延续经典、舍我其谁——S7-1500替代S7-300全解析系列二
这一次为大家带来
S7-300/ET200M/ET200S
到S7-1500/ET200MP/ET200SP硬件方面替代的第三部分：工艺功能
二 工 艺 功 能
S7-300/ET200M、ET200S系列有很多种工艺功能模块，包括高速计数模块、定位模块、脉冲输出模块等，在S7-1500系列中一般可以找到对应模块，或功能性替代。但是由于模块功能众多，这里只针对工艺模块的基本功能替代关系进行介绍，如果功能上希望完全替代，那么需要仔细检查所需功能。
由于工艺功能模块通常都会包含输入部分、输出部分以及工艺部分实现，所以替代表格也将按照这种方式展现。
高速计数模块：
S7-300/ET200M系列有三种模块或CPU：FM 350-1、FM 350-2、CPU 300C
FM350-1功能强大，主要支持1路Zui高输入频率500kHz的5V差分编码器或1路Zui高输入频率200kHz的24V单端增量、脉冲编码器，前者可以使用S7-1500/ET200MP系列的TMPosInput 2替代，而后者可以使用S7-1500/ET200MP系列的TM Count 2×24V替代。
FM350-2，主要支持8路Zui高输入频率20kHz的24V单端增量、脉冲编码器，可以使用四个支持2路输入的S7-1500/ET200MP系列的TMCount 2×24V模块替代。
如果只是功能简单的计数，可以使用两个S7-1500/ET200MP系列的TM Timer DIDQ16×24V模块替代，该模块支持Zui多4路增量、脉冲编码器。也可以使用两个S7-1500/ET200MP系列的DI 16×24VDCHS模块替代，该模块支持Zui多4路脉冲编码器，2路Zui高频率20kHz，2路Zui高频率10kHz。
CPU300C，不同CPU型号支持的个数与Zui高频率不同，Zui多支持4路Zui高输入频率60kHz的24V单端增量、脉冲编码器。可以使用CPU1500C替代，或者使用FM350-2的替代。
ET200S系列有两种模块：1 Count 5V/500kHz、1 Count 24V/100kHz
1 Count 5V/500kHz，主要支持1路Zui高输入频率500kHz的5V差分编码器，可以使用ET200SP系列的TMPosInput 1模块替代。
1 Count24V/100kHz，主要支持1路Zui高输入频率100kHz的24V单端增量、脉冲编码器，可以使用ET200SP系列的TM Count1×24V模块替代。
以上替代关系总结见表1和表2：
表1S7-300/ET200M系列高速计数模块替代
表2ET200S系列高速计数模块替代
SSI模块：S7-300/ET200M系列有一种模块，SM338，支持3路Zui大帧长度为25位Zui大传输率1MHz的SSIjuedui值编码器，可以使用两个TM PosInput2模块替代。ET200S系列有一种模块，1SSI，支持1路Zui大帧长度为25位Zui大传输率2MHz的SSIjuedui值编码器，可以使用ET200SP系列的TMPosInput 1模块完美替代。
以上替代关系总结见表3和表4：
表3S7-300/ET200M 系列 SSI 模块替代
表4 ET200S系列SSI 模块替代
定位模块：
此定位模块的功能是通过数字量输出控制继电器或者线圈直接驱动电机高低速切换定位，使用编码器进行位置反馈。S7-1500/ET200MP系列与ET200SP系列目前没有替代模块，只能功能性替代。
S7-300/ET200M系列有两种模块或CPU：FM 351、CPU 314C。
FM351支持2个轴，每个轴支持4个数字量输出，编码器支持5V差分编码器、24V单端增量编码器以及SSI编码器。S7-1500/ET200MP系列可以使用TMPosInput 2模块或者TM Count2×24V模块连接编码器，普通DO连接输出。使用SIOS上的库实现软件功能，下载地址：https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/109745386
CPU 314C支持1个轴，支持4个数字量输出或者模拟量输出，编码器支持24V单端增量编码器。可以使用CPU1500C功能性替代，或者使用TM Count2×24V模块连接编码器，普通AO连接输出，并配合SIOS上的库实现软件功能，下载地址同上。
ET200S系列有一种模块，1PosUniversal，支持1个轴，支持3个数字量输出，编码器支持5V差分编码器、24V单端增量编码器，SSI编码器。ET200SP可以使用TMPosInput 1模块或者TM Count1×24V模块连接编码器，普通DO连接输出。使用SIOS上的库实现软件功能，下载地址同上。
以上替代关系总结见表5和表6：
表5S7-300/ET200M 系列定位模块替代
表6 ET200S系列定位模块替代
伺服定位、脉冲模块：
