S7-300
概述
S7-300 自動化系統(tǒng)采用模塊化設計。它擁有豐富的模塊，這些模塊可進行各種組合。
系統(tǒng)包含下列組件：
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A CPU:
不同的 CPU 可用于不同的性能范圍，包括具有集成 I/O 和對應功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和點對點接口的 CPU。
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用于數字量和模擬量輸入/輸出的信號模塊 (SM)。
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用于連接總線和點對點連接的通信處理器 (CP)。
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用于高速計數、定位（開環(huán)/閉環(huán)）及 PID 控制的功能模塊（FM）。
根據具體要求，也可使用下列模塊：
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負載電源 (PS) 用于將 SIMATIC S7-300 連接到 120/230 V AC 電源電壓。
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接口模塊 (IM) 用于連接多層配置中的中央控制器 (CC) 和擴展單元 (EU)。
SIMATIC S7-300 可通過跨 CC 和 3 個 EU 分布的最多 32 個模塊來操作。所有模塊均在外殼中運行，并且無需風扇。
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適合擴展環(huán)境條件的 SIPLUS 模塊：
適合溫度范圍 -25 至 +60 °C、較高濕度、冷凝和結霜負荷條件。防直接日曬、雨淋或水濺，在防護等級為 IP20 機柜內使用時，可直接在汽車或室外建筑使用。不需要空氣調節(jié)的機柜和 IP65 外殼。
設計
S7-300 的簡單設計使其功能多樣，易于維護：
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安裝模塊：
只需簡單地將模塊掛在安裝導軌上，轉動到位然后鎖緊螺釘。
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集成背板總線：
集成的背板總線；背板總線集成在模塊上。模塊通過總線連接器相連，總線連接器插在外殼的背面。
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模塊采用機械編碼，更換極為容易：
更換模塊時，必須擰下模塊的固定螺釘。按下閉鎖機構，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的連接器錯插到其他的模塊上。
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現場證明可靠的連接：
對于信號模塊，可以使用螺釘型、彈簧型或絕緣刺破型前連接器。
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TOP 連接：
為采用螺釘型接線端子或彈簧型接線端子連接的 1 線 - 3 線連接系統(tǒng)提供預組裝接線另外還可直接在信號模塊上接線。
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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，并有前蓋保護。因此，所有模塊應有明確的安裝深度。
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無插槽規(guī)則：
信號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)。
擴展
如果用戶需要使用 8 個以上插槽來安裝其自動化任務中的信號模塊、功能模塊或通信處理器模塊，則可以將 S7-300（CPU 312 和 CPU 312C 除外）擴展：
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中央控制器和3個擴展機架最多可連接32個模塊：
總共可將 3 個擴展裝置（EU）連接到中央控制器（CC）。每個 CC/EU 可以連接八個模塊。
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通過接口模板連接：
每個 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處理與擴展裝置的通信。
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通過 IM 365 進行擴展：
1 個擴展裝置最遠擴展距離為 1 米；電源電壓也通過擴展裝置提供。
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通過 IM 360/361 擴展：
3 個擴展裝置， CC 與 EU 之間以及 EU 與 EU 之間的最遠距離為 10m。
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物理隔離安裝：
對于單獨的 CC/EU，也能夠以更遠的距離安裝。兩個相鄰 CC/EU 或 EU/EU 之間的距離： 10 m
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靈活的安裝選件：
CC/EU 既可以水平安裝，也可以垂直安裝。這樣可以限度滿足空間要求。
通信
S7-300 具有不同的通信接口：
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連接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網總線系統(tǒng)的通信處理器。
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用于點到點連接的通訊模塊。
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多點接口 (MPI)，集成到 CPU 中；
用于同時連接編程器/PC、HMI 系統(tǒng)和其它 SIMATIC S7/C7 自動化系統(tǒng)的低成本解決方案。
通過 PROFIBUS DP 進行過程通信
SIMATIC S7-300 通過通信模塊或配有集成式 PROFIBUS DP 接口的 CPU 連接到 PROFIBUS DP 總線系統(tǒng)。通過帶有 PROFIBUS DP 主站/從站接口的 CPU，可構建一個高速的分布式自動化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡化。
從用戶的角度來看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區(qū)別（相同的組態(tài)，編址及編程）。
以下設備可作為主站連接：
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SIMATIC S7-300
（使用帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）
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SIMATIC S7-400
（使用帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）
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SIMATIC C7
（通過配有 PROFIBUS DP 接口的 C7，或通過 PROFIBUS DP CP）
