西门子S7-300型plc
小周:19514718569
S7-300是德国西门子公司生产的可编程序控制器(PLC)系列产品之一。其模块化结构、易于实现分布式的配置以及性价比高、电磁兼容性强、抗震动冲击性能好,使其在广泛的工业控制领域中,成为一种既经济又切合实际的解决方案。

产品特性
· 针对低性能要求的模块化中小控制系统
· 可配不同档次的CPU


· 可选择不同类型的扩展模块
· 可以扩展多达32个模块
· 模块内集成背板总线
· 网络连接 - 多点接口 (MPI), -PROFIBUS或-工业以太网
· 通过编程器PG访问所有的模块
· 无插槽限制
· 借助于“HWConfig”工具可以进行组态和设置参数
产品特点

· 循环周期短、处理速度高
· 指令集功能强大(包含350多条指令),可用于复杂功能
· 产品设计紧凑,可用于空间有限的场合
· 模块化结构,设计更加灵活
· 有不同性能档次的CPU模块可供选用
· 功能模块和I/O模块可选择
· 有可在露天恶劣条件下使用的模块类型

工作原理
· PLC采用循环执行用户程序的方式。OB1 是用于循环处理的组织块(主程序),它可以调用别的逻辑块,或被中断程序(组织块)中断。
·在起动完成后,不断地循环调用OB1,在OB1 中可以调用其它逻辑块(FB, SFB, FC 或SFC)。
·循环程序处理过程可以被某些事件中断。
·在循环程序处理过程中,CPU 并不直接访问I/O模块中的输入地址区和输出地址区,而是访问CPU 内部的输入/输出过程映像区(在CPU的系统存储区)
编程工具
使用STEP7软件对S7-300进行编程,目前S7-300最新的编程软件版本为STEP7 V5.5 SP2。 [1]
STEP7包含了自动化项目从项目的启动、实施到测试以及服务每一个阶段所需的全部功能。
STEP7中的编程语言
1、顺序功能图
2、梯形图
3、语句表
4、功能块图
5、结构文本
组成部件
导轨(Rail)
S7-300的模块机架(起物理支撑作用,无背板总线),西门子提供一下五种规格的导轨: [2]
导轨长度
产品订货号
160mm
6ES7390-1AB60-0AA0
482mm
6ES7390-1AE80-0AA0
530mm
6ES7390-1AF30-0AA0
830mm
6ES7390-1AJ30-0AA0
2000mm
6ES7390-1BC00-0AA0
电源模块(PS)
将市电电压(AC120/230V)转换为DC24V,为CPU和24V直流负载电路(信号模块、传感器、执行器等)提供直流电源。输出电流有2A、5A、10A三种
●正常:绿色LED灯亮
●过载:绿色LED灯闪
●短路:绿色LED灯暗(电压跌落,短路消失后自动恢复)
●电压波动范围:5%
CPU模块
各种CPU有不同的性能,例如有的CPU集成有数字量和模拟量输入/输出点,有的CPU集成有PROFIBUS-DP等通信接口。CPU前面板上有状态故障指示灯、模式开关、24V电源端子、电池盒与存储器模块盒(有的CPU没有)
信号模块(SM)
数字量输入模块:24V DC,120/230V AC
数字量输出模块:24V DC,继电器
模拟量输入模块:电压,电流,电阻,热电偶
模拟量输出模块:电压,电流
功能模块 (FM)
功能模块主要用于对时间要求苛刻、存储器容量要求较大的过程信号处理任务。
-计数:计数器模块
-定位:快速/慢速进给驱动位置控制模块、电子凸轮控制器模块、步进电动机定位模块、伺服电动机定位模块等
-闭环控制:闭环控制模块
-工业标识系统:接口模块、称重模块、位置输入模块、超声波位置解码器等。
接口模块 (IM)
接口模块用于多机架配置时连接主机架(CR)和扩展机架(ER)。S7-300通过分布式的主机架和3个扩展机架,最多可以配置32个信号模块、功能模块和通信处理器。
连接:
IMS 360发送、IMR 361接收;对于双层组态,常用硬连线的IM 365 接口模块
距离:
采用IM 365 、两层机架,电缆最大长度可达1米;采用IM 360 / 361 、多层机架,机架之间电缆最大长度10米
通讯处理器(CP)
扩展中央处理单元的通讯任务,提供以下的连网能力:
-点到点连接
-PROFIBUS
-工业以太网
附件
总线连接器和前连接器

