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SIMATIC S7-300 是模塊化的微型 PLC 系統(tǒng)，可滿足中、低端的性能要求。

模塊化、無風(fēng)扇設(shè)計、易于實現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成為中、低端應(yīng)用中各種不同任務(wù)的經(jīng)濟、用戶友好的解決方案。

SIMATIC S7-300 的應(yīng)用領(lǐng)域包括：

• 特殊機械，
• 紡織機械，
• 包裝機械，
• 一般機械設(shè)備制造，
• 控制器制造，
• 機床制造，
• 安裝系統(tǒng)，
• 電氣與電子工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

多種性能等級的 CPU，具有用戶友好功能的全系列模塊，可允許用戶根據(jù)不同的應(yīng)用選取相應(yīng)模塊。任務(wù)擴展時，可通過使用附加模塊隨時對控制器進行升級。

SIMATIC S7-300 是一個通用的控制器：

• 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 故障安全自動化系統(tǒng)可使用在對安全要求較高的設(shè)備中。其可對立即停車過程進行控制，因此不會對人身、環(huán)境造成損害。

S7-300F 滿足下列安全要求：

• 要求等級 AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等級 SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508
• 類別 1 - 4 符合 EN 954-1

另外，標準模塊還可用在 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)共存的工廠中使用。使用相同的標準工具對整個工廠進行組態(tài)和編程。

設(shè)計

S7-300

一般步驟

S7-300自動化系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計。它擁有豐富的模塊，且這些模塊均可以獨立地組合使用。

一個系統(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 和對應(yīng)功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和點對點接口的 CPU。
• 用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出的信號模塊 (SM)。
• 用于連接總線和點對點連接的通信處理器 (CP)。
• 用于高速計數(shù)、定位（開環(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 電源的負載電源模塊(PS)。
• 接口模塊 (IM)，用于多層配置時連接中央控制器 (CC) 和擴展裝置 (EU)。
  通過分布式中央控制器 (CC) 和 3 個擴展裝置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多達 32 個模塊。所有模塊均在外殼中運行，并且無需風(fēng)扇。
• SIPLUS 模塊可用于擴展的環(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，在防護等級為 IP20 機柜內(nèi)使用時，可直接在汽車或室外建筑使用。不需要空氣調(diào)節(jié)的機柜和 IP65 外殼。
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一個小小的硬件，可確保設(shè)備安全地連接至云端，并且經(jīng)濟劃算，適于大眾市場。這對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)來說是一個很大的進步，因為只有確保高度安全，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)才能充分發(fā)揮其潛力。西門子新研制的數(shù)據(jù)二極管可以阻止在互聯(lián)網(wǎng)上控制各種系統(tǒng)，這對于關(guān)鍵型基礎(chǔ)設(shè)施的運營者而言至關(guān)重要。

如火如荼的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化進程，對關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的運營者提出了新的要求。舉例而言，通過收集和分析諸如軌道網(wǎng)絡(luò)、電網(wǎng)和生產(chǎn)設(shè)施等系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，來幫助縮短停機時間，從未像現(xiàn)在這樣容易。但另一方面，襲擊危險與日俱增，因為軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施連接至互聯(lián)網(wǎng)甚或云平臺，讓有可乘之機非法訪問數(shù)據(jù)和系統(tǒng)，從而對軌道交通造成嚴重破壞。

硬件助推數(shù)字化進程

現(xiàn)在，西門子新推出的一個硬件為網(wǎng)絡(luò)安全帶來了各種新的可能性。西門子的全球研發(fā)部門——西門子中央研究院的IT安全專家Martin Wimmer解釋道，“在此之前，不可能以這種形式通過云平臺來連接關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，并提供新的數(shù)字服務(wù)。交通集團與我們合作，研發(fā)出一個硬件設(shè)備，可以既安全又經(jīng)濟可行地實現(xiàn)這樣的連接。”

大馬德里地區(qū)的Chamartín至Torrejón de Velasco鐵路路段：盡管能夠讀取數(shù)據(jù)并確定信號塔狀態(tài)，但這并不影響網(wǎng)關(guān)和道岔的安全。更重要的是它們不會受到影響。

這種從新的維度確保安全的銀色小盒子，是一個數(shù)據(jù)二極管（數(shù)據(jù)捕獲單元，簡稱DCU）。它的大小與電腦移動硬盤差不多，雖然它其貌不揚，但卻蘊含無窮潛力。DCU通過單向數(shù)據(jù)通道，安全地將封閉式網(wǎng)絡(luò)連接至存儲介質(zhì)、服務(wù)器或云平臺。Wimmer表示，“這有點像數(shù)據(jù)單行道。這個二極管允許我們監(jiān)測數(shù)據(jù)流并記錄所有操作。一般而言，不論未經(jīng)授權(quán)的人員能否看到數(shù)據(jù)流，都與目標應(yīng)用領(lǐng)域的安全無關(guān)。”以信號塔為例。在本例中，盡管能夠讀取數(shù)據(jù)并確定系統(tǒng)狀態(tài)，但這并不影響網(wǎng)關(guān)和道岔的安全。由于二極管基于物理原理，數(shù)據(jù)僅可單向傳輸，因此，不可能從互聯(lián)網(wǎng)接入二極管。這樣，就可以將系統(tǒng)連接至云端。