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SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，帶 IM 308
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SIMATIC 505
出于性能原因，每條線路上連接的主站不得超過 2 個。
以下設備可作為從站連接：
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ET 200 分布式 I/O 設備
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S7-300，通過 CP 342-5
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CPU 313C-2 DP，CPU 314C-2 DP，CPU 314C-2 PN/DP，CPU 315-2 DP，CPU 315-2 PN/DP，CPU 317-2 DP，CPU 317-2 PN/DP 和 CPU 319-3 PN/DP
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C7-633/P DP，C7-633 DP，C7-634/P DP，C7-634 DP，C7-626 DP，C7-635，C7-636
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現場設備
雖然帶有 STEP 7 的編程器/PC 或 OP 是總線上的主站，但是只使用 MPI 功能，另外通過 PROFIBUS DP 也可部分提供 OP 功能。
通過 PROFINET IO 進行過程通信
SIMATIC S7-300 通過通信模塊或配有集成式 PROFINET 接口的 CPU 連接到 PROFINET IO 總線系統(tǒng)。通過帶有 PROFIBUS 接口的 CPU，可構建一個高速的分布式自動化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡化。
從用戶的角度來看，PROFINET IO 上的分布式 I/O 處理與集中式 I/O 處理沒有區(qū)別（相同的組態(tài)，編址及編程）。
可將下列設備作為 IO 控制器進行連接：
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SIMATIC S7-300
（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
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SIMATIC ET 200
（通過帶有 PROFINET 接口的 CPU）
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SIMATIC S7-400
（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
可將下列設備作為 IO 設備進行連接：
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ET 200 分布式 I/O 設備
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ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU
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SIMATIC S7-300
（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
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現場設備
通過 AS-Interface 進行過程通信
S7-300 具有一個通信模塊 (CP 342-2)，適合連接 AS-Interface 總線的現場設備（AS-Interface 從站）。
更多信息，請參見通信處理器。
通過 CP 或集成接口（點對點）進行數據通信
通過 CP 340/CP 341 通信處理器或 CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP 的集成接口，可經濟有效地建立點到點連接。有三種物理傳輸介質支持不同的通信協(xié)議：
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20 mA (TTY)（僅 CP 340/CP 341）
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RS 232C/V.24（僅 CP 340/CP 341）
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RS 422/RS 485
可連接以下設備：
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SIMATIC S7、SIMATIC S5 自動化系統(tǒng)和其他公司的系統(tǒng)
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打印機
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機械手控制裝置
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掃描器，條碼閱讀器，等
特殊功能塊包括在通信功能手冊的供貨范圍之內。
通過多點接口 (MPI) 實現數據通信
MPI（多點接口）是集成在 SIMATIC S7-300-CPU 中的一個通信接口?？捎脕砗唵蔚亟M網。
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MPI 可以同時連接多個配有 STEP 7 的編程器/PC、HMI 系統(tǒng)（OP/OS）、S7-300 和 S7-400。
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全局數據：
“全局數據通信”服務可以在聯網的 CPU 間周期性地進行數據交換。一個 S7-300 CPU 可與多達 4 個數據包交換數據，每個數據包含有 22 字節(jié)數據，可同時有 16 個 CPU 參與數據交換（使用 STEP 7 V4.x）。
例如，一個 CPU 可以訪問另一個 CPU 的輸入/輸出。只可通過 MPI 接口進行全局數據通信。
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內部通信總線（C 總線）：
CPU 的 MPI 直接與 S7-300 的 C 總線相連。這樣，通過 MPI，可直接從編程器來尋址帶有 C 總線接口的 FM/CP 模塊。
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功能強大的通信技術：
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多達 32 個 MPI 節(jié)點。
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使用 SIMATIC S7-300/-400 的 S7 基本通信的每個 CPU 有多個通信接口。
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使用編程器/PC、SIMATIC HMI 系統(tǒng)和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通信的每個 CPU 有多個通信接口。
