信号模块（SM）是数字量输入/输出模块和模拟量输入/输出模块的总称，它们使不同的过程信号（电压或电流）与PLC内部的信号电平匹配。信号模块主要有数字量输入模块SM321和数字量输出模块SM322，以及模拟量输入模块SM331和模拟量输出模块SM332。模拟量输入模块可以输入热电阻、热电偶、DC 4～20 mA和DC 0～10 V等多种不同类型和不同量程的模拟信号。每个模块上有一个背板总线连接器，现场的过程信号连接到前连接器的端子上。
信号模块面板上的LED用来显示各数字量I/O点的信号状态，模块安装在DIN标准导轨上，通过总线连接器与相邻的模块连接。模块的默认地址由模块所在的位置决定，也可以用STEP 7指定模块的地址。
1.数字量输入模块SM321
数字量输入模块将来自现场的数字信号电平转换成S7-300 PLC内部信号电平。数字量输入模块有直流输入方式和交流输入方式。对现场输入元件，仅要求提供开关触点即可。输入信号进入模块后，一般都经过光电隔离和滤波，然后才送至输入缓冲器等待CPU采样，采样后的信号状态经过背板总线进入输入映像区。根据输入信号的极性和输入点数，SM321共有14种数字量输入模块。
如图4-7所示的数字量输入模块SM321有四种型号的模块可供选择，即直流16点输入、直流32点输入、交流16点输入、交流8点输入模块。
图4-7 数字量输入模块
数字量模块的I/O电缆最大长度为1000 m（屏蔽电缆）或600 m（非屏蔽电缆）。
输入模块的输入点通常要分成若干组，每组在模块内部都有电气公共端，选型时要考虑外部开关信号的电压等级和形式，不同电压等级的信号必须分配在不同的组。
模块的每个输入点都有一个绿色发光二极管显示输入状态，输入开关闭合即有输入电压时，二极管点亮。
图4-8、图4-9所示为直流32点输入和交流16点输入对应的端子连接及电气原理图。图中只画了一路输入信号，其中M为同一输入组内各输入信号的公共端。
图4-8 数字量输入模块SM321（直流32点输入）端子连接及电气原理图
图4-9 数字量输入模块SM321（交流16点输入）端子连接及电气原理图
当图4-8中的外接触点接通时，光耦合器中的发光二极管点亮，光敏晶体管饱和导通；外接触点断开时，光耦合器中的发光二极管熄灭，光敏晶体管截止，信号经背板总线接口传送给CPU模块。
在图4-9中，用电容隔离输入信号中的直流成分，用电阻限流，交流成分经桥式整流电路转换为直流电流。外接触点接通时，光耦合器中的发光二极管和显示用的发光二极管点亮，光敏晶体管饱和导通。外接触点断开时，此光耦合器中的发光二极管熄灭，光敏晶体管截止，信号经背板总线接口传送给CPU模块。
直流输入电路的延迟时间较短，可以直接与接地开关、光电开关等电子输入装置连接，直流24 V是一种安全电压。如果信号线不是很长，PLC所处的物理环境较好，电磁干扰较轻，则应优先考虑选用直流24 V的输入模块。交流输入方式适合在有油污、粉尘的恶劣环境下使用。
2.数字量输出模块SM322
数字量输出模块SM322将S7-300内部信号电平转换成过程所要求的外部信号电平，可直接用于驱动电磁阀、接触器、小型电动机、灯和电动机启动器等。
根据负载回路使用电源的要求，数字量输出模块有：直流输出模块（晶体管输出方式）、交流输出模块（晶闸管输出方式）和交直流输出模块（继电器输出方式）。
模块的每个输出点有一个绿色发光二极管显示输出状态，输出为逻辑1时，发光二极管点亮。
数字量输出模块SM322有多种型号可供选择，常用的模块有8点数字量晶体管输出、16点数字量晶体管输出、32点数字量晶体管输出、8点数字量晶闸管输出、16点数字量晶闸管输出、8点数字量继电器输出和16点数字量继电器输出。
SM322数字量输出模块的技术特性如表4-3所示。
表4-3 SM322数字量输出模块的技术特性
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续表
在选择数字量输出模块时，应注意负载电压的种类和大小、工作频率和负载的类型（电阻性负载、电感性负载、机械负载或白炽灯）。除了每一点的输出电流外，还应注意每一组的最大输出电流。此外，由于每个模块的端子共地情况不同，还要考虑现场输出信号负载回路的供电情况。
3.数字量I/O混合模块SM323
SM323模块有两种类型，一种是带有8个共地输入端和8个共地输出端的，另一种是带有16个共地输入端和16个共地输出端的，两种特性相同。I/O额定负载电压24 V DC，输入电压1信号电平为11～30 V，0信号电平为-3～+5 V，I/O通过光耦与背板总线隔离。在额定输入电压下，输入延迟为1.2～4.8 ms。输出具有电子短路保护功能。
图4-10为16点输入和16点输出的直流模块的端子接线图。
图4-10 16点输入和16点输出的直流模块的端子接线图
4.模拟量值的表示方法
S7-300的CPU用16位的二进制补码表示模拟量值。其中最高位为符号位S，0表示正值，1表示负值，被测值的精度可以调整，取决于模拟量模块的性能和它的设定参数，对于精度小于15位的模拟量值，低字节中幂项低的位不用，表4-4表示了S7-300模拟量值所有可能的精度，标有×的位就是不用的位，一般填入0。
表4-4 S7-300模拟量值所有可能的精度
S7-300模拟量输入模块可以直接输入电压、电流、电阻、热电偶等信号，而模拟量输出模块可以输出0～10 V、1～5 V、-10 V～10 V、0～20 mA、4～20 mA、-20～20 mA等模拟信号。
5.模拟量输入模块SM331
模拟量输入模块SM331目前有三种规格型号，即8AI×12位模块、2AI×12位模块和8AI×16位模块。
SM331主要由A/D转换部件、模拟切换开关、补偿电路、恒流源、光电隔离部件、逻辑电路等组成。A/D转换部件是模块的核心，其转换原理采用积分方法，被测模拟量的精度是所设定的积分时间的正函数，也即积分时间越长，被测值的精度越高。
6.模拟量输出模块SM332
模拟量输出模块SM332目前有三种规格型号，即4AO×12位模块、2AO×12位模块和4AO×16位模块，分别为4通道的12位模拟量输出模块、2通道的12位模拟量输出模块、4通道的16位模拟量输出模块。
SM332可以输出电压，也可以输出电流。在输出电压时，可以采用2线回路和4线回路两种方式与负载相连。采用4线回路能获得比较高的输出精度。如图4-11所示为SM332与负载/执行装置的连接。
7.模拟量I/O模块SM334
图4-11 通过4线回路将负载与隔离的输出模块相连
模拟量I/O模块SM334有两种规格，一种是有4AI/2AO的模拟量模块，其输入、输出精度为8位；另一种也是有4AI/2AO的模拟量模块，其输入、输出精度为12位。SM334模块输入测量范围为0～10 V或0～20 mA，输出范围为0～10 V或0～20 mA。具体测量变量类型和范围参见模块手册。SM334的通道地址如表4-5所示。
表4-5 SM334的通道地址
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