• Модульный программируемый контроллер универсального назначения для решения задач автоматизации низкой и средней степени сложности.
• Широкий спектр модулей для максимальной адаптации аппаратуры к решению любой задачи.
• Высокая гибкость, возможность использования систем распределенного ввода-вывода, мощные коммуникационные возможности.
• Удобная конструкция, простота монтажа, работа с естественным охлаждением.
• Простота расширения системы в ходе модернизации объекта.
• Высокая производительность благодаря наличию большого количества встроенных функций.

Область применения

 SIMATIC S7-300 - это модульный программируемый контроллер универсального назначения.

 Модульная конструкция, работа с естественным охлаждением, возможность применения структур распределенного ввода-вывода, удобство обслуживания обеспечивают экономичность применения SIMATIC S7-300 при решении широкого круга задач автоматизации.

 Области применения SIMATIC S7-300 охватывают автоматизацию:

• Машин специального назначения.
• Текстильных машин.
• Упаковочных машин.
• Систем общего машиностроения.
• Производства средств автоматизации.
• Производства инструмента.
• Электротехнических и электронных производств и т.д.

Несколько типов центральных процессоров различной производительности и широкий спектр модулей различного назначения с множеством встроенных функций позволяют выполнять максимальную адаптацию оборудования к требованиям решаемой задачи. При модернизации и развитии производства контроллер может быть легко дополнен необходимым набором модулей.

 SIMATIC S7-300 является универсальным контроллером:

• Он является идеальным изделием для работы в промышленных условиях благодаря высокой степени электромагнитной совместимости, высокой стойкости к вибрационным и ударным нагрузкам. 

Дизайн

Основные характеристики

S7-300 имеет модульную конструкцию и позволяет использовать в своем составе широкий спектр модулей самого разнообразного назначения:

• Модули центральных процессоров (CPU):
  для решения задач различного уровня сложности может использоваться несколько типов центральных процессоров различной производительности, включая модели с встроенными входами-выходами и набором встроенных технологических функций, а также модели с встроенным интерфейсом PROFIBUS DP, PROFIBUS DP/ DRIVE, Industrial Ethernet/ PPROFINET, PtP.
• Сигнальные модули (SM), используемые для ввода и вывода дискретных и аналоговых сигналов.
• Коммуникационные процессоры (CP) для подключения к промышленным сетям и организации PtP соединений.
• Функциональные модули (FM) для решения задач скоростного счета, позиционирования и автоматического регулирования.
• Модули блоков питания (PS) для питания аппаратуры SIMATIC S7-300 и преобразования входных напряжений ~120/230 В или =24/48/60/110В в стабилизированное выходное напряжение =24В.
• Интерфейсные модули (IM) для обеспечения связи между базовым блоком и стойками расширения в многорядной конфигурации контроллера.

Все модули работают с естественным охлаждением.

В зависимости от типа используемого центрального процессора система локального ввода-вывода программируемого контроллера S7-300 может включать в свой состав до 32 модулей. В этом случае все модули контроллера располагаются в одном базовом блоке и стойках расширения, которых может быть не более 3.

Конструктивные особенности

Конструкция контроллера отличается высокой гибкостью, технологичностью и удобством обслуживания:

• Монтаж модулей:
  Все модули устанавливаются на профильную шину S7-300 и фиксируются в рабочих положениях винтами.  
• Внутренняя шина:
  Каждый модуль, исключая блоки питания, оснащен встроенным участком внутренней шины контроллера. Соединения между модулями выполняются с помощью шинных соединителей, устанавливаемых на тыльной стороне корпуса. Шинные соединители входят в комплект поставки всех модулей, исключая модули центральных процессоров и блоков питания.
• Фронтальные соединители:
  Подключение внешних цепей сигнальных и функциональных модулей выполняется через съемные фронтальные соединители, оснащенные контактами-защелками или контактами под винт. Применение фронтальных соединителей упрощает выполнение монтажных работ и позволяет производить замену модулей без демонтажа их внешних цепей. 
• Механическое кодирование:
  Первая установка фронтального соединителя на модуль автоматически сопровождается его механическим кодированием. В дальнейшем фронтальный соединитель может устанавливаться только на модули такого же типа, что исключает возможность возникновения ошибок при замене модулей.
• TOP Connect:
  Наличие гибких и модульных соединителей SIMATIC TOP Connect, существенно упрощающих монтаж внешних цепей сигнальных модулей в шкафах управления. 
• Единая для всех модулей монтажная глубина:
  Соединительные кабели и провода размещаются в монтажном канале модуля и закрываются защитной дверцей. Это позволяет иметь единую монтажную глубину для всех модулей контроллера.
• Равноценность посадочных мест:
  Большинство модулей контроллера может размещаться в монтажных стойках в произвольном порядке. Фиксированные посадочные места должны занимать лишь блоки питания, центральный процессор и интерфейсные модули.
• Монтажные положения:
  Горизонтальная (ось монтажной стойки ориентирована в горизонтальной плоскости) или вертикальная установка монтажных стоек. При вертикальной установке ухудшаются условия охлаждения модулей, поэтому верхняя граница рабочего диапазона температур снижается до +40°C. 