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數據傳輸速率 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s
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靈活的配置選件：
使用性能可靠的組件建立 MPI 通信：PROFIBUS 和“分布式 I/O”系列的總線電纜、總線連接器和 RS 485 中繼器。使用這些組件，可以根據需求實現設計的化調整。例如，任意兩個 MPI 節(jié)點之間最多可以串入 10 個中繼器以連接更大距離。
通過 CP 進行數據通信
SIMATIC S7-300 通過 CP 342 和 CP 343 通信模塊可以連接到 PROFIBUS 和工業(yè)以太網總線系統(tǒng)。
可連接以下設備：
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SIMATIC S7-300
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SIMATIC S7-400
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SIMATIC S5-115U/H、S5-135U、S5-155U/H
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編程設備
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PC
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SIMATIC HMI 人機界面系統(tǒng)
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數控
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機械手控制裝置
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工業(yè) PC
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驅動控制裝置
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其它廠商的設備
S7-300F
S7-300F 能夠以兩種 I/O 設計的方式運行：
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ET 200M 中的 I/O 設計：
故障安全數字量/模擬量輸入和輸出模塊用于集中式或分布式應用（Cat.4/SIL3 只能與隔離模塊一起使用）
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ET 200S PROFIsafe 中的 I/O 設計：
故障安全數字量輸入和輸出模塊可用于分布式應用
S7-300
提供有大量功能，支持用戶的S7-300編程、調試和維護等工作。
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高速指令處理：
指令執(zhí)行時間從 4 ns 起，開辟了中低端性能范圍內的全新應用。
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浮點運算：
可以高效率地使用浮點運算甚至復數運算功能。
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用戶友好的參數分配：
僅需一個帶有統(tǒng)一操作界面的軟件工具，就可以完成所有模塊的參數化工作。這降低了入職門檻和培訓費用。
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操作員控制與監(jiān)視 (HMI)：
用戶友好的 HMI 服務已集成在 S7-300 操作系統(tǒng)中。這些功能不再需要成本高昂的編程工作：SIMATIC HMI系統(tǒng)向SIMATIC S7-300請求過程數據， S7-300 操作系統(tǒng)在期望的更新時間完成這些數據的自動傳輸工作。并且完全使用相同的符號和數據庫。
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診斷功能：
CPU 的智能診斷系統(tǒng)持續(xù)不斷地檢測系統(tǒng)的功能、記錄錯誤信息和特定的系統(tǒng)事件（例如，時間錯誤、模塊故障等）。這些事件已加上時間標簽并儲存在循環(huán)緩沖器內以用于將來故障排除。
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密碼保護：
使用密碼保護功能高效、可靠地保護用戶信息，以防受到非授權復制與更改。
SIMATIC S7-300 符合以下國內和國際標準：
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CE 認證
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UL 認證
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CSA 認證
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cULus 認證
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cULus HAZ.LOC. 認證
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FM 認證
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ATEX 認證
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澳大利亞標志
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IEC 61131
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船級社認證
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ABS（美國船級社）
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BV（法國船級社）
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DNV（挪威船級社）
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GL（德國勞氏船級社）
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LRS（英國勞氏船級社）
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Class NK（日本船級社）
詳細信息，請參閱手冊《SIMATIC S7-300 可編程控制器 S7-300 模塊數據》中的一般技術數據 / 1.1 標準與認證”。
通信
SIMATIC S7-300-CPU 支持以下通信類型：
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過程通信：
通過總線（AS-Interface、PROFIBUS DP 或 PROFINET）對 I/O 模塊進行循環(huán)尋址（交換過程映像）。從循環(huán)執(zhí)行層調用過程通訊。
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數據通信：
在自動化系統(tǒng)之間或 HMI 與多個自動化系統(tǒng)之間進行數據交換。數據通信可循環(huán)進行，或在發(fā)生特定事件時通過塊從用戶程序調用。
