第二章PLC结构组成(S7-300)
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S7-300PLC有多种电源模块可供选择
PS305为户外型电源模块，输入电压为直流DC24/48/72/96/110V， 输出电压为直流DC24V； PS307普通型电源模块，输入电压为交流AC120/230V，输出电压为 直流DC24V，有三种不同规格的输出电流（2A、5A、10A ），适合 大多数应用场合。
13
Theory and Application of PLC
S7-300的CPU模块（4）
模式选择开关
RUN-P：CPU执行用户程序，还可通过编程软 件读出、改写用户程序，此时不能拔出钥匙开关 RUN：执行且可通过编程软件读出用户程序， 不能改写，可以取出钥匙开关。 STOP：不执行用户程序，通过编程软件可以 读出和修改用户程序，钥匙开关可以取出。 MRES：存储器清零复位。该位置数弹触型， 松手后自动回复至STOP位置。作用时，工作存 储器、用户程序和地址区被清除；全部存储器、 定时器、计数器和数据块被删除；CPU初始化硬 件和系统程序参数；MPI的参数被保留；MMC 中的用户程序和系统参数CPU复位后被复制到工 作存储区。
3
Theory and Application of PLC
S7-300 概况（1）
模块式、无风扇设计，适用于中等性能的控制要求，品种 繁多的功能模块可以很好满足和适应多种领域自动控制任务。 可灵活进行功能扩充，易于实现分布、易于用户掌握。 每个CPU均有编程通讯接口，使用西门子MPI通讯协议， 无需增加任何硬件、软件和编程就可建立一个MPI网络，通 过Profibus-Dp接口建立DP网络。 最强的 RAM容量为512KB，有 8192个存储器位，512个定 时器，和512个计数器，数字量通道最大为65536点，模拟量 通道为4096个。 具有较高的电磁兼容性、抗震动抗冲击能力、抗低温耐高 温、耐污染性能。
S7-300的CPU模块（7）
CPU模块分类及特点：
标准型
紧凑型 故障安全型 技术功能型 户外型
17
Theory and Application of PLC
S7-300的CPU模块（7）
CPU模块分类及特点——标准型：
包括CPU312、CPU314、CPU315-2DP、CPU3152PN/2DP、CPU317-2DP、CPU317-2PN/2DP、CPU318-2DP 等七种规格，且都没有集成I/O点。 CPU312，只有一个主机架，每一机架（除CPU、电源 和接口模块外）最多可安装8个模块（SM、FM或CP），每 个模块最大数字I/O点数为32点，故整个CPU可提供最大数 字I/O点数为8 X 32。
BUSF（总线错误，红色）：PROFIBUS-DP接口 硬件或软件故障时亮。只有此接口的CPU才有
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Theory and Application of PLC
S7-300的CPU模块（3）
STOP （停机）：CPU通电后自动进入该模式，此模式
C
P U 的 运 行 模 式
下不执行用户程序，可接受全局数据和检查系统
20
Theory and Application of PLC
CPU模块分类及特点
技术功能型——目前只有CPU317T-2DP一种规格。 是一种专门用于运动控制的CPU，最大可以控制16轴。 CPU除可以控制轴定位外，还可以实现简单的插补与同步 控制，可以用于需要进行坐标位置，速度等控制的场合。 户外型——常用的户外型有CPU312IFM、CPU314、 CPU314IFM三种规格。 户外型CPU模块的基本性能与同规格的紧凑型、标准 型CPU类似，其主要特点是防护等级高，允许在-25～ +700C并且含有氯、硫气体的环境下使用。
S7-300的硬件结构
7
Theory and Application of PLC
S7-300的结构组成
电源连接器或导线 背板总线和U型连接器
电源模块
接口模块 信号模块（I/O） 功能模块 通讯模块
CPU模块
S7-300模块结构组态
8
Theory and Application of PLC
S7-300的电源模块（1）
存储卡在取掉或插入时，CPU发出系统复位请求，此时应 将模式选择开关扳到MRES位置，执行复位操作。 注意事项：只有在断电状态或CPU处于STOP状态时，才 能可靠取下MMC，否则数据将会破坏；数据一旦破坏，必 须将其插入CPU中删除或格式化后在使用。
16
Theory and Application of PLC
19
Theory and Application of PLC
CPU模块分类及特点——故障安全型 ：
故障安全型CPU模块包括CPU315F-2DP、CPU317F-2DP 两种规格。
故障安全型PLC内部安装有经德国技术监督委员会认可的 基本功能块与安全型I/O模块参数化工具，
可以用于锅炉，索道以及对安全性要求极高的特殊控制场 合，它可以在系统出现故障时立即进入安全状态或安全模式， 以确保人身与设备的安全。
S7-300的电源模块（2）
PS307接线端子及内部原理图
左
10
右
Theory and Application of 器卡 输入输出接口
MMC卡插槽
RUN RUN-P STOP MRES
模式 选择 开关 MPI 通讯 接口
电源接口 11
Theory and Application of PLC
2.3
2
Theory and Application of PLC
西门子产品概况
