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通過 PROFINET IO 進(jìn)行過程通信

SIMATIC S7-300 通過通信處理器或通過配備集成 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(gòu)建一個(gè)高速的分布式自動(dòng)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(shè)備作為 IO 控制器進(jìn)行連接：

• SIMATIC S7-300
  （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
• SIMATIC ET 200
  （使用配備 PROFINET 接口的 CPU）
• SIMATIC S7-400
  （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

可將下列設(shè)備作為 IO 設(shè)備進(jìn)行連接：

• ET 200 分布式 I/O 設(shè)備
• ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU
• SIMATIC S7-300
  （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
• 現(xiàn)場設(shè)備

通過 AS-Interface 進(jìn)行過程通信

S7-300 所配備的通信處理器 (CP 342-2) 適用于通過 AS-Interface 總線連接現(xiàn)場設(shè)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)）進(jìn)行數(shù)據(jù)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(jīng)濟(jì)有效地建立點(diǎn)到點(diǎn)連接。有三種物理傳輸介質(zhì)支持不同的通信協(xié)議：

• 20 mA (TTY)（僅 CP 340/CP 341）
• RS 232C/V.24（僅 CP 340/CP 341）
• RS 422/RS 485

可以連接以下設(shè)備：

• SIMATIC S7、SIMATIC S5 自動(dòng)化系統(tǒng)和其他公司的系統(tǒng)
• 打印機(jī)
• 機(jī)器人控制
• 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(nèi)。

使用多點(diǎn)接口 (MPI) 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信

MPI（多點(diǎn)接口）是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通信接口。它可用于簡單的網(wǎng)絡(luò)任務(wù)。

• MPI 可以同時(shí)連接多個(gè)配有 STEP 7 的編程器/PC、HMI 系統(tǒng)（OP/OS）、S7-300 和 S7-400。
• 全局?jǐn)?shù)據(jù)：
  “全局?jǐn)?shù)據(jù)通信”服務(wù)可以在聯(lián)網(wǎng)的 CPU 間周期性地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 一個(gè) S7-300 CPU 可與多達(dá) 4 個(gè)數(shù)據(jù)包交換數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)包含有 22 字節(jié)數(shù)據(jù)，可同時(shí)有 16 個(gè) CPU 參與數(shù)據(jù)交換（使用 STEP 7 V4.x）。
  例如，可以允許一個(gè) CPU 訪問另一個(gè) CPU 的輸入/輸出。只可通過 MPI 接口進(jìn)行全局?jǐn)?shù)據(jù)通信。
• 內(nèi)部通信總線(C-bus)：
  CPU 的 MPI 直接連接到 S7-300 的 C 總線。因此，可以通過 MPI 從編程器直接找到與 C 總線連接的 FM/CP 模塊的地址。
• 功能強(qiáng)大的通信技術(shù)：
  • 多達(dá) 32 個(gè) MPI 節(jié)點(diǎn)。
  • 使用 SIMATIC S7-300/-400 的 S7 基本通信的每個(gè) CPU 有多個(gè)通信接口。
  • 使用編程器/PC、SIMATIC HMI 系統(tǒng)和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通信的每個(gè) CPU 有多個(gè)通信接口。
  • 數(shù)據(jù)傳輸速率 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s
• 靈活的組態(tài)選項(xiàng)：
  可靠的組件用于建立 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(jù)需求實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的化調(diào)整。例如，任意兩個(gè)MPI節(jié)點(diǎn)之間最多可以開啟10個(gè)中繼器，以橋接更大的距離。

在城市地區(qū)采取有效的減排舉措能夠?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。最近，一項(xiàng)以慕尼黑市為對(duì)象的研究表明：一個(gè)特大都市可以在短短二三十年內(nèi)，實(shí)現(xiàn)幾乎為零的碳排放。其所需的大多數(shù)技術(shù)已經(jīng)問世，若將這些技術(shù)付諸實(shí)施可以節(jié)省許多金錢。

許多人都愿意在城市居住。城市里有就業(yè)機(jī)會(huì)、多姿多彩的文化生活以及各式各樣的休閑娛樂活動(dòng)。巴伐利亞州州府慕尼黑正是這樣一座城市。生活在這里的人們只要一趟短途旅行就能去阿爾卑斯山登山或滑雪，享受迷人的湖光山色，或者驅(qū)車前往意大利和地中海游玩。無怪乎慕尼黑是德國為數(shù)不多的幾座將在今后幾十年保持經(jīng)濟(jì)增長的城市之一。但是，盡管能在德國經(jīng)濟(jì)不景氣的大形勢下獨(dú)善其身，慕尼黑仍未擺脫朝著日益膨脹的大都會(huì)區(qū)發(fā)展的命運(yùn)。