STEP 7的操作界面極為友好，顯著地簡化了用戶的通信功能組態(tài)工作。
數據通信
SIMATIC S7-300 支持不同的數據通信機制：
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使用MPI，通過全局數據通信，實現聯網CPU之間的數據包循環(huán)交換。
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借助通信功能，與其它伙伴完成事件驅動型通信。通過 MPI、PROFIBUS 或 PROFINET 實現網絡連接。
全局數據
通過使用“全局數據通信”服務，聯網的 CPU 可以相互循環(huán)交換數據（最多 8 個 GD 數據包，每個循環(huán)各含 22 字節(jié)）。據此，可以實現，例如，某個CPU訪問另一個CPU的數據、位存儲單元和過程圖像等信息。只能通過 MPI 進行全局數據交換。組態(tài)通過 STEP 7 的 GD 表完成。
通信功能
通過系統(tǒng)內集成的塊，可以建立與 S7/C7 伙伴之間的通信服務。
這些服務包括：
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通過 MPI 進行 S7 基本通訊。
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通過 MPI、C 總線、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網進行的 S7 通信。
可以使用 S7-300：
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用作服務器時，使用MPI、C總線和PROFIBUS
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作為服務器或客戶端，通過集成的 PROFINET 接口通訊
通過可加載的塊，可以建立與 S5 通信伙伴和西門子設備之間的通信服務。
這些服務包括：
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通過PROFIBUS和工業(yè)以太網進行S5兼容通訊
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通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網進行的標準通訊（非西門子系統(tǒng)）
與全局數據不同的是，必須建立通信連接才能實現通信功能。
集成到 IT 環(huán)境中
通過 SIMATIC S7-300，可以簡單地將現代 IT 環(huán)境與自動化工程環(huán)境相連。使用CP 343-1 Advanced，可以實現以下信息技術功能：
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IP路由；
借助IP訪問列表，將IP V4報文以不低于Gigabit的速度轉發(fā)至受控PROFINET接口。
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Web 服務器；
使用標準瀏覽器，可以瀏覽大至30 MB可自由定義的HTML網頁；通過FTP處理自己的文件系統(tǒng)中的數據
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標準診斷頁；
無需額外工具，就可以在工廠內完成插裝在安裝機架上的所有模塊的快速診斷工作。
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電子郵件；
發(fā)送直接從用戶程序認證的電子郵件。電子郵件客戶端設計有通知功能，可以在控制程序中直接通知用戶。
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通過 FTP 進行通信；
大多數操作系統(tǒng)平臺上都提供了開放協(xié)議
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設計有30 MB RAM文件系統(tǒng)，可以用作動態(tài)數據的中間存儲器。
S7-300 PROFINET CPU 集成有一個 Web 服務器。因此，可以使用標準 Web 瀏覽器讀出 S7-300 站的信息：
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CPU 常規(guī)信息
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診斷緩沖區(qū)的內容
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變量表
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變量狀態(tài)
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模塊狀態(tài)
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報警
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有關工業(yè)以太網的信息
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PROFINET 節(jié)點拓撲
通過用戶定義的頁面，也可經由該 Web 服務器對 S7-300 CPU 執(zhí)行寫訪問。
等時同步模式
使用系統(tǒng)功能“等時同步模式”，可以同步耦合
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分布式信號采集、
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PROFIBUS/PROFINET 信號傳輸和
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程序執(zhí)行
適合 PROFIBUS/PROFINET 恒定總線循環(huán)時間。
創(chuàng)建自動化解決方案，以恒定間隔時間（恒定總線周期時間）來捕捉并處理輸入和輸出信號。同時創(chuàng)建一致的部分過程圖像。
通過分布式 I/O 的恒定總線周期和同步信號處理，S7-300 確?？删_重復和定義的過程響應時間。
提供了大量支持等時同步模式系統(tǒng)功能的組件，可用來處理運動控制、測量值采集和高速控制等領域內的要求苛刻的任務。
在分布式自動化解決方案中，SIMATIC S7-300 可開辟高速處理運算的重要應用領域，實現極高精度和可重復性。這意味著可在提供且恒定的質量的同時提高產量。
模塊的診斷和過程監(jiān)控
許多SIMATIC S7-300的輸入/輸出模塊具有智能功能：
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監(jiān)控信號采集（診斷）
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監(jiān)控來自過程的信號（硬件中斷）
診斷
診斷功能可以用來判斷模塊的信號采集（針對數字量模塊）或者模擬量處理（針對模擬模塊）是否工作于無故障狀態(tài)。在診斷分析中，必須區(qū)分可參數化和不可參數化的診斷消息：
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可設置參數的診斷消息：
僅當通過適當參數設置啟用之后，才會發(fā)送診斷消息。
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不可設置參數的診斷消息：
這些消息是自動發(fā)送的，即與參數設置無關。
