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S7-1500替代S7-300全解析系列一
十月初的時候，想必工控圈的小伙伴們都被S7-300系列即將于2023年10月1日退市的消息刷屏了吧？倒退到2年前的10月1日，同樣伴隨我們多年的ET200S系列也已經悄無聲息地退市了。在感嘆經典終將成為歷史，年華似水流逝的同時，作為工程師更需要提前做好知識儲備，熟悉產品的更替。
本文就為大家分享：
S7-300/ET200M/ET200S到S7-1500/ET200MP/ ET200SP硬件方面的替代關系。因為內容較多，今天為大家帶來的是硬件篇的第一部分，包括：CPU、擴展機架及分布式IO的替代關系。
02
CPU
CPU一旦更換，整個系統就變了。對于CPU的替代，主要考慮以下七個方面內容：
指令方面：指令不同，但不影響功能實現即可。
內置通信：
MPI接口，S7-1500不再支持。現場大多數MPI協議都是用在和HMI設備以及上位機通信方面，理論上通過更換HMI設備或者使用電腦網卡然后通過以太網來實現。少量應用在全局通信的MPI，可以使用以太網進行替代。此外，如果有和S7-200通信的，可以通過替換為S7-200 SMART然后通過以太網來實現。
DP接口是S7-300系列最主流的接口。CPU 1515及以下系列不再配備DP通信口，需要通過擴展DP模塊實現。對于CPU 1516及以上系列，雖然配置了DP通信口，但是如果要作為DP從站，同樣需要通過擴展DP模塊實現。
對于以太網接口，S7-1500除了不支持PROFINET CBA以外，基本可以無縫更換。并且S7-1500擁有更好的性能和更多的通信資源，還能夠支持更多的通信協議。
PtP接口，這個只有很少的S7-300C CPU集成，S7-1500可以通過增加基本型的串口模塊擴展該接口。
工作存儲器：
這是產品替代時需要重點考慮的問題，畢竟功能不夠，可以增加模塊實現，但是工作存儲器滿了，那就只能更換CPU了。S7-300和S7-1500之間沒有一個準確的存儲器占用換算關系。不過方的文檔中有一個CPU替代表格可供參考，如下表所示。
運算速度：
很多時候，雖然功能能滿足，程序也能裝的下，但是CPU掃描周期長會影響產線節拍。這時就需要考慮CPU運算速度。一般來說，運算速度可以用位運算時間和浮點運算時間來衡量，表2和表3列舉出了每一種CPU（ 1500 V2.9 版本）的位運算和浮點運算典型時間的對比，對照表1的替代方案來說，都可以做到運算速度顯著提升。
通信資源：
CPU都有其內置通信資源，包括PROFIBUS DP從站數量、IO設備數量、連接資源（S7、開放式通信、HMI等）等，替代時通常需要考慮。和運算速度一樣，新一代S7-1500的通信連接資源要顯著高于表1對應的S7-300，參考表4所示（CPU 1500 V2.9 版本）。即使是CPU317與CPU319可能會因為同時支持兩個DP網絡帶來的更多DP從站，S7-1500系列也可以通過增加CM1542-5擴展模塊去連接更多的DP從站。
存儲卡：
S7-300系列和S7-1500系列的存儲卡都是作為裝載存儲器使用，但是存儲內容有所區別。S7-300只是下載程序、組態、配方、文本列表、Web頁面等，但不包含任何變量符號和注釋。所以存儲卡很小，最大只有8MB。S7-1500系列支持全部下載。所以S7-1500存儲卡最小4MB，最大可以到32GB。這里推薦CPU 1513及以下選擇12MB存儲卡，CPU 1516及以下選擇24MB存儲卡，CPU 1517及以上選擇 256MB 存儲卡，當然根據需要可以再調整，畢竟存儲卡更換相對容易。
內置功能：
CPU 300C系列，自帶工藝功能，如果還要使用類似功能，那需要CPU 1500C來替代，詳細的內容將在下篇文章中介紹。
03
擴展機架以及分布式IO
IO的替代對整體的影響相對較小。畢竟一般在S7-300上可以使用的IO模塊在S7-1500上也可以使用，所以可以逐步替代。通常這一部分替代會考慮以下五個方面：
擴展機架：
S7-300支持擴展機架，這是一種低成本擴展IO的方案。現在到了S7-1500時代，這種方案已經淘汰。通過PROFINET IO可以輕松擴展出很多機架，即使只在主機架上，也能安裝最多30個擴展IO，一需要注意的是機架中模塊如果過多的話需要考慮配置系統電源。
分布式：
S7-300時代常用的分布式ET200M、ET200S，建議替換成為對應版本的ET200MP和ET200SP。此外如果可能的話，建議將DP接口換成PN接口的接口模塊。PROFINET相對PROFIBUS，抗干擾能力更強、通信速率更快、擴展性也更好。
ET200MP有1種DP接口模塊，IM155-5 DP ST可以替代IM153-1、IM153-2。ET200MP有3種PN接口模塊，一般可以使用IM155-5 PN ST替代IM153-4 PN ST和IM153-4 PN HF。
如果需要替代使用有源背板的ET200M，目前只能使用IM155-5 PN HF。ET200SP有1種DP接口模塊，IM 155-6 DP HF可以替代各式各樣的ET200S DP接口模塊。ET200SP有5種PN接口模塊，一般可以直接使用IM155-6 PN ST替代IM151-3 PN ST，IM155-6 PN/2 HF替代IM151-3 PN HF，IM155-6 PN HS替代IM151-3 PN HS。
普通IO：
這個替代相對簡單，數字量主要看點數和有沒有特殊功能。模擬量主要看點數、測量類型以及有沒有特殊功能等，其他值得注意的是ET200S的模塊點數較少，可以合并后替代。因為模塊種類太多，表5-10只列舉ET200M IO較為常用的替代關系，表中注明了模塊短名稱以及訂貨號中間五位（x為數字），請仔細校對避免替換時弄錯。ET200S 替代類似于 ET200M，這里就不展開列舉了。
電源：
ET200S系列有各式各樣的電源模塊，最的有PM-E，到了ET200SP以后全部取消。更換成現在的白色電源底座。一般情況下需要在第一個模塊的位置和后面適當的位置使用白色電源底座，用于負載供電，或者傳感器電源等，具體主要取決于負載電流。對于特殊模塊，可以使用選型工具（TIA Selection Tool）配置合適的底座。
ET200MP系列與S7-1500主機架因為支持模塊更多，所以可能會導致系統電源不夠。也可以在最左邊或者機架中間增加系統電源（PS），選型也可以在上面提到的選型工具中確定是否需要增加。而以前常用的PS307的S7-1500系列替代品是負載電源，一般使用S7-1500系列專用的PM電源或者SITOP電源替代，這個需要注意。
有源背板：
和ET200M不同，ET200MP目前如果需要使用有源背板，需要使用IM155-5 PN HF接口模塊V4.4以上的版本才可以。目前有3種底板，分別用于最多12個模塊、8個模塊與4個模塊（不包含接口模塊），選型相對以前的ET200M更加簡單，沒有特殊附件。