在新興工業(yè)化國家和發(fā)展中國家，人們紛紛涌向城市，尋求工作和受教育機(jī)會(huì)，希望過上更加美好的生活。去年，這個(gè)趨勢到達(dá)了一個(gè)分水嶺。2008年，有史以來*次，全球一半的人口居住在城市。預(yù)計(jì)到2050年，這個(gè)數(shù)字將增至70%。這將導(dǎo)致城市大幅擴(kuò)張，消耗資源，污染環(huán)境。

盡管大都會(huì)區(qū)的面積僅占地球表面的百分之一，但其消耗的能源占全球能源消耗總量的75%，所排放的以二氧化碳為主的溫室氣體占全球總排放量的80%。照這樣下去，這些城市將自釀苦果。專家預(yù)計(jì)，氣候變化將對(duì)城市造成嚴(yán)重影響。例如，上海很有可能遭受強(qiáng)烈的暴風(fēng)雨。而德國聯(lián)邦環(huán)境署預(yù)測，到本世紀(jì)末，慕尼黑每年的高溫天氣以及如熱帶般酷熱的夜晚的數(shù)量將大幅增加。

有沒有關(guān)于城市的好消息？當(dāng)然有。城市雖然是造成氣候變化的最大元兇，但同時(shí)，人口集中的大城市也為解決其造成的問題提供了很好的機(jī)會(huì)，因?yàn)樵谶@里，氣候保護(hù)的關(guān)鍵措施將產(chǎn)生最大的影響。因而，世界各地的大都會(huì)區(qū)具有*的有利條件，可以*實(shí)現(xiàn)更加環(huán)保的生活方式和商業(yè)模式。

一座現(xiàn)代化城市怎樣才能在人口不斷增長的情況下減少碳排放，而不會(huì)降低人們的生活水平或使經(jīng)濟(jì)增長減速？德國伍珀塔爾（Wuppertal）氣候、環(huán)境、能源研究所在西門子的支持下探索了這個(gè)問題的答案。研究報(bào)告《慕尼黑——通往無碳未來之路》細(xì)致深入地審視了從現(xiàn)在到2058年，這座城市可以通過哪些舉措，最大限度地降低其對(duì)環(huán)境的影響。這項(xiàng)研究的結(jié)論是，一座像慕尼黑這樣的城市可以轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀趿闾寂欧诺牡貐^(qū)。這份報(bào)告指出，這樣的結(jié)果需要市政當(dāng)局、電力企業(yè)和城市居民之間的密切合作——明確承諾應(yīng)用從節(jié)能冰箱到發(fā)電廠的高能效技術(shù)，以及投資如風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能和地?zé)崮苓@樣的可再生能源的更廣泛應(yīng)用的普遍意愿。

將二氧化碳排放減少80%至90%。這份研究報(bào)告描繪了慕尼黑兩個(gè)可能的遠(yuǎn)景。“理想遠(yuǎn)景”對(duì)無碳未來充滿信心，認(rèn)為按報(bào)告中考慮的因素，這一目標(biāo)將在在50年內(nèi)或多或少的實(shí)現(xiàn)。

另一個(gè)遠(yuǎn)景，即“過渡遠(yuǎn)景”，則在一定程度上更為保守。例如，研究認(rèn)為，在這一遠(yuǎn)景下，需求增長將抵消發(fā)電效率的提高，個(gè)人交通方式也將基本保持當(dāng)前的狀況。不過，不論在哪個(gè)遠(yuǎn)景下，結(jié)果都將是顯著的。在樂觀的理想遠(yuǎn)景下，研究認(rèn)為，通過實(shí)施全面的高能效措施，到本世紀(jì)中葉，每位居民的平均二氧化碳排放量將減少90%左右，減至750公斤/年。

另一方面，在較為保守的過渡遠(yuǎn)景下，平均二氧化碳排放量將減少將近80%，減至1.3公噸。相比之下，根據(jù)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）2007年發(fā)布的《世界氣候報(bào)告》，歐盟各國的環(huán)境部部長設(shè)立的全球溫室氣體減排目標(biāo)僅為50%以上，平均每人不到2公噸。慕尼黑的兩個(gè)未來遠(yuǎn)景都令這個(gè)目標(biāo)相形見絀。

