CPU模块技术规范详解

1.CPU模块的分类

①紧凑型CPU，包括CPU 312C、313C、313C-PtP、313C-2DP、314C-PtP和314C-2DP。各CPU均有计数、频率测量和脉冲宽度调制功能。有的具备定位功能，有的带有I/O。紧凑型CPU外形如图2-3所示。

②标准型CPU，包括CPU 312、313、314、315、315-2DP和316-2DP等。标准型CPU外形如图2-4所示。标准型CPU不带I/O，所以应用时需要增加信号模块。

③户外型CPU，包括CPU 312 IFM、314 IFM、314户外型和315-2DP。在恶劣的环境下使用。

④高端CPU，包括317-2DP和CPU318-2DP。具有大容量的程序存储器和PROFI-BUS-DP接口，可以用于大规模的I/O配置（如CPU318-2DP最多可以配置65536个数字I/O），建立分布式I/O结构。

⑤故障安全型CPU，如CPU 315F，不需要对故障I/O进行额外接线，可以组态成一个故障安全型自动化系统。

⑥特殊性CPU，如CPU 317T -2DP，集成了大量控制功能，有的书上称CPU 317T-2DP技术型CPU，其实际具有运动控制功能。CPU 317-2PN/DP（有PN接口）是高端的CPU，其性能优越，价格也比较高，带PN口的模块将越来越多。工艺型CPU外形如图2-5所示。

图2-3 紧凑型CPU外形

图2-4 标准型CPU外形

图2-5 工艺型CPU外形

2.CPU的状态与故障显示LED

CPU 317-2DP的面板如图2-6所示，其他CPU的面板和CPU 317-2DP类似。

SF（系统出错/故障显示，红色）：CPU硬件故障或软件错误时亮。

BATF（电池故障，红色）：电池电压低或没有电池时亮。

DC5V（+5V电源指示，绿色）：5V电源正常时亮。

FRCE（强制，黄色）：至少有一个I/O被强制时亮。

RUN（运行方式，绿色）：CPU处于RUN状态时亮；重新起动时以2Hz的频率闪亮；HOLD（单步、断点）状态时以0.5Hz的频率闪亮。

STOP（停止方式，黄色）：CPU处于STOP状态，HOLD状态或重新起动时常亮。

BF（总线错误，红色）：总线出错时亮。

图2-6 CPU 317-2DP的面板

1—总线故障指示器 2—状态和错误显示 3—微存储卡（MMC）的插槽 4—模式选择器开关 5—电源连接 6—接口X1（MPI/DP） 7—接口X2（DP）

3.模式选择开关

模式选择开关的外形如图2-7所示。

①RUN模式，CPU执行用户程序。(www.xing528.com)

②STOP模式，CPU不执行用户程序。

③MRES，CPU存储器复位，带有用于CPU存储器复位的按钮功能的模式选择器开关位置。

通过模式选择器开关进行CPU存储器复位需要特定操作顺序：通电后从STOP位置扳到MRES位置，“STOP”LED熄灭1s，亮1s，再熄灭1s后保持亮。放开开关，使它回到STOP位置，然后又回到MRES，“STOP”LED以2Hz的频率至少闪动3s，表示正在执行复位，最后“STOP”LED一直亮。

4.MMC微存储卡

图2-7 模式选择开关的外形

基于FEPROM的微存储卡称为MMC，其外形如图2-8所示，MMC不是CPU的标准配置，需要另外订货。MMC卡用于断电时保存用户数据。MMC用于S7、C7和ET200S的CPU的装载存储器，程序和数据下载后保存在MMC中。如果没有插入MMC卡是不能下载程序的。不能带电插拔MMC，否则会损坏MMC卡。西门子PLC必须使用专用的MMC卡，不可以普通数码产品的存储卡代替。

不能用CPU选择开关的操作来删除下载到MMC的系统数据和程序。为了删除存储卡中的程序，首先必须建立PLC和计算机之间的连接，在SI-MATIC管理器的工具栏上，单击在线按钮，打开在线视图，选中要删除的块，按键盘上的“Delete”（删除键），即可删除块文件夹中的数据。但注意CPU中集成的SFC和SFB不能被删除。

图2-8 MMC存储卡外形

CPU的存储区由装载存储器、工作存储器和系统存储器组成。工作存储器类似于计算机的内存条，装载存储器类似于计算机的硬盘。以下分别介绍三种存储器：

①装载存储器。装载存储器用于保存逻辑块（不包含符号地址和注释）、数据块和系统数据。下载程序时，用户程序下载到装载存储器，但符号表、注释不能下载，仍然保存在编程设备中。在PLC上电时，CPU把装载存储器中的可执行的部分复制到工作存储器。而PLC断电时，需要保存的数据自动保存在装载存储器中。

②工作存储器。工作存储器集成在CPU中的高速存取的RAM存储器，用于存储CPU运行时的用户程序和数据，如组织块、功能块等。用模式选择开关复位CPU的存储器时，RAM中程序被清除，但FEPROM中的程序不会被清除。

③系统存储器。系统存储器是CPU为用户提供的存储组件，用于存储用户程序的操作数据，例如过程映像输入、过程映像输出、位存储、定时器、计数器、块堆栈和诊断缓冲区等。

【例2-1】某设备的控制器为CPU315-2PN/DP，问怎样选择MMC存储卡的容量。

解：MMC存储卡的选择主要依据程序的容量，如果程序已经编写完毕，只要在SIMAT-IC管理器中选中程序的“块”，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选中并打开“对象属性”，如图2-9所示，可以看到装载存储器的需要大小为28042 B，约为28KB。

再查看表2-2，CPU315-2PN/DP的工作存储器RAM为256 KB，通常MMC的容量不应小于工作存储器的容量，因此选择MMC为256KB。

5.S7-300CPU的技术参数

S7-300 CPU的技术参数是设计选型的重要依据，因此读者在入门学习时，要养成查看技术参数的习惯，以下仅列出最常用的几个型号CPU的技术参数，见表2-2。

图2-9 对象属性

表2-2 S7-300CPU的技术参数表

图2-10 电源模块和CPU接线

1—电缆夹 2—连接电缆 3—可拆卸的电源连接器 4—标记“M” 5—标记“L+”