西门子PLC主要有SIMATIC S5 、S7、M7和C7等系列；
S7系列包括S7-200、 S7-300/400等型号。
S7-200源于美国德州仪器公司的小型PLC；S7-300/400源于 西门子S5系列PLC；两者有多共同之处，但在指令系统、程 序结构和编程软件等方面有很大差异。 S7-300是一种通用的模块式中小型PLC，最多可扩展32个模 块。S7-400则适用于中高性能要求的大型PLC，可扩展300个 模块，两者均可接入MPI、工业以太网、现场总线和Profibus 等通信网络。
22
Theory and Application of PLC
IM365 Receiver
IM365 Sender
Receiver
Sender
安装在 机架1
安装在 机架0
368电缆
23
第几号机架和 几号槽位？
Theory and Application of PLC
S7-300的信号模块
1、数字量输入输出模块
其余规格的，均可以带3个扩展机架，故可提供最大数字 I/O点数为4X 8 X 32。
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Theory and Application of PLC
CPU模块分类及特点——紧凑型：
紧凑型包括CPU312C、CPU313C、CPU313C-2PtP、 CPU313C-2DP、CPU314C-2PtP、CPU314C-2DP等六种规 格。 紧凑型与标准型CPU模块的主要区别是CPU模块本身带有 数量不等的集成数字I/O点和模拟I/O通道、集成高速计数输 入，高速脉冲输出等功能，同样也可以根据需要选择不同的 I/O模块进行扩展。 与标准型一样，紧凑型的CPU312C同样不可以连接扩展机 架，其余CPU模块均可以连接最多3个扩展机架。 紧凑型CPU模块均带有固定点数的高速计数输入与高速脉 冲输出，输入/输出频率可以达到10～60kHz，
Theory and Application of PLC
第二章
PLC的硬件组成与结构(2)
西门子S7-300PLC的硬件组成及硬件配置
指导教师：介婧
制作日期 ：2009.8.29
电气学院自动化系
Theory and Application of PLC
本章内容提纲
2.1 2.2 PLC的基本组成及其原理 PLC的I/O模块及外设 典型PLC产品介绍---西门子S7-300 西门子产品概况 S7-200 概况 S7-300 概况 S7-300的硬件组成（模块简介） 7-300PLC的硬件配置（或硬件组态）
S7-300/400将HMI服务集成到操作系统内，大大减少人机 对话的编程要求。 S7-300/400按指定的刷新速度自动将数据 传送给人机界面。
5
Theory and Application of PLC
S7-300的硬件组成
S7-300的硬件结构
电源模块（Power Supply，PS）
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Theory and Application of PLC
S7-300的CPU模块（6）
微存储器卡的使用：
断电保护用户程序和数据，用以扩展CPU的存储器容量， 也可保存CPU的操作程序，便于操作系统升级。
其读写直接在CPU内部进行，不需要专用编程器。
CPU31xC无装载存储器，故使用时必须插入MMC，CPU 和MMC分开订货。
4
Theory and Application of PLC
S7-300 概况（2）
S7-300/400有350多条指令，其编程软件STEP7功能强大， 通过软件工具来为所有的模块和网络设置参数，支持梯形图、 指令表、功能块图等多种编程语言，且可以相互转换 CPU具有智能化的诊断功能，监控系统是否正常、记录错 误和特殊事件，有WDT监控中断、过程报警、定时中断等 等功能。
14
（钥匙开关）
Theory and Application of PLC
S7-300的CPU模块（5）
复位存储器LED指示和操作过程：
PLC通电后，将钥匙开关从STOP位置扳到MRES位 置，“STOP”LED熄灭1s，亮1s，再熄灭1s后保持常亮。 放开开关，自动回复至STOP位置。 第二次将其扳到MRES位置， “STOP”LED以2Hz频 率至少闪动3s，指示正在执行复位。最后， “STOP”LED常亮，复位结束，松开模式开关自动回 复。
功能：
规格型号：SM321, SM322, SM323
使用：
SM321---数字输入模块(DI)，共有14种，常用的 有直流16、32点，交流8、32点 SM322---数字输出模块(DO)，共有7种。 SM323---数字输入/输出模块(DI/DO), 共有2种。
电源模块的作用：为CPU、信号模块、传感器、执行机构供电。 电源模块的选择：
输出功率必须大于其所供电的所有模块消耗功率之和，并且要留有 30%左右的裕量。 当同一电源模块既要为主机单元供电又要为扩展单元供电时，从主 机单元到最远一个扩展单元的线路压降必须小于0.25V。
9
Theory and Application of PLC
S7-300的CPU模块（2）
状态和故障LED SF:系统出错/故障显示（红色）
BF:电池故障（红）
DC5V:CPU和S7300总线的电源指示（绿色） FRCE（强制，黄）：至少有一个I/O被强制 RUN（运行，绿）：重启和HOLD分别以2Hz和 0.5Hz闪亮
STOP（ 停止，黄）：STOP、 HOLD或重启时 亮，存储器复位闪亮
STARTUP（启动）：通过模式选择开关或编程软件启