這項(xiàng)以慕尼黑為對(duì)象的研究細(xì)致深入地分析了哪些措施能夠最大限度地實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排，以及這些措施的經(jīng)濟(jì)可行性。在慕尼黑，將近一半的二氧化碳排放是來自為住宅和建筑物供暖所消耗的能源。因此，改善屋頂、幕墻和地下室的隔熱性能可以大大減少排放，我們也沒有必要在這方面精打細(xì)算。實(shí)際上，這項(xiàng)研究假定將對(duì)慕尼黑現(xiàn)有的房屋進(jìn)行改造，使之符合被動(dòng)式節(jié)能房屋標(biāo)準(zhǔn)，并且未來修建的所有房屋也將符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。包括采用的隔熱材料和真空隔熱窗，以及在將廢氣排出屋外之前，回收至可以利用其殘余熱量的通風(fēng)系統(tǒng)。

這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，通過采取上述措施，可以將現(xiàn)有建筑物的供暖需求從當(dāng)前的每年每平方米200度（kWh/m2a）左右降至25到35 kWh/m2之間，而新建房屋的供暖需求將僅為10到20 kWh/m2a。

與此同時(shí)，新建樓宇將配備太陽能系統(tǒng)，其中大部分都能自主滿足其余的電力需求，甚至還能將多余的電力輸送至電網(wǎng)。為確保在今后50年內(nèi)將大多數(shù)建筑物的能效提高至必需的水平，此類改造的實(shí)施速度必須從當(dāng)前的每年改造0.5%提高至2.0%。這就意味著，每年實(shí)施此類能效改進(jìn)措施的房屋數(shù)量必須是當(dāng)前的四倍。

在50年的時(shí)間內(nèi)對(duì)一座像慕尼黑這樣的城市實(shí)施提高能效的全盤改造似乎困難重重。但這樣做是值得的。盡管相比于執(zhí)行2007年頒布的《節(jié)能法》的要求，建設(shè)符合被動(dòng)式節(jié)能房屋標(biāo)準(zhǔn)的房屋的成本更高，在整個(gè)慕尼黑市實(shí)施此類改造和新建房屋所需的額外成本約為130億歐元，相當(dāng)于每位居民每年多花200歐元左右——差不多是年均燃?xì)赓M(fèi)的三分之一。然而，到2058年，這些舉措每年將節(jié)省16億至26億歐元的能源成本，相當(dāng)于每年每位居民節(jié)省1,200至2,000歐元，足以抵消這筆額外的投資。這份研究報(bào)告稱，到2058年，按照被動(dòng)式節(jié)能房屋標(biāo)準(zhǔn)改造現(xiàn)有房屋和新建房屋，將節(jié)省300多億歐元的能源費(fèi)用。此外，其他節(jié)能領(lǐng)域也是這種情況。這項(xiàng)研究得出的結(jié)論是，一般而言，旨在提高能效的舉措將在其整個(gè)使用壽命期間收回成本。

家庭用電。當(dāng)然，僅僅隔熱是不夠的。要實(shí)現(xiàn)二氧化碳*，還必須采取更多措施。熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）系統(tǒng)也有助于削減溫室氣體排放。這種供暖系統(tǒng)的能效特別高，因?yàn)槠渌贸跫?jí)燃料中所蘊(yùn)含能量的90%都能被利用。慕尼黑未來可能出現(xiàn)的兩種遠(yuǎn)景都假定，集中供暖的使用率將從20%增至60%。這并非不切實(shí)際的建議。例如，在哥本哈根，大約70%的家庭采用集中供暖。

旨在削減二氧化碳排放的其他措施包括使用節(jié)能家電和照明器具，以及使用可再生能源和低碳能源，如光伏系統(tǒng)、太陽能熱水器和地?zé)嵯到y(tǒng)等。這項(xiàng)研究假定將越來越多地采用分布式發(fā)電。例如，由熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電廠為城市的各個(gè)區(qū)域提供電力和供暖，或由微型熱電聯(lián)產(chǎn)裝置為獨(dú)立建筑物中的住戶提供電力和供暖。

