1、S7-300 PLC的硬件体系与特点（3.13.13.93.9）第第3 3章章 S7-300 PLC的硬件体系与特点 本本章章内内容容3.1 S7-300 PLC的硬件简介 3.2 CPU模块 3.3 信号模块 3.4 接口模块3.5 电源模块3.6 编程设备PG/PC3.7 其他模块3.8 硬件的安装3.9 S7-300的扩展及I/O地址分配 导轨（Rack）电源模块（PS）CPU模块 接口模块（IM）信号模块（SM）功能模块（FM）3.1 S7-300的硬件简介 n S7-300 组成组成3.2.1 CPU 模块的分类模块的分类（1）紧凑型CPU 6种紧凑型CPU分别是CPU312C、CP
2、U313C、CPU313C-PtP、CPU313C-2DP、CPU314C-PtP和CPU314-2DP。（2）标准型CPU 标准型CPU包括CPU312、CPU313、CPU314、CPU315-2DP、CPU315-2PN/DP、CPU317-2DP、CPU317-2PN/DP和CPU319-3PN/DP。（3）技术功能型CPU 包括CPU315T-2DP和CPU317T-2DP。（4）故障安全型CPU 包括CPU315F-2DP、CPU315F-2PN/DP、CPU317F-2DP和CPU317F-2PN/DP。（5）SIPLUS户外型CPU（6）高端型CPU 包括CPU317-2DP、
3、CPU318-2DP等等。紧凑型CPU模块 非紧凑型CPU模块 标准型CPU模块 3.2 CPU模块3.2.2 CPU 面板介绍面板介绍（1）卡槽（2）状态和指示灯（3）CPU的操作模式 四种操作模式：STOP（停机）、STARTUP（启动）、RUN（运行）和HOLD（保持）（4）CPU模块选择开关（5）通信接口（6）电源接线端子（7）CPU模块的集成I/O 不同时期的CPU314面板 3.2 CPU模块3.2.3 CPU 模块存储器模块存储器（1）PLC使用的物理存储器使用的物理存储器 随机存取存储器（RAM）只读存储器（ROM）快闪存储器（Flash EPROM）和EEPROM（2）微存储
4、卡（3）CPU的存储区3.2 CPU模块n装载存储器n工作存储器RAMn系统存储器RAMn动态装载存储器RAMn用户程序，如逻辑块、数据块n过程映像I/O表n位存储器，定时器，计数器n可保持装载存储器FEPROMn局部数据堆栈，块堆栈n中断堆栈，中断缓存区n系统存储器3.3 信号模块n输入输入/输出模块统称为信号模块（输出模块统称为信号模块（SMSM）。）。包括数字量（开关量）输入（DI）模块、数字量（开关量）输出（DO）模块、数字量（开关量）输入/输出（DI/DO）模块、模拟量输入（AI）模块、模拟量输出（AO）模块和模拟量输入/输出（AI/AO）模块。nSIMATIC S7-300的数字输
5、入/输出模块用于连接开关、2线接近开关、电磁阀、接触器、小功率电动机、灯和电动机启动等，将控制过程的外部数字量电平转化为S7-300的内部信号电平，并将S7-300内部信号电平转化为控制过程所需的外部信号电平。n信号模块结构紧凑，组装简单，接线方便。该模块安装在DIN标准导轨上并通过总线连接器与相邻模块相连接。3.3.1 数字量模块数字量模块（1）数字量输入模块）数字量输入模块SM321（2）数字量输出模块）数字量输出模块SM322（3）数字量）数字量I/O模块模块SM323数字量输入模块数字量输入模块SM321端子连接及电气原理图端子连接及电气原理图 SM323模块端子连接及电气原理图模块端
6、子连接及电气原理图 3.3 信号模块3.3.2 模拟量模块模拟量模块（1）模拟量输入模块）模拟量输入模块SM331（2）模拟量输出模块）模拟量输出模块SM332（3）模拟量输入模块的量程卡）模拟量输入模块的量程卡（4）模拟量输入模块的输出值计算对应的物理量）模拟量输入模块的输出值计算对应的物理量 SM331与电压型传感器的连接与电压型传感器的连接 通过4线回路将负载与隔离的模出模块相连 3.3 信号模块3.3.3 数字量仿真模块数字量仿真模块 仿真模块仿真模块SM374常用于调试程序和实验中，直接用模块的开关来模拟数字量输入常用于调试程序和实验中，直接用模块的开关来模拟数字量输入/输输出信号，