如果某個診斷消息處于激活狀態(tài)（例如，“無傳感器輸入”），則該模塊會觸發(fā)一個診斷中斷（如果已為該診斷消息設置了參數，則僅在相應的參數設置之后才會觸發(fā)中斷）。CPU 將中斷用戶程序或低優(yōu)先級任務的處理，并處理相關診斷中斷塊 (OB 82)。
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數字量輸入/輸出模塊
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診斷消息
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可能的故障原因
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無傳感器電源
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無外部輔助電壓
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無內部輔助電壓
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熔斷器燒斷
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模塊中的參數不正確
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時間監(jiān)控功能已經編址（看門狗）
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EPROM 故障
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RAM 故障
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硬件中斷丟失
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模擬量輸入模塊
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診斷消息
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可能的故障原因
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無外部負載電壓
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組態(tài)/參數設置錯誤
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共模錯誤
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輸入 (M-) 和測量電路的參考電位 (MANA) 之間的電位差 UCM 過高
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斷線
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傳感器電路的電阻過高
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模塊和傳感器之間的線路中斷
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通道未切換（斷開）
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低于量程下限
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輸入值低于量程，可能動故障原因是：
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量程為 4 至 20 mA，1 至 5 伏：
傳感器極性接反；
選擇了錯誤測量范圍
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其它測量范圍：
選擇的量程不正確
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高于量程上限
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模擬量輸出模塊
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診斷消息
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可能的故障原因
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無外部負載電壓
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組態(tài)/參數設置錯誤
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對 M 短路
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斷線
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執(zhí)行器電阻過高
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模塊和執(zhí)行器之間的線路中斷
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通道未使用（斷開）
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硬件中斷
通過硬件中斷可以監(jiān)控過程信號，并且可以觸發(fā)對信號變化的響應。
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數字量輸入模塊：
根據具體參數設置，該模塊可在信號狀態(tài)變化的上升沿、下降沿或上升沿和下降沿上為每個通道組觸發(fā)硬件中斷。CPU 將中斷用戶程序或低優(yōu)先級任務的處理，并處理相關診斷中斷塊 (OB 40)。信號模塊可以每個通道緩沖一個中斷。
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模擬量輸入模塊：
通過設置上限值和下限值，可以定義工作范圍。模塊將數字化測量值與這些限值進行比較。若測量值違反其中任何一個限值，就會觸發(fā)硬件中斷。CPU 將中斷用戶程序或低優(yōu)先級任務的處理，并處理相關診斷中斷塊 (OB 40)。若限值高于/低于過量程/欠量程值，則不進行進行比較。
S7-300F
工作模式
S7-300F 的安全功能包含在 CPU 的 F 程序中，并且位于故障安全信號模塊之內。
信號模塊通過差異分析和測試信號注入來監(jiān)控輸出和輸入信號。
通過定期自檢、命令測試以及按時間順序執(zhí)行的邏輯程序執(zhí)行檢查，CPU 可檢查控制器的運行是否正常。此外，通過狀態(tài)監(jiān)視 (sign-of-life) 請求，還可以檢查 I/O 狀況。
若在系統(tǒng)中診斷出故障，則將系統(tǒng)切換到安全狀態(tài)。
編程
CPU 315F 與安全有關的程序采用 STEP 7 語言的梯形圖（LAD）和功能圖（FBD）編制。與運行有關的功能范圍和數據類型均限于在此處設置。編譯時使用特定的格式和參數，可以創(chuàng)建安全相關程序。在單個CPU中，標準程序可以同時與故障安全程序一起運行（共存），無任何限制。
該軟件包的另一個組件是F庫，配有TUV認可的安全相關功能的編程實例。這些編程實例可以更改，但更改必須再次認證。
S7 F分布式安全選項軟件包
編制安全相關的程序段時，必須使用選項軟件包“S7 F Distributed Safety”。該軟件包含有創(chuàng)建 F 程序所需要的全部功能和塊。運行S7 F Distributed Safety必須安裝不低于V5.1SP3版的STEP 7。