這份研究報(bào)告指出，如果能夠嚴(yán)格采取一切節(jié)電措施，從停車信號(hào)燈到滾筒烘干機(jī)，可再生能源將能滿足一座像慕尼黑這樣的城市的大部分用電需求。這項(xiàng)研究假定，慕尼黑將繼續(xù)采用當(dāng)?shù)匾约暗聡渌貐^(qū)和國外的大型發(fā)電廠提供的電力。這些電力主要來自北歐的海上和陸上風(fēng)力發(fā)電場，或者歐洲南部或北非的太陽能發(fā)電廠，通過低損耗的HVDC傳輸線路輸送至歐洲中部城市。還有一部分電力來自配備了碳捕集和封存系統(tǒng)的低碳發(fā)電廠。

汽車也是節(jié)能高手。這項(xiàng)研究探討的一個(gè)最令人注目的變化是大量改用電動(dòng)汽車。到本世紀(jì)中葉，很有可能慕尼黑地區(qū)內(nèi)的交通大部分都是采用電動(dòng)汽車。長途旅行則可能仍然采用混合動(dòng)力汽車，或高能效柴油或汽油汽車。在慕尼黑地區(qū)行駛的這些為數(shù)眾多的電動(dòng)汽車，有助于調(diào)節(jié)發(fā)電量隨天氣情況和時(shí)間而變化的太陽能或風(fēng)電的波動(dòng)。電力充足（因而十分便宜）時(shí)，電動(dòng)汽車的電池將充當(dāng)中間存儲(chǔ)系統(tǒng)。而當(dāng)用電需求很高（并且是峰時(shí)電價(jià)）時(shí)，電動(dòng)汽車可以將存儲(chǔ)的部分電力饋回電網(wǎng)。

與此同時(shí)，更好的城市規(guī)劃有助于減少慕尼黑地區(qū)的交通流量，從而減少交通產(chǎn)生的二氧化碳排放。慕尼黑的兩種遠(yuǎn)景都假定交通需求將會(huì)減少。比起在只有坐汽車才能到的新開發(fā)地段修建大型購物中心，這項(xiàng)研究更傾向于建設(shè)住宅、工作場所和商店彼此鄰近的城市社區(qū)。這樣，許多時(shí)候，出行只需要走路或騎自行車。同樣地，研究人員認(rèn)為應(yīng)該使公共交通變得更加舒適，以吸引更多人選擇這種出行方式。

除將慕尼黑作為一個(gè)整體進(jìn)行分析之外，這項(xiàng)研究還提出了一個(gè)詳細(xì)計(jì)劃，在慕尼黑周邊的一個(gè)既有舊住宅又有新建住宅的實(shí)際社區(qū)內(nèi)提高能效。研究人員得出的結(jié)論是，可以在30年期限內(nèi)，創(chuàng)建一個(gè)低碳社區(qū)。此外，研究人員稱，因供熱需求減少而節(jié)省的能源費(fèi)用，將抵消按照被動(dòng)式節(jié)能房屋標(biāo)準(zhǔn)改造現(xiàn)有建筑物和新建住宅所需的費(fèi)用。這筆節(jié)省下來的費(fèi)用足以建設(shè)一個(gè)采用地?zé)崮茉吹臒o碳社區(qū)供暖系統(tǒng)。換句話說，投資建設(shè)無碳供暖系統(tǒng)不僅能大幅降低排放，而且每年可以為這個(gè)社區(qū)平均節(jié)省400萬至650萬歐元。

必須牢記的是，個(gè)人和企業(yè)也有能力對(duì)提高能效做出貢獻(xiàn)，因?yàn)樵S多時(shí)候，正是他們必須在傳統(tǒng)技術(shù)與能效更高但初始投資更加昂貴的替代技術(shù)之間做出選擇。修建房屋、家用電器和工業(yè)電機(jī)都是這樣。不過，這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)，這往往只涉及行為轉(zhuǎn)變，而不會(huì)降低生活質(zhì)量。常常是高昂的成本讓大眾遲遲不肯轉(zhuǎn)度，使低能耗技術(shù)難以普及。通常這又是因?yàn)橄M(fèi)者未能認(rèn)識(shí)到節(jié)能產(chǎn)品在其整個(gè)使用壽命期間所能節(jié)省的能源費(fèi)用。然而，經(jīng)驗(yàn)清楚地表明，通過適當(dāng)?shù)娜谫Y支持和激勵(lì)措施以及針對(duì)性的信息宣傳活動(dòng)，可以將人們的行為向正確的方向引導(dǎo)。因此，這項(xiàng)研究得出的結(jié)論是，只有在經(jīng)濟(jì)上可取的高能效技術(shù)才具有吸引力。大多數(shù)時(shí)候都是這種情況。