S7-300/ET200M系列有三种模块或CPU：FM 353、FM 354以及CPU 300C。
FM353是开环脉冲定位模块，支持1路Zui高200kHz的5V差分信号输出控制步进电机。可以使用S7-1500/ET200MP系列的TMPTO4替代，TM PTO4 支持Zui高4路输出。
FM 354是闭环模拟量控制定位模块，支持1路±10V输出以及5V差分编码器、24V单端增量编码器、SSI编码器输入。可以使用S7-1500/ET200MP系列的任意AO模块，以及TMPosInput 2模块或者TM Count 2×24V模块连接编码器，实现功能替代。
FM 353与FM 354支持的数控常用的G代码功能，目前S7-1500不支持。
CPU 300C，不同CPU型号支持的个数不同，Zui多支持4路Zui高输出频率2.5kHz的PWM输出。可以使用CPU1500C替代，或者使用TM Timer DIDQ 16×24V实现该功能。
ET200S系列有两种模块：1 STEP 5V和2 Pulse。
1 STEP 5V是开环脉冲定位模块，支持1路Zui高510kHz的5V差分信号输出控制步进电机。ET200SP有模块TM PTO2×24V支持控制步进电机，但是该模块不支持5V差分信号输出，如果步进电机侧可以更改信号类型为DC24V输出，则可以替代。否则需要使用S7-1500/ET200MP系列的TMPTO4进行功能性替代。
2 Pulse是个多功能的脉冲输出模块，常用来实现PWM与脉冲串输出。可以使用ET200SP系列的TM Pulse2×24V替代。
以上替代关系总结见表7和表8：
表7S7-300/ET200M 系列脉冲伺服模块替代
表8 ET200S系列脉冲伺服模块替代
凸轮输出模块：S7-300/ET200M系列有一种模块，FM352，支持1路5V差分编码器、24V单端增量编码器、SSI编码器，以及Zui多13路的凸轮输出。S7-1500/ET200MP系列没有直接替代的模块，目前可以使用TMPosInput 2模块或者TM Count 2×24V模块连接编码器，TM Timer DIDQ16×24V或者普通DO实现凸轮输出，需要使用外部编码器与凸轮输出的运动控制工艺对象。如果使用TM Timer DIDQ16×24V模块，需要所在主机架或站使用等时模式，例如使用接口模块IM155-5 PNST/HF。如果不希望使用以上需要运动控制工艺对象的方式，可以使用ET200SP系列的DQ 4×24VDC/2A HS配合TMPosInput 1模块或者TM Count1×24V模块连接编码器，实现功能性替代。这种方法需要子站使用等时模式，例如使用接口模块IM155-6 PN HF。
以上替代关系总结见表9：
表9 FM352模块替代
PID 模块：S7-300/ET200M系列有四种模块，FM 355 C/S、FM 355-2C/S。这四种模块都是带4路PID的模块，支持各种模拟量输入，支持模拟输出（C）或者数字输出（S）。这种硬件PID模块在S7-1500/ET200MP系列没有替代产品，只能通过硬件输入输出模块以及软件PID功能实现功能替代。可以使用支持TC/RTD的AI模块连接热电偶/PT100等的输入，或者使用支持模拟量电压/电流的AI模块连接相关信号仪表输入。通过普通AO输出作为PID的模拟输出，或者使用普通DO模块作为PID的数字输出。软件功能取决于使用PID的具体功能。例如：加热制冷控制，使用PID_Temp指令，串级控制使用PID_Temp指令，多区控制使用PID_Temp指令，死区控制使用PID_Temp、PID_3Step指令，三步控制使用PID_3Step指令，常规PID使用PID_Compact指令等。对于CPU停止情况下的PID调节，目前S7-1500无法实现，只能通过增加CPU数量提高可靠性，例如使用S7-1500R/H。
以上替代关系总结见表10：
表10 FM355模块替代
处理器：S7-300/ET200M系列有两种模块：FM 352-5源型输出/漏型输出。这是一种需要编程的独立处理器，可以实现极为高速的逻辑控制。模块支持1路5V差分编码器、24V单端增量编码器、SSI编码器，以及8个高速输入与输出。S7-1500/ET200MP系列目前没有替代产品，预计2023年将会出一款替代产品TMFAST模块，已经使用上TIA Portal V18的小伙伴有兴趣的话可以尝试去组态一下。目前的临时替代方案是使用CPU1518实现较短的时间周期，使用TM PosInput 2模块、TM Count 2×24V模块或者ET200SP系列的TMPosInput 1模块、TM Count 1×24V模块连接编码器，使用TM Timer DIDQ16×24V模块或者ET200SP系列的TM Timer DIDQ 10×24V实现边沿检测，使用ET200SP系列的TMPulse模块实现极短的脉冲输出，通常还配合着等时同步模式来实现程序和通信的实时同步。