7、同时用出信号，同时用LED灯显示输入灯显示输入/输出状态。输出状态。仿真模块SM374前视图 3.3 信号模块 接口模块用于多机架配置时连接主机架接口模块用于多机架配置时连接主机架CR和扩展机架和扩展机架ER，有，有IM360/361/365三种型号。三种型号。S7-300通过分布式的主机架和通过分布式的主机架和3个扩展机架，可以操作多达个扩展机架，可以操作多达32个模块，且运行时无需风个模块，且运行时无需风扇。扇。3.4 接口模块（1）功能）功能电源模块提供了机架和电源模块提供了机架和CPU内部的供电电源，必须配置于内部的供电电源，必须配置于1号机架的位置。号机架的位置。PS307电源模型图
8、电源模型图（2）电源）电源 电源模块电源模块PS307 2A的的110V（AC）电源通过整流后转换为直流电源，在控制电路控）电源通过整流后转换为直流电源，在控制电路控制开关管的高频工作下，将直流电源变为高频的交流电源，通过开关变压器后，再次产制开关管的高频工作下，将直流电源变为高频的交流电源，通过开关变压器后，再次产生高频的生高频的24V电压，再经过整流变为电压，再经过整流变为24V直流电源，供给直流电源，供给PLC工作。工作。3.5 电源模块 PC/MPI适配器使用户能在适配器使用户能在PC和和PLC之间建立数据联系。有两种接口：之间建立数据联系。有两种接口：RS-232接口接口和和USB接
9、口。若在接口。若在PC上安装通信卡，能使上安装通信卡，能使PC和和PLC之间通过网络进行通信。有连接之间通过网络进行通信。有连接到到PLC的的MPI、PROFIBUS、工业以太网的各种通信卡。、工业以太网的各种通信卡。n设置设置“设置设置 PG/PC接口接口”对话框中的对话框中的PC/PG接口参数，方法如下：接口参数，方法如下：n（1）“应用程序访问点应用程序访问点”设置为设置为“S7ONLINE”，如右图所示。，如右图所示。n（2）在）在“所分配的接口参数集所分配的接口参数集”的表中，选择所需接口参数的表中，选择所需接口参数n 为为“PC Adapter（MPI）”或者为或者为CP5611(
10、MPI)。n（3）可以单击）可以单击“属性属性”打开打开“属性属性PC Adapter（MPI）”对话对话n框，根据用户使用的编程电缆设置正确的框，根据用户使用的编程电缆设置正确的PC接口。如下图所示。接口。如下图所示。3.6 编程设备PG/PC（1）通信处理器模块（）通信处理器模块（CP3X）通信处理模块为通信处理模块为PLC应用系统接入应用系统接入PROFIBUS网络、工业以太网和网络、工业以太网和AS-i等网络提供了等网络提供了极大的便利。通过集成在极大的便利。通过集成在STEP7中的参数化工具可进行简便的参数设置。中的参数化工具可进行简便的参数设置。（2）特殊功能模块（FM）（3）称重
11、模块SIWAREX SIWAREX U是紧凑型电子称，用于化学工业和食品等行业测定料仓和斗的料位，对起是紧凑型电子称，用于化学工业和食品等行业测定料仓和斗的料位，对起重机载荷进行监控，对传送带载荷进行测量或对工业提升机、轧机超载进行安全防护等。重机载荷进行监控，对传送带载荷进行测量或对工业提升机、轧机超载进行安全防护等。该模块有以下功能：衡器的校准、重量值的数字滤波、重量测定、衡器置零、极限值监该模块有以下功能：衡器的校准、重量值的数字滤波、重量测定、衡器置零、极限值监控和模块的功能监视。控和模块的功能监视。3.7 其他模块 要组建一个要组建一个S7-300的硬件系统，至少要用到导轨、电源模板
12、、的硬件系统，至少要用到导轨、电源模板、CPU模板、信号模板。模板、信号模板。有的有的CPU将信号模板集成在将信号模板集成在CPU模板上。整个模板上。整个S7-300的硬件系统中，最多可配置的硬件系统中，最多可配置32块块I/O模板，分布在四个机架上，模板之间用模板，分布在四个机架上，模板之间用U型连接器连接，可利用型连接器连接，可利用MPI、PROFIBUS和和工业以太网组成网络，使用工业以太网组成网络，使用STEP7组态工具可以对硬件进行组态和设置。组态工具可以对硬件进行组态和设置。3.9.1 安装导轨安装导轨 DIN导轨是导轨是S7-300可编程序控制器的机械安装铝制机架。导轨用螺钉紧固