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高压连接器:具备载流、温升、端子设计等技术壁垒。国产厂商产品比肩海外,21 年国产化率约为 25%且后续仍有明显空间,【中航光电】、【瑞可达】、【永贵电器】等优秀国内厂商份额提升空间大;

高速连接器:技术壁垒更高,目前国内厂商技术落后于国际大厂 2 年,份额集中在罗森博格等海外厂商,国内【电连技术】布局较早,【瑞可达】等此前在通信领域有技术积累的厂商同样具备优势。

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专家介绍:

1、低压/低速连接器:主要用在 ECU、传感器等位置,低压指电流几 A、电压 60V 以下。连接器主要由塑胶件、端子(信号、电源)及密封件构成。

中国厂商做的都不是很好,技术能力不错但规模不大。国际大厂的成本控制及规模效应已经很强,国内厂商压力大。

2、高压连接器:主要满足电动化需求,由端子、密封件、塑胶件、压铸件等组件构成。高压连接器的主要环节包括:

1)充电枪:分直流和交流

2)充电座:

3 ) 高压小电流( 几十安, 几千万功率) : AC inlet-OBC-Battery 电池包-PDU-PTC- DC/DC-空气压缩机 *PTC 一般一辆车有两个,一个是座舱加热(冬天取暖),一个是电池包加热。

4)高压大电流:DC charging pile-DC inlet-Battery 电池包-PDU-MCU-电机-MSD(MSD在车上会被低压取代)

高压连接器技术壁垒:

(1)平衡载流能力与温升问题。高压连接器产生的热与电流有关系,电流越大产生的热越多,一般要求温升增量不能高于 50 度,总温度达到 105 度就会断流,但有些车厂 90 度就会限流,所以实际上不能高持续采用高功率充电。如何保持载流能力提升,而又不让温升增量太大是设计中主要考虑的问题。降温主要考虑在连接器产品上配和液冷装置。

(2)EMC ;

(3)抗应力松弛,热应力松弛;

(4)高压防护设计;

(5)设计仿真测试能力;

(6)高震动要求。

除了技术能力之外,国内厂商的客户资源与品牌实力也很重要,如果有给国际大厂做配合,

local 及新势力的厂商会比较认可。成本也是客户的重要考虑之一,同时,测试、仿真能力要求也会比较高,生产及仿真设备投入会比较多,目前设计仿真还没有采用全自动作业形式。

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玩家主要是 TE,Rosenberger,Amphenol,Aptiv,Lear,Radiall,IMS。国内做的比较好的主要是中航光电、瑞可达、永贵电器及智绿环保,产品布局比较完善。胜蓝股份布局没有那么完善,赛川和曼德是车厂旗下的,华丰做的也不错,立讯精密也有相关布局。

中国厂商对比分析:中航技术无论技术势力、营收规模、客户资源及布局均比较强;瑞可

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达新能源业务占比高,客户也比较全面,国内的 local、新势力及 T 客户都有布局,增速及营收规模都很稳健;永贵电器新能源连接器布局也很早也相对完善,营收前几年不多主要是因为推广一般,没有在某一家做出特别大业绩,现在在上汽多一些,研发能力还不错,需要加强推广与某一大厂做深度配合。鼎通科技主要是通信基站的高速背板连接器代工,通信业务占比高,但也开始涉足新能源,给比亚迪做电池包的铜排、给外资车厂做塑胶件代工,增长很不错,后续还要多做更复杂的高压连接器。智绿环保没有上市,主要客户是五菱、福特。永贵电器、华丰也供应五菱。胜蓝股份去年新能源大概 3 亿左右,业务相对没有那么完善,主要是铜排、充电枪、少量充电桩连接器。

国内外厂商差距不大,但是高压大电流连接器有一定差距,小电流、充电枪、代加工等方 面国内有优势。国内成本优势、服务优势明显。泰科和瑞可达、中航光电客户不完全重合,但瑞可达和中航光电的客户重叠较多一些。

3、高速连接器:满足汽车辅助驾驶、智能驾驶、车联网需求。

车用高速连接器的分类可分为:Fakra(公端+母端)、MiniFakra、以太网连接器、HSD 连接器。摄像头会用到 Fakra、MiniFakra,T-Box 到域控制会用到以太网及 HSD,激光雷达会用以太网连接器,抬头显示会用到差分连接器。

高速连接器的技术壁垒:

(1)电磁及微波方便的性能要求,包括阻抗、EMC、触波比、回波损耗等

(2)热应力松弛、抗应力松弛等端子设计要求。

高速连接器支持 A-B 配,如买了罗森博格的公端和电连技术的母端是可以适配的,但是高压连接器不允许,需要满足界面设计的互配。一般国际大厂来定义标准界面,但 Mini-

Fakra 和以太网目前没有标准图纸,目前 Mini-Fakra 有两种界面,对国内厂商不友好,想做产品会收到商标权/技术上的限制。

目前千兆以太网的界面以罗森博格为主,百兆以太网安费诺、泰科、罗森博格都有界面,但百兆没有千兆应用空间广阔。HSD 连接器功能和消费电子近似,2-3GHz 传输频率,但弊端在于四通道,线束贵。长远来看,HSD 未来可能会被以太网替代,Fakra 也会慢慢被 Mini-Fakra 替代。以太网、Mini-Fakra 国内没有界面,所以国产厂商能力相对空白。

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罗森博格和泰科主导,国内做的最好的是电连技术,还有 LJV, SUNNET,胡连等,瑞可达也相对进展较快。瑞可达以前做通信连接器,转型车载射频连接器相对容易一些;电连技术早年也是通信连接器,主要是高速连接器,业务占比也没有很大,但依然是国内第一。客户很多,国际大厂配合没有很多,和广汽、比亚迪合作比较多。国内厂商做高速技术没有问题,主要是要满足车规级的应用。同时还要考虑成本(自动化生产作业)。中航光电也有很多布局,意华股份也有进展但是推广没有电连技术那么快。

高速连接器国内成本低但是技术不够强,落后国际大厂 2 年,但是 Mini-Fakra 和以太网也会慢慢有界面标准出来,分别会在 24-25 和 23 年出来,整体落后一些。长远看都会慢慢

替代国际大厂,罗森博格连接器零部件生产及研发都不在国内,服务、配套能力比不上国内大厂,也没有本土化研发。国内 HSD 的替代会更快一些。

Q&A

Q:高压连接器的绝缘材料会有什么变化?

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A:主要是塑胶件,高压 400V-800V 会对 CTR 有要求,两个端子距离越短对 CTR 要求越 高,后续会要求国内厂商有 CTR600 认证。还要看颜色稳定、阻燃等指标。目前金发科技、巴斯夫、杜邦等都有解决方案。

Q: 徕 木 股 份 扮 演 的 角 色 ? A: 低 压 做 了 很 多 年 , 高 压 也 有 布 局 , 但 是 产 品 并 不 是 特 别 多 , 进 程 相 对 慢 一 些 。

Q:车用连接器哪两家公司份额做到比较大?

A:中航光电、瑞可达、智绿环保、永贵电器、立讯精密等,立讯精密目前也做了很多储备,华丰也在准备上市、扩产等,胜蓝股份也有布局研发中心及工厂。目前看,中航光电和瑞可达最大。

Q:新能源车高压连接器价值量?

A:高压:2200-2400 之间。范围 700-3k 都有,根据架构有关。混动的没有快充,高端车型架构复杂连接器多一些。如 Taycan 基于 800V 平台的,除了慢充 OBC 还有快充 OBC,多了 6 个高压连接器。后面三合一集成的会在 2000-2200 之间,后续不会再有更多集成,短期不会成为主流,尤其国内厂商和新势力不会很快实现。

高速:价值量在 700-1k3,L4、L5 会超过 1k。数量比较多,一般车上会用到 50 多个高速连接器,单价比较低。主要是用在摄像头、域控制器、显示屏、激光雷达、天线等等。

Q:国产高压高速连接器比海外厂商低多少?

A:高速连接器对以太网、Mini-Fakra 低很多,以太网只有电连可以做华为界面,Mini-

Fakra 能做的非常少。Fakra 和 HSD 差别不大,比如 Fakra 一端,电连技术 3 元+罗森博格

2.7-2.8。

高压厂商部分产品能力全,但有一些不是全部能做。高压大电流差价 10%-20%,比如泰科卖 80 国内卖 60 元这个水平。瑞可达给 T 做的主要是定制化,其他标准化的连接器以外资厂为主,国内厂商要做还是走低价策略。但是充电座、充电枪等国内国外没什么差距,国际大厂很多不做,安费诺有但是价格基本和国内持平。

Q:长期看国产厂商连接器毛利率水平? A:20%-30%

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