Расширение

Система локального ввода-вывода программируемого контроллера S7-300 может включать в свой состав до 32 сигнальных, функциональных и коммуникационных модулей (для S7-300 c CPU 312 или CPU 312C - до 8 модулей, размещаемых в базовом блоке). Все модули устанавливаются в монтажные стойки контроллера, функции которых выполняют профильные шины S7-300. При этом должны соблюдаться следующие правила:

• Размещение модулей:
  В состав контроллера может входить одна базовая и до трех стоек расширения. В каждую стойку может устанавливаться до 8 сигнальных, функциональных и коммуникационных модулей. В базовый блок устанавливается центральный процессор. 
• Интерфейсные модули:
  Соединение стоек выполняется через интерфейсные модули, устанавливаемые в базовый блок и в каждую стойку расширения (по одному интерфейсному модулю на стойку). В базовом блоке интерфейсный модуль устанавливается справа от центрального процессора. Возможные варианты расширения системы локального ввода-вывода зависят от типа используемых интерфейсных модулей:
  • Применение интерфейсных модулей IM 365 позволяет производить подключение к базовому блоку не более одной стойки расширения. Расстояние между стойками может достигать 1м. Питание модулей стойки расширения осуществляется от блока питания базового блока контроллера. В стойку расширения нельзя устанавливать коммуникационные модули и большинство функциональных модулей.
  • Применение интерфейсных модулей IM 360/IM 361 позволяет подключать к базовому блоку до 3 стоек расширения. IM 360 устанавливается в базовый блок, IM 361 - в каждую стойку расширения. Стойки расширения должны комплектоваться собственными блоками питания. Отсутствуют ограничения на состав модулей, устанавливаемых в стойки расширения. Расстояния между двумя соседними стойками может достигать 10 м. 

Промышленная связь

Программируемый контроллер S7-300 обладает широкими коммуникационными возможностями и позволяет использовать для организации обмена данными:

• встроенные интерфейсы PtP, MPI, PROFIBUS DP и Industrial Ethernet/ PROFINET центральных процессоров;
• коммуникационные процессоры для подключения к AS-Interface, PROFIBUS и Industrial Ethernet; 
• коммуникационные процессоры для организации PtP связи. 

Системы распределенного ввода-вывода на основе PROFIBUS DP

SIMATIC S7-300 может подключаться к сети PROFIBUS DP в качестве ведущего или ведомого сетевого устройства через встроенный интерфейс центрального процессора или через коммуникационные процессоры CP 342-5/ CP 342-5 FO. Любой вариант подключения позволяет создавать системы распределенного ввода-вывода со скоростным обменом данными между ее компонентами.

 Обращение к входам-выходам систем локального и распределенного ввода-вывода из программы пользователя производится теми же способами. Для этого используются одинаковые варианты конфигурирования, адресации и программирования.

 Функции ведущих устройств PROFIBUS DP способны выполнять:

• Программируемые контроллеры SIMATIC S7-300/ S7-400/ C7,
  подключаемые к сети через встроенный интерфейс PROFIBUS DP центрального процессора, коммуникационный процессор или интерфейсный модуль (IM 467/ IM 467 FO в S7-400).
• Системы компьютерного управления SIMATIC WinAC,
  подключаемые к сети через встроенный интерфейс PROFIBUS DP слот-контроллера или через коммуникационный процессор PROFIBUS DP компьютера. 
• Программируемые контроллеры SIMATIC S5-115U/H, S5-135U и S5-155U/H с интерфейсным модулем IM 308.
• Программируемые контроллеры SIMATIC 505.