13、安装在墙可编程序控制器的机械安装铝制机架。导轨用螺钉紧固安装在墙上或机柜中，上或机柜中，S7-300的所有模块均直接用紧定螺钉紧固在导轨上。的所有模块均直接用紧定螺钉紧固在导轨上。S7-300的安装 3.9.2 接线接线（1）电源模块的接线（2）信号模块的接线 连接电源模块和CPU 信号模块的接线3.8 硬件的安装3.10.1 S7-300的扩展的扩展 S7-300是模块化的组合结构，根据应用对象的不同，可选用不同型号和不同数量的是模块化的组合结构，根据应用对象的不同，可选用不同型号和不同数量的模块，并可以将这些模块安装在同一机架（导轨）或多个机架上。模块，并可以将这些模块安装在同一机架（导轨
14、）或多个机架上。除了带CPU的中央机架，S7-300最多可以增加3个扩展机架。3.9 S7-300的扩展及I/O地址分配（1）只有一个扩展机架的组态 如果只有1个扩展机架，可以使用价格便宜的IM365接口模块对，它由两个接口模块和连接它们的1m长的电缆组成。组态是将两个IM365模块分别插到主机架和扩展机架的第3槽，机架之间的连线是自动生成的。（2）13个扩展机架的组态 中央机架使用IM360，扩展机架使用IM361，最多可以增加3个扩展机架。各相邻机架之间的电缆最长为10m。每个IM361需要接外部的DC24V电源，给本扩展机架上的所有模块供电。多机架的多机架的S7-300 PLC架构架构
15、3.10.2 数字量数字量I/0地址分配地址分配 S7-300的数字量（开关量）I/O点地址由地址标示符、地址的字节部分和位部分组成，1个字节由07这8位组成。例如I3.2是一个数字量输入点的地址，小数点前面的3是地址的字节部分，小数点后面的2表示它是字节中的第2位。I3.0I3.7组成一个输入字节IB3。3.9 S7-300的扩展及I/O地址分配S7-300数字量模板的默认地址数字量模板的默认地址 3.10.3 模拟量模拟量I/0地址分配地址分配 模拟量模块以通道为单位，一个通道占一个字或2字节的地址。S7-300的模拟量模块的字节地址为IB256767。一个模拟量模块最多有8个通道，从25
16、6号字节开始，S7-300给每个模拟量模块分配16B（8个字）的地址。M号机架的N号槽的模拟量模块的起始字节地址为。3.9 S7-300的扩展及I/O地址分配S7-300模拟量模板的默认地址模拟量模板的默认地址 习题习题 n（1）S7-300每个机架最多只能安装每个机架最多只能安装_个信号模块、功能模块或通信处理器模块。最多可以使用个信号模块、功能模块或通信处理器模块。最多可以使用_个扩展机架。电源模块在中央机架最个扩展机架。电源模块在中央机架最_边的边的1号槽，号槽，CPU模块只能在模块只能在_号槽，接口模块只能号槽，接口模块只能在在_号槽。号槽。n（2）S7-300中央机架的中央机架的9号
17、槽的号槽的16点数字量输出模块的字节地址为点数字量输出模块的字节地址为_。11号槽的号槽的32点点数字输入模块的字节地址为数字输入模块的字节地址为_。7号槽的号槽的6AI/8AO模块的模拟量输入字的地址为模块的模拟量输入字的地址为_，模拟量输出字的地址为，模拟量输出字的地址为_。n3-2 RAM与与FEPROM各有什么特点？各有什么特点？n3-3 S7-300系列系列PLC主要有哪几类模块构成？主要有哪几类模块构成？n3-4 装载存储器和工作存储器各有什么作用，它们的区别？装载存储器和工作存储器各有什么作用，它们的区别？n3-5 信号模块是哪些模块的总称？信号模块是哪些模块的总称？n3-6 数
18、字量输入模块有哪几种类型？它们各有什么特点？数字量输入模块有哪几种类型？它们各有什么特点？n3-7 交流数字量输入模块与直流数字量输入模块分别适用于什么场合？交流数字量输入模块与直流数字量输入模块分别适用于什么场合？n3-8 简述简述RUN方式和方式和RUN-P方式有何区别？方式有何区别？n3-9 简述复位存储器操作方法。简述复位存储器操作方法。n3-10 S7-300系列系列PLC的扩展模块主要有哪几类？的扩展模块主要有哪几类？n3-11一个控制系统需要一个控制系统需要15点数字量输入、点数字量输入、24点数字量输出、点数字量输出、10点模拟量输入和点模拟量输入和3点模拟量输出，试选择点模拟量输出，试选择合适的输入合适的输入/输出模块，并分配输出模块，并分配I/O地址。地址。n3-12 某温度变送器的量程为某温度变送器的量程为-100500，输出信号为，输出信号为420mA，某模拟量输入模块将，某模拟量输入模块将020mA的的电流信号转换为数字电流信号转换为数字027648，设转换后得到的数字为，设转换后得到的数字为N，求以，求以0.1为单位的温度。为单位的温度。
