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S7-1500替代S7-300全解析系列三
一
概 述
接上篇，【暢學技術】延續經典、舍我其誰——S7-1500替代S7-300全解析系列二
這一次為大家帶來
S7-300/ET200M/ET200S
到S7-1500/ET200MP/ET200SP
硬件方面替代的第三部分：工藝功能。
二
工 藝 功 能
S7-300/ET200M、ET200S系列有很多種工藝功能模塊，包括高速計數模塊、定位模塊、脈沖輸出模塊等，在S7-1500系列中一般可以找到對應模塊，或功能性替代。但是由于模塊功能眾多，這里只針對工藝模塊的基本功能替代關系進行介紹，如果功能上希望完*替代，那么需要仔細檢查所需功能。
由于工藝功能模塊通常都會包含輸入部分、輸出部分以及工藝部分實現，所以替代表格也將按照這種方式展現。
高速計數模塊：
S7-300/ET200M系列有三種模塊或CPU：FM 350-1、FM 350-2、CPU 300C
FM 350-1功能強大，主要支持1路最高輸入頻率500kHz的5V差分編碼器或1路最高輸入頻率200kHz的24V單端增量、脈沖編碼器，前者可以使用S7-1500/ET200MP系列的TM PosInput 2替代，而后者可以使用S7-1500/ET200MP系列的TM Count 2×24V替代。
FM 350-2，主要支持8路最高輸入頻率20kHz的24V單端增量、脈沖編碼器，可以使用四個支持2路輸入的S7-1500/ET200MP系列的TM Count 2×24V模塊替代。
如果只是功能簡單的計數，可以使用兩個S7-1500/ET200MP系列的TM Timer DIDQ 16×24V模塊替代，該模塊支持最多4路增量、脈沖編碼器。也可以使用兩個S7-1500/ET200MP系列的DI 16×24VDC HS模塊替代，該模塊支持最多4路脈沖編碼器，2路最高頻率20kHz，2路最高頻率10kHz。
CPU 300C，不同CPU型號支持的個數與最高頻率不同，最多支持4路最高輸入頻率60kHz的24V單端增量、脈沖編碼器。可以使用CPU 1500C替代，或者使用FM350-2的替代。
ET200S系列有兩種模塊：1 Count 5V/500kHz、1 Count 24V/100kHz
1 Count 5V/500kHz，主要支持1路最高輸入頻率500kHz的5V差分編碼器，可以使用ET200SP系列的TM PosInput 1模塊替代。
1 Count 24V/100kHz，主要支持1路最高輸入頻率100kHz的24V單端增量、脈沖編碼器，可以使用ET200SP系列的TM Count 1×24V模塊替代。
以上替代關系總結見表1和表2：
SSI模塊：
S7-300/ET200M系列有一種模塊，SM 338，支持3路最大幀長度為25位最大傳輸率1MHz的SSI絕對值編碼器，可以使用兩個TM PosInput 2模塊替代。
ET200S系列有一種模塊，1SSI，支持1路最大幀長度為25位最大傳輸率2MHz的SSI絕對值編碼器，可以使用ET200SP系列的TM PosInput 1模塊完*替代。
以上替代關系總結見表3和表4：
定位模塊：
FM 351支持2個軸，每個軸支持4個數字量輸出，編碼器支持5V差分編碼器、24V單端增量編碼器以及SSI編碼器。S7-1500/ET200MP系列可以使用TM PosInput 2模塊或者TM Count 2×24V模塊連接編碼器，普通DO連接輸出。使用SIOS上的庫實現軟件功能，
CPU 314C支持1個軸，支持4個數字量輸出或者模擬量輸出，編碼器支持24V單端增量編碼器。可以使用CPU 1500C功能性替代，或者使用TM Count 2×24V模塊連接編碼器，普通AO連接輸出，并配合SIOS上的庫實現軟件功能，下載地址同上。 ET200S系列有一種模塊，1PosUniversal，支持1個軸，支持3個數字量輸出，編碼器支持5V差分編碼器、24V單端增量編碼器，SSI編碼器。ET200SP可以使用TM PosInput 1模塊或者TM Count 1×24V模塊連接編碼器，普通DO連接輸出。使用SIOS上的庫實現軟件功能，下載地址同上。
以上替代關系總結見表5和表6：
伺服定位、脈沖模塊：
S7-300/ET200M系列有三種模塊或CPU：FM 353、FM 354以及CPU 300C。
FM 353是開環脈沖定位模塊，支持1路最高200kHz的5V差分信號輸出控制步進電機。可以使用S7-1500/ET200MP系列的TM PTO4替代，TM PTO4 支持最高4路輸出。