Для обеспечения достаточно высокой производительности в одной сети PROFIBUS DP не рекомендуется использовать более 2 ведущих устройств.

В качестве ведомых устройств PROFIBUS DP можно применять:

• Станции распределенного ввода-вывода SIMATIC ET 200.
• Центральные процессоры программируемого контроллера SIMATIC S7-400 с операционной системой от V3, подключаемые к сети через встроенный интерфейс PROFIBUS DP.
• Программируемые контроллеры SIMATIC S7-300/ C7, подключаемые к сети через встроенный интерфейс PROFIBUS DP или коммуникационный процессор CP 342-5/ CP 342-5 FO.
• Модули связи DP/ASi, обеспечивающие доступ ведущего DP устройства к датчикам и исполнительным устройствам, подключенным к AS-Interface. 
• Модули и блоки DP/PA связи, обеспечивающие доступ ведущего DP устройства к датчикам и исполнительным устройствам, подключенным к PROFIBUS-PA.
• Датчики анализа видео изображений серий SIMATIC VS 100/ 710/ 720.
• Преобразователи частоты серий MICROMASTER, SIMOVERT MASTERDRIVES и SINAMICS.
• Защитную и низковольтную коммутационную аппаратуру с встроенными интерфейсами ведомых DP устройств.
• Приборы полевого уровня. 

Программаторы и компьютеры с установленным пакетом STEP 7, а также устройства и системы человеко-машинного интерфейса в сети PROFIBUS DP могут поддерживать только PG/OP-функции связи.

Системы распределенного ввода-вывода на основе PROFIBUS DP/DRIVE

PROFIBUS DP/DRIVE - это промышленная сеть, предназначенная для организации циклического обмена данными с преобразователями частоты при решении задач позиционирования и управления перемещением. В SIMATIC S7-300 такой вариант связи способен поддерживать центральные процессоры - CPU 315T-2 DP и CPU 317T-2 DP, оснащенные встроенным интерфейсом PROFIBUS DP/DRIVE.

Системы распределенного ввода-вывода на основе PROFINET

SIMATIC S7-300 способен обслуживать системы распределенного ввода-вывода на основе сети PROFINET. Функции PROFINET контроллера ввода-вывода способны выполнять:

• Программируемые контроллеры SIMATIC S7-300,
  подключаемые через встроенные интерфейсы центральных процессоров CPU 315-2 PN/DP или CPU 317-2 PN/DP.
• Программируемые контроллеры SIMATIC S7-300/ С7,
  подключаемые через коммуникационный процессор CP 343-1 V2.
• Программируемые контроллеры SIMATIC S7-400,
  подключаемые через встроенные коммуникационный процессор CP 443-1 Advanced.

Функции ведомых устройств способны выполнять:

• Станции SIMATIC ET 200S с интерфейсным модулем IM 151-3 PN.
• Станции SIMATIC ET 200pro с интерфейсным модулем IM 154-4 PN High Feature.
• Датчики обработки видео изображений SIMATIC VS 130-2.
• Ведомые устройства сетей PROFIBUS DP, подключаемые через модуль IE/PB IO Link. 

Программаторы и компьютеры, оснащенные пакетом STEP 7, а также панели оператора в сети PROFINET поддерживают только PG/OP функции связи.

Системы распределенного ввода-вывода на основе AS-Interface

Подключение к AS-Interface выполняется через коммуникационные процессоры CP 343-2/ CP 343-2P, выполняющие функции ведущего устройства AS-Interface спецификации V2.1. К одному коммуникационному процессору допускается подключать:

• до 62 дискретных ведомых устройств, обслудивающих до 248 дискретных входов и до 186 дискретных выходов, или 
• до 31 аналогового ведомого устройства, обслуживающего до 124 аналоговых каналов ввода-вывода 

Полный цикл сети с 62 дискретными ведомыми устройствами равен 10 мс.

