这些城市能对其空气成分进行测量。”

不论是作为**限度地减轻污染的辅助工具，还是为注重健康的居民提供的服务，西门子所开发的预测软件都为城市提供了一个迈向高效、智能、可持续发展未来的跳板。在未来，城市不仅能为其居民提供发展、就业和致富的机会，而且能提供洁净、清新的空气。