动CPU。如果模式开关处于RUN或RUN-P位置，通电时 自动进入启动模式。
RUN（运行）：执行用户程序，刷新输入输出，处理中
断和故障信息 HOLD（保持）：在STARTUP和RUN模式执行程序
时遇到调试用的断点，用户程序的执行被暂停挂起， 定时器被冻结
21
Theory and Application of PLC
S7-300的接口模块
功能：用于S7-300PLC中央机架到扩展机架的连接。
规格：IM360、IM361、IM365 使用：
IM360和IM361接口模块必须配合使用，用于S7-300PLC 的多机架连接，两者间使用电缆368连接。 IM365专用于S7-300PLC的双机架系统扩展，由两个 IM365配对使用，通过电缆368连接。 接口模块之间通信电缆不超过10m。
CPU模块
接口模块 （Interface Module，IM）
信号模块 （Signal Module，SM） 功能模块 （Function Module， FM） 通信模块 （Communication Module，CM） 前连接器与其它模块
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PS305为户外型电源模块，输入电压为直流DC24/48/72/96/110V， 输出电压为直流DC24V； PS307普通型电源模块，输入电压为交流AC120/230V，输出电压为 直流DC24V，有三种不同规格的输出电流（2A、5A、10A ），适合 大多数应用场合。
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S7-300的CPU模块（4）
模式选择开关
RUN-P：CPU执行用户程序，还可通过编程软 件读出、改写用户程序，此时不能拔出钥匙开关 RUN：执行且可通过编程软件读出用户程序， 不能改写，可以取出钥匙开关。 STOP：不执行用户程序，通过编程软件可以 读出和修改用户程序，钥匙开关可以取出。 MRES：存储器清零复位。该位置数弹触型， 松手后自动回复至STOP位置。作用时，工作存 储器、用户程序和地址区被清除；全部存储器、 定时器、计数器和数据块被删除；CPU初始化硬 件和系统程序参数；MPI的参数被保留；MMC 中的用户程序和系统参数CPU复位后被复制到工 作存储区。
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Theory and Application of PLC
S7-300 概况（1）
模块式、无风扇设计，适用于中等性能的控制要求，品种 繁多的功能模块可以很好满足和适应多种领域自动控制任务。 可灵活进行功能扩充，易于实现分布、易于用户掌握。 每个CPU均有编程通讯接口，使用西门子MPI通讯协议， 无需增加任何硬件、软件和编程就可建立一个MPI网络，通 过Profibus-Dp接口建立DP网络。 最强的 RAM容量为512KB，有 8192个存储器位，512个定 时器，和512个计数器，数字量通道最大为65536点，模拟量 通道为4096个。 具有较高的电磁兼容性、抗震动抗冲击能力、抗低温耐高 温、耐污染性能。
S7-300的CPU模块（7）
CPU模块分类及特点：
标准型
紧凑型 故障安全型 技术功能型 户外型
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S7-300的CPU模块（7）
CPU模块分类及特点——标准型：
包括CPU312、CPU314、CPU315-2DP、CPU3152PN/2DP、CPU317-2DP、CPU317-2PN/2DP、CPU318-2DP 等七种规格，且都没有集成I/O点。 CPU312，只有一个主机架，每一机架（除CPU、电源 和接口模块外）最多可安装8个模块（SM、FM或CP），每 个模块最大数字I/O点数为32点，故整个CPU可提供最大数 字I/O点数为8 X 32。
BUSF（总线错误，红色）：PROFIBUS-DP接口 硬件或软件故障时亮。只有此接口的CPU才有
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Theory and Application of PLC
S7-300的CPU模块（3）
STOP （停机）：CPU通电后自动进入该模式，此模式
C
P U 的 运 行 模 式
下不执行用户程序，可接受全局数据和检查系统
20
Theory and Application of PLC
CPU模块分类及特点
技术功能型——目前只有CPU317T-2DP一种规格。 是一种专门用于运动控制的CPU，最大可以控制16轴。 CPU除可以控制轴定位外，还可以实现简单的插补与同步 控制，可以用于需要进行坐标位置，速度等控制的场合。 户外型——常用的户外型有CPU312IFM、CPU314、 CPU314IFM三种规格。 户外型CPU模块的基本性能与同规格的紧凑型、标准 型CPU类似，其主要特点是防护等级高，允许在-25～ +700C并且含有氯、硫气体的环境下使用。
S7-300的硬件结构
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S7-300的结构组成
电源连接器或导线 背板总线和U型连接器
电源模块
接口模块 信号模块（I/O） 功能模块 通讯模块
CPU模块
S7-300模块结构组态
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Theory and Application of PLC