Обмен данными через последовательные (PtP) каналы связи

В S7-300 связь через PtP (Point-to-Point) интерфейс осуществляется через встроенные интерфейсы центральных процессоров CPU 313C-2 PtP/ CPU 314C-2 PtP, а также через коммуникационные процессоры CP 340 и CP 341.

Обмен данными может производиться через последовательные интерфейсы следующих типов:

• 20 мА токовая петля (TTY) (только в СР 341),
• RS 232/V.24 (только в СР 340/ СР 341),
• RS 422/RS 485. 

Через PtP интерфейс S7-300 может быть связан:  компьютерами, принтерами, сканнерами, системами управления роботами, модемами и т.д.

• с программируемыми контроллерами SIMATIC S7, SIMATIC S5, программируемыми контроллерами других производителей,
• с компьютерами, 
• с системами управления роботами,
• с принтерами,
• со сканнерами  и т.д.

Для коvмуникационного процессора СР 341 могут использоваться загружаемые драйверы обмена данными через сети Modbus RTU и Data Highway.

Обмен данными через MPI

MPI интерфейс встроен во все типы центральных процессоров программируемых контроллеров SIMATIC S7-300. Он может быть использован для построения простых и недорогих сетевых структур.

• MPI обеспечивает одновременную поддержку сетевых соединений с программаторами/компьютерами со STEP 7, устройствами и системами человеко-машинного интерфейса (панелями оператора/рабочими станциями), программируемыми контроллерами SIMATIC S7-200/ S7-300/ S7-400/ C7/ WinAC.
• Глобальные данные:
  сетевые контроллеры способны выполнять циклический обмен глобальными данными. В сети MPI один центральный процессор S7-300 способен поддерживать связь с 16 другими центральными процессорами (от STEP 7 V4.x). За один цикл выполнения программы он способен обмениваться 4 пакетами глобальных данных, длиной до 22 байт каждый. С помощью глобальных данных один центральный процессор может, например, получить доступ к входам и выходам другого центрального процессора. Обмен глобальными данными может происходить только через MPI.
• Внутренняя коммуникационная шина (C-шина):
  MPI непосредственно связан с C-шиной контроллера S7-300. Это позволяет получать доступ с программатора через MPI к коммуникационным (CP) и функциональным (FM) модулям, установленным в контроллере.
• Мощная коммуникационная технология:
  • до 32 MPI станций;
  • одновременная поддержка нескольких коммуникационных соединений на основе стандартных S7 функций связи для обмена данными с программируемыми контроллерами SIMATIC S7-300/ S7-400/ C7;
  • одновременная поддержка нескольких коммуникационных соединений на основе S7 функций связи для обмена данными с программаторами/ компьютерами, панелями оператора, системами автоматизации SIMATIC S7-300/ S7-400/ C7/ WinAC;
  • скорость передачи данных 187.5 Кбит/с или 12 Мбит/с.
• Удобное конфигурирование:
  для организации связи через MPI могут быть использованы сетевые кабели, сетевые соединители, повторители RS 485 и другие изделия, предназначенные для работы в сети PROFIBUS. Они позволяют выбирать оптимальные сетевые конфигурации применительно к решению каждой конкретной задачи. Например, для увеличения расстояния между двумя соседними станциями допускается последовательное включение до 10 повторителей. 

Обмен данными через PROFIBUS и Industrial Ethernet

Через коммуникационные процессоры программируемый контроллер SIMATIC S7-300 может подключаться к сетям PROFIBUS и Industrial Ethernet и поддерживать обмен данными:

• с программируемыми контроллерами SIMATIC S7-300/ S7-400/ C7/ WinAC;
• с программируемыми контроллерами SIMATIC S5-115/ S5-135/ S5-155;
• с программаторами, промышленными или персональными компьютерами;
• с устройствами и системами человеко-машинного интерфейса SIMATIC HMI;
• с системами числового программного управления, приводами, системами управления роботами;
• с программируемыми контроллерами и системами автоматизации других производителей. 

