S7-300PLC结构组成详解

西门子公司在S5系列PLC的基础上推出了S7系列PLC，性能价格比越来越高。S7-300属于中小型PLC，有很强的模拟量处理能力和数字运算功能，具有许多过去大型PLC才有的功能，其扫描速度甚至超过了许多大型的PLC。

S7-300PLC功能强、速度快、扩展灵活，具有紧凑的、无槽位限制的模块化结构，其系统构成框图如图2-1所示。它的主要组成部分有导轨（RACK）、电源模块（PS）、中央处理单元（CPU）模块、接口模块（IM）、信号模块（SM）和功能模块（FM）等。通过MPI网的接口直接与编程器（PG）、操作员面板（OP）和其他S7PLC相连。S7-300PLC一个机架上最多只能再安装八个信号模块或功能模块，最多可以扩展为四个机架。中央处理单元总是在0机架的2号槽位上，1号槽安装电源模块，3号槽总是安装接口模块，槽号4～11可自由分配信号模块、功能块。

图2-1 S7-300PLC系统构成框图

1）导轨是安装S7-300PLC各类模块的机架，S7-300PLC采用背板总线的方式将各模块从物理上和电气上连接起来。除CPU模块外，每块信号模块都带有总线连接器，安装时先将总线连接器装在CPU模块并固定在导轨上，然后依次将各模块装入。

2）电源模块PS307输出DC24V，它与CPU模块和其他信号模块之间通过电缆连接，而不是通过背板总线连接。在实际应用中，电源模块也可用开关电源代替，但要注意其输出功率必须满足所有模块的的需要。

3）中央处理单元（CPU）有多种型号，如CPU312IFM、CPU313、CPU314、CPU315和CPU315-2DP等。CPU模块除完成执行用户程序的主要任务之外，还为S7-300PLC背板总线提供5V的直流电源，并通过MPI多点接口与其他中央处理器或编程装置通信。

4）S7-300PLC的编程装置可以是西门子专用的编程器，如PG705、PG720、PG740和PG760等，也可以用通用微型计算机，配以STEP7软件包，并加MPI卡及编程电缆构成。

5）信号模块（SM）使不同的过程信号电平和S7-300PLC的内部信号电平相匹配，主要有数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块等。每个信号模块都配有自编码的螺紧型前连接器，外部过程信号可方便地连在信号模块的前连接器上。

6）功能模块（FM）主要用于实时性强、存储计数量大的过程信号处理任务。

7）通信处理器是一种智能模块，它用于PLC间或PLC与其他装置间联网实现数据共享。(www.xing528.com)

西门子PLC系统模块组成示意图如图2-2所示。

图2-2 西门子PLC系统模块组成示意图

1—负载电源（选项） 2—后备电池（CPU313以上） 3—DC24V连接 4—模式开关 5—状态和故障指示灯 6—存储器卡（CPU313以上） 7—MPI多点接口 8—前连接器 9—前门

PLC的结构多种多样，但其组成的一般原理基本相同，都是以微处理器为核心的结构。通常由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出单元（I/O）、电源和编程器等几个部分组成。

（1）中央处理单元（CPU） CPU作为整个PLC的核心，起着总指挥的作用。CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。这些电路通常都被封装在一个集成电路的芯片上。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。CPU的功能有：从存储器中读取指令，执行指令，取下一条指令，处理中断。

（2）存储器（RAM、ROM） 存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器；存放应用软件的存储器称为用户程序存储器；存放工作数据的存储器称为数据存储器。常用的存储器有RAM、EPROM和E²PROM。RAM是一种可进行读写操作的随机存储器，用于存放用户程序，生成用户数据区，存放在RAM中的用户程序可方便地修改。RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器，可用锂电池做备用电源，掉电时，可有效地保持存储的信息。EPROM、E²PROM都是只读存储器，用于存储固化系统管理程序和应用程序。

（3）输入输出单元（I/O单元） I/O单元实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。I/O单元有良好的电隔离和滤波作用。接到PLC输入接口的输入器件是各种开关、传感器等。PLC的各输出控制器件往往是电磁阀、接触器和继电器，而继电器有交流和直流型、高电压型和低电压型、电压型和电流型。

（4）电源 PLC电源单元包括系统的电源及备用电池，电源单元的作用是把外部电源转换成内部工作电压。PLC内有一个稳压电源用于对PLC的CPU单元和I/O单元供电。

（5）编程器 编程器是PLC的最重要外围设备。利用编程器将用户程序送入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序，修改程序，监视PLC的工作状态。除此以外，在个人计算机上添加适当的硬件接口和软件包，即可用个人计算机对PLC编程。利用微型计算机作为编程器，可以直接编制并显示梯形图。