FM 354是閉環模擬量控制定位模塊，支持1路 ±10V輸出以及5V差分編碼器、24V單端增量編碼器、SSI編碼器輸入。可以使用S7-1500/ET200MP系列的任意AO模塊，以及TM PosInput 2模塊或者TM Count 2×24V模塊連接編碼器，實現功能替代。
FM 353與FM 354支持的數控常用的G代碼功能，目前S7-1500不支持。
CPU 300C，不同CPU型號支持的個數不同，最多支持4路最高輸出頻率2.5kHz的PWM輸出。可以使用CPU 1500C替代，或者使用TM Timer DIDQ 16×24V實現該功能。
ET200S系列有兩種模塊：1 STEP 5V和2 Pulse。
1 STEP 5V是開環脈沖定位模塊，支持1路最高510kHz的5V差分信號輸出控制步進電機。ET200SP有模塊TM PTO 2×24V支持控制步進電機，但是該模塊不支持5V差分信號輸出，如果步進電機側可以更改信號類型為DC24V輸出，則可以替代。否則需要使用S7-1500/ET200MP系列的TM PTO4進行功能性替代。
2 Pulse是個多功能的脈沖輸出模塊，常用來實現PWM與脈沖串輸出。可以使用ET200SP系列的TM Pulse 2×24V替代。
以上替代關系總結見表7和表8：
凸輪輸出模塊：
S7-300/ET200M系列有一種模塊，FM 352，支持1路5V差分編碼器、24V單端增量編碼器、SSI編碼器，以及最多13路的凸輪輸出。S7-1500/ET200MP系列沒有直接替代的模塊，目前可以使用TM PosInput 2模塊或者TM Count 2×24V模塊連接編碼器，TM Timer DIDQ 16×24V或者普通DO實現凸輪輸出，需要使用外部編碼器與凸輪輸出的運動控制工藝對象。如果使用TM Timer DIDQ 16×24V模塊，需要所在主機架或站使用等時模式，例如使用接口模塊IM155-5 PN ST/HF。
如果不希望使用以上需要運動控制工藝對象的方式，可以使用ET200SP系列的DQ 4×24VDC/2A HS配合TM PosInput 1模塊或者TM Count 1×24V模塊連接編碼器，實現功能性替代。這種方法需要子站使用等時模式，例如使用接口模塊IM155-6 PN HF。
以上替代關系總結見表9：
PID 模塊：
S7-300/ET200M系列有四種模塊，FM 355 C/S、FM 355-2 C/S。這四種模塊都是帶4路PID的模塊，支持各種模擬量輸入，支持模擬輸出（C）或者數字輸出（S）。這種硬件PID模塊在S7-1500/ET200MP系列沒有替代產品，只能通過硬件輸入輸出模塊以及軟件PID功能實現功能替代。
可以使用支持TC/RTD的AI模塊連接熱電偶/PT100等的輸入，或者使用支持模擬量電壓/電流的AI模塊連接相關信號儀表輸入。通過普通AO輸出作為PID的模擬輸出，或者使用普通DO模塊作為PID的數字輸出。
軟件功能取決于使用PID的具體功能。例如：加熱制冷控制，使用PID_Temp指令，串級控制使用PID_Temp指令，多區控制使用PID_Temp指令，死區控制使用PID_Temp、PID_3Step指令，三步控制使用PID_3Step指令，常規PID使用PID_Compact指令等。
對于CPU停止情況下的PID調節，目前S7-1500無法實現，只能通過增加CPU數量提高可靠性，例如使用S7-1500 R/H。
以上替代關系總結見表10：
高速布爾處理器：
S7-300/ET200M系列有兩種模塊：FM 352-5 源型輸出/漏型輸出。這是一種需要編程的獨立處理器，可以實現極為高速的邏輯控制。模塊支持1路5V差分編碼器、24V單端增量編碼器、SSI編碼器，以及8個高速輸入與輸出。S7-1500/ET200MP系列目前沒有替代產品，預計2023年將會出一款替代產品TM FAST模塊，已經使用上TIA Portal V18的小伙伴有興趣的話可以嘗試去組態一下。
目前的臨時替代方案是使用CPU 1518實現較短的時間周期，使用TM PosInput 2模塊、TM Count 2×24V模塊或者ET200SP系列的TM PosInput 1模塊、TM Count 1×24V模塊連接編碼器，使用TM Timer DIDQ 16×24V模塊或者ET200SP系列的TM Timer DIDQ 10×24V實現邊沿檢測，使用ET200SP系列的TM Pulse模塊實現極短的脈沖輸出，通常還配合著等時同步模式來實現程序和通信的實時同步。這里就不展開介紹了，替代前需要仔細檢查，必要時聯系西門子幫助確認功能能否替代。