Для организации обмена данными через PROFIBUS используется коммуникационный процессор CP 343-5, обеспечивающий поддержку протокола PROFIBUS FMS. Для подключение к Industrial Ethernet могут использоваться коммуникационные процессоры трех типов:

• CP 343-1 Lean, обеспечивающий поддержку протокола TCP/IP, обмен данными со скоростью 10/100 Мбит/с и работу в режиме сервера;
• CP 343-1 V2, обеспечивающий поддержку протокола TCP/IP и PROFINET и обмен данными со скоростью 10/100 Мбит/с;
• CP 343-1 IT, способный выполнять функции WEB-сервера и передавать сообщения по каналам электронной почты;
• CP 343-1 PN, обеспечивающий поддержку коммуникационного стандарта PROFINET и позволяющий использовать S7-300 в модульных системах автоматического управления CBA (Component Based Automation). 

Функции

Программируемые контроллеры SIMATIC S7-300 поддерживают широкий набор функций, позволяющих в максимальной степени упростить процесс разработки программы, ее отладки, снизить затраты на выполнение монтажных и пуско-наладочных работ, а также на обслуживание контроллера в процессе его эксплуатации:

• Быстрое выполнение команд:
  Времена выполнения команд около 0.1 мкс позволяет использовать контроллер для решения широкого спектра задач автоматизации в различных областях промышленного производства.
• Поддержка математики с плавающей запятой:
  Позволяет поддерживать сложные комплексные алгоритмы цифровой обработки информации.
• Удобный интерфейс настройки параметров:
  Для настройки параметров всех модулей используются простые инструментальные средства с единым интерфейсом пользователя. Это существенно снижает затраты на обучение персонала.
• Человеко-машинный интерфейс (HMI):
  Функции обслуживания человеко-машинного интерфейса встроены в операционную систему контроллера S7-300. Эти функции позволяют существенно упростить программирование: система или устройство человеко-машинного интерфейса SIMATIC HMI запрашивает необходимые данные у контроллера SIMATIC S7-300, контроллер передает запрашиваемые данные с заданной периодичностью. Все операции по обмену данными выполняются автоматически под управлением операционной системы контроллера. Все задачи выполняются с использованием одинаковых символьных имен и общей базы данных. 
• Диагностические функции:
  Центральные процессоры оснащены интеллектуальной системой диагностирования, обеспечивающей постоянный контроль и регистрацию отказов и специфичных событий (ошибки таймеров, отказы модулей и т.д.). Сообщения об этих событиях накапливаются в кольцевом буфере и снабжаются метками даты и времени, что позволяет производить дальнейшую обработку этой информации. 
• Парольная защита:
  Парольная защита обеспечивает эффективную защиту программ пользователя от несанкционированного доступа, попыток копирования или модификации программы.

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

• Сертификат соответствия Госстандарта России №РОСС DE.АЯ46.В61141 от 14.03.2003г. подтверждает соответствие программируемых контроллеров SIMATIC и их компонентов требованиям стандартов ГОСТ Р 50377-92 (стандарт в целом), ГОСТ 29125-91 (п.2.8), ГОСТ 26329-84 (п.п. 1.2; 1.3), ГОСТ Р 51318.22-99, ГОСТ 51318.24-99.
• Метрологический сертификат Госстандарта России DE.C.34.004.A № 11994.
• Экспертное заключение о соответствии функциональных показателей интегрированной системы автоматизации SIMATIC S7 отраслевым требованиям и условиям эксплуатации энергопредприятий РАО „ЕЭС России“.
• DIN.
• Сертификат UL.
• Сертификат CSA.
• FM, класс 1, раздел 2, группы A, B, C и D (температурная группа T4, до 135°C).
• Морские сертификаты:
  • Российского морского регистра судоходства
  • American Bureau of Shipping
  • Bureau Veritas
  • Des Norske Veritas
  • Germanischer Lloyd
  • Lloyds Register of Shipping
  • Aseismic capacity 

Промышленная связь

Центральные процессоры S7-300 способны поддерживать следующие виды промышленной связи:

• Обслуживание систем распределенного ввода-вывода:
  Для скоростного циклического обмена данными с компонентами системы распределенного ввода-вывода через AS-Interface, PROFIBUS DP или PROFINET IO.
• Обмен данными:
  Для обмена данными между системами автоматизации или между станцией человеко-машинного интерфейса и несколькими системами автоматизации. Обмен данными может выполняться циклически или носить событийно управляемый характер. При этом управление обменом данными выполняется с помощью функциональных блоков, интегрированных в программу пользователя.