獲得聯(lián)邦鐵路管理局審批，在比利時開展試點

在數(shù)據(jù)保密至關(guān)重要的領(lǐng)域，包括政府機關(guān)和，已經(jīng)在使用數(shù)據(jù)二極管。西門子交通集團的數(shù)據(jù)二極管研發(fā)合作負責人Matthias Seifert指出，“然而，這些設(shè)備的功能復(fù)雜得多，因而價格更為昂貴。不僅如此，這些系統(tǒng)的供應(yīng)商用來證明系統(tǒng)安全性的方法十分復(fù)雜。相比之下，DCU的安全性淺顯易懂。”聯(lián)邦鐵路管理局已經(jīng)批準使用新的DCU?，F(xiàn)在，當?shù)聡蛻粝蛭鏖T子訂購信號塔時，這個能夠安全地將它連接至物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備就已經(jīng)安裝完畢。Seifert補充道，“我們的DCU比此前市場上的其他同類設(shè)備的價格低廉得多。”對于大眾市場產(chǎn)品，這是一個基本標準。譬如，在比利時開展的試點項目中，一個鐵路網(wǎng)絡(luò)的運營者使用DCU，通過云連接來監(jiān)測軌道電路。

Seifert解釋道，“我們的設(shè)備采用物理原理。只要將二極管掛到線路上，就可以監(jiān)測線路上傳輸?shù)男盘枴?rdquo;他解釋道，這是利用線路電感耦合實現(xiàn)的。他進一步解釋說：“它是一個只能讀取不能寫入的半導(dǎo)體電子設(shè)備。當我把它夾到電纜上時，我可以讀取電流信息，也就是抽取出1和0。”二極管單向發(fā)送這些數(shù)據(jù)，在客戶系統(tǒng)中，它的工作方式類似于“以太網(wǎng)分流器”——一種用于監(jiān)測數(shù)據(jù)信號但不能更改它們的設(shè)備。它沒有自己的IP地址，第三方找不到它的位置。它具有優(yōu)良的抗沖擊和防振性能，可耐受溫度變化，并且防電磁振蕩，因而非常適于在惡劣環(huán)境中使用，如列車和工廠等。

記錄數(shù)據(jù)用于法律用途

Seifert表示安裝也極為簡便，“可以不為人知地將DCU裝到任何數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)上，并連接至由一臺或多臺計算機構(gòu)成的外部評估系統(tǒng)。拆除或關(guān)閉DCU亦不會被監(jiān)測系統(tǒng)檢測出?？蛻舻南到y(tǒng)繼續(xù)照常工作。”因此，他胸有成竹地說，DCU也能被用作所謂的入侵檢測系統(tǒng)（IDS）：用可控方式高效地掃描網(wǎng)絡(luò)以檢測異?；驉阂饣顒?；和司法記錄系統(tǒng)（JRS）：記錄數(shù)據(jù)用于法律用途。Wimmer補充道，“取決于我在上游和下游為應(yīng)用加裝多少設(shè)備，它還可以保證數(shù)據(jù)記錄的完整性和保密性。”

傳統(tǒng)上，注重安全的領(lǐng)里，網(wǎng)絡(luò)采用防火墻甚或所謂的“氣隙隔離”加以保護，這意味著它們是*孤立的數(shù)據(jù)孤島。這兩種解決方案各有缺點。舉例來講，電站網(wǎng)絡(luò)使用的氣隙隔離不允許向網(wǎng)絡(luò)外部傳輸任何實時數(shù)據(jù)。因此，現(xiàn)有的豐富數(shù)據(jù)的潛力得不到充分挖掘。而防火墻的缺點則是容易出現(xiàn)配置錯誤和后門。以具備強大的通訊能力和多種功能的機器為例，必須經(jīng)常檢查并調(diào)整防火墻的過濾規(guī)則，因為新的網(wǎng)絡(luò)威脅層出不窮。

DCU是典型的專為交通集團研發(fā)的特定解決方案，結(jié)果成為對于西門子戰(zhàn)略性推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型至關(guān)重要的、通用型網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)用的設(shè)備。西門子交通集團*執(zhí)行官Michael Peter說：“多虧數(shù)據(jù)二極管，用戶不僅能為實現(xiàn)安全的智能交通作出貢獻，而且可以推進能源和工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。”