Конфигурирование коммуникационных функций выполняется из среды STEP 7.

Обмен данными

SIMATIC S7-300 поддерживает два коммуникационных механизма обмена данными:

• Циклический обмен пакетами глобальных данных между сетевыми центральными процессорами через MPI.
• Событийно управляемый обмен данными между сетевыми узлами с использованием коммуникационных функций. Такой обмен данными может выполняться через MPI, PROFIBUS или Industrial Ethernet. 

Глобальные данные

Механизм передачи глобальных данных позволяет производить циклический обмен данными между сетевыми центральными процессорами. За один цикл шины может передаваться до 4 пакетов глобальных данных длиной до 22 байт каждый. Это позволяет одному центральному процессору осуществлять доступ к данным, битам памяти и области отображения ввода-вывода другого центрального процессора. Такой обмен данными может выполняться только через MPI. Конфигурирование системы связи выполняется с помощью таблицы глобальных данных пакета STEP 7.

Коммуникационные функции

Для управления обменом данными между программируемыми контроллерами SIMATIC S7/C7 используются функциональные блоки, интегрированные в операционную систему центральных процессоров.

Эти функции обеспечивают поддержку:

• Стандартных функций S7 связи через MPI.
• S7 функций связи через MPI, C-шину, PROFIBUS и Industrial Ethernet (S7-300 может работать только в режиме сервера). 

Для управления обменом данными с программируемыми контроллерами SIMATIC S5 и контроллерами других производителей изпользуются функциональные блоки, загружаемые в программу пользователя.

С помощью таких блоков обеспечивается поддержка:

• Функций S5-совместимой связи через PROFIBUS или Industrial Ethernet.
• Стандартных функций связи с контроллерами других производителей через PROFIBUS или Industrial Ethernet.

В отличие от обмена пакетами глобальных данных для коммуникационных функций должны устанавливаться свои коммуникационные соединения.

Диагностика и мониторинг модулей

Многие модули ввода-вывода программируемого контроллера SIMATIC S7-300 оснащены встроенными интеллектуальными функциями:

• Мониторинг сбора сигналов (диагностика).
• Мониторинг сигналов аппаратных прерываний.

Диагностика

Диагностика используется для определения работоспособности модулей ввода дискретных и аналоговых сигналов. Для передачи диагностической информации применяются маскируемые и не маскируемые сообщения:

• Маскируемые диагностические сообщения могут пересылаться только в том случае, если это разрешено соответствующими параметрами настройки.
• Не маскируемые диагностические сообщения, пересылка которых производится независимо от соответствующих параметров настройки.

Если диагностическое сообщение готово к передаче (например, сообщение об отсутствии напряжения питания датчика), то модуль генерирует диагностическое прерывание (для маскируемых сообщений только в случае определения параметров разрешения передачи). Центральный процессор прерывает выполнение программы пользователя или задач с более низким приоритетом и вызывает соответствующий организационный блок (OB 82).

В зависимости от типа модуля диагностические сообщения могут носить различный характер:

Аппаратные прерывания

Аппаратные прерывания позволяют существенно снизить время реакции контроллера на появление тех или иных событий.

• Модули ввода дискретных сигналов;
  В зависимости от варианта настройки для каждой группы входов модуль способен формировать запросы на прерывание по нарастающему, спадающему или по обоим фронтам входных сигналов. Центральный процессор прерывает выполнение программы пользователя или задач с более низкими уровнями приоритетов и вызывает соответствующий организационный блок (OB 40). Сигнальный модуль способен временно хранить один запрос прерывания на канал.
• Модули ввода аналоговых сигналов;
  Параметры настройки модуля определяют верхний и нижний предел измеряемой величины. Модуль сравнивает текущий результат аналого-цифрового преобразования с допустимыми пределами измерений. В случае выхода за допустимые пределы формируется запрос на прерывание. Центральный процессор прерывает выполнение программы пользователя или задач с более низкими уровнями приоритетов и вызывает соответствующий организационный блок (OB 40). Если измеряемая величина выходит за допустимые пределы, выполнение операций сравнения прекращается.

Технические данные