S7-300的电源模块（1）
存储卡在取掉或插入时，CPU发出系统复位请求，此时应 将模式选择开关扳到MRES位置，执行复位操作。 注意事项：只有在断电状态或CPU处于STOP状态时，才 能可靠取下MMC，否则数据将会破坏；数据一旦破坏，必 须将其插入CPU中删除或格式化后在使用。
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Theory and Application of PLC
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Theory and Application of PLC
CPU模块分类及特点——故障安全型 ：
故障安全型CPU模块包括CPU315F-2DP、CPU317F-2DP 两种规格。
故障安全型PLC内部安装有经德国技术监督委员会认可的 基本功能块与安全型I/O模块参数化工具，
可以用于锅炉，索道以及对安全性要求极高的特殊控制场 合，它可以在系统出现故障时立即进入安全状态或安全模式， 以确保人身与设备的安全。
S7-300的电源模块（2）
PS307接线端子及内部原理图
左
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Theory and Application of 器卡 输入输出接口
MMC卡插槽
RUN RUN-P STOP MRES
模式 选择 开关 MPI 通讯 接口
电源接口 11
Theory and Application of PLC
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Theory and Application of PLC
西门子产品概况
西门子PLC主要有SIMATIC S5 、S7、M7和C7等系列；
S7系列包括S7-200、 S7-300/400等型号。
S7-200源于美国德州仪器公司的小型PLC；S7-300/400源于 西门子S5系列PLC；两者有多共同之处，但在指令系统、程 序结构和编程软件等方面有很大差异。 S7-300是一种通用的模块式中小型PLC，最多可扩展32个模 块。S7-400则适用于中高性能要求的大型PLC，可扩展300个 模块，两者均可接入MPI、工业以太网、现场总线和Profibus 等通信网络。
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Theory and Application of PLC
IM365 Receiver
IM365 Sender
Receiver
Sender
安装在 机架1
安装在 机架0
368电缆
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第几号机架和 几号槽位？
Theory and Application of PLC
S7-300的信号模块
1、数字量输入输出模块
其余规格的，均可以带3个扩展机架，故可提供最大数字 I/O点数为4X 8 X 32。
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Theory and Application of PLC
CPU模块分类及特点——紧凑型：
紧凑型包括CPU312C、CPU313C、CPU313C-2PtP、 CPU313C-2DP、CPU314C-2PtP、CPU314C-2DP等六种规 格。 紧凑型与标准型CPU模块的主要区别是CPU模块本身带有 数量不等的集成数字I/O点和模拟I/O通道、集成高速计数输 入，高速脉冲输出等功能，同样也可以根据需要选择不同的 I/O模块进行扩展。 与标准型一样，紧凑型的CPU312C同样不可以连接扩展机 架，其余CPU模块均可以连接最多3个扩展机架。 紧凑型CPU模块均带有固定点数的高速计数输入与高速脉 冲输出，输入/输出频率可以达到10～60kHz，
Theory and Application of PLC
第二章
PLC的硬件组成与结构(2)
西门子S7-300PLC的硬件组成及硬件配置
指导教师：介婧
制作日期 ：2009.8.29
电气学院自动化系
Theory and Application of PLC
本章内容提纲
2.1 2.2 PLC的基本组成及其原理 PLC的I/O模块及外设 典型PLC产品介绍---西门子S7-300 西门子产品概况 S7-200 概况 S7-300 概况 S7-300的硬件组成（模块简介） 7-300PLC的硬件配置（或硬件组态）
S7-300/400将HMI服务集成到操作系统内，大大减少人机 对话的编程要求。 S7-300/400按指定的刷新速度自动将数据 传送给人机界面。
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Theory and Application of PLC
S7-300的硬件组成
S7-300的硬件结构
电源模块（Power Supply，PS）
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Theory and Application of PLC
S7-300的CPU模块（6）
微存储器卡的使用：
断电保护用户程序和数据，用以扩展CPU的存储器容量， 也可保存CPU的操作程序，便于操作系统升级。
其读写直接在CPU内部进行，不需要专用编程器。
CPU31xC无装载存储器，故使用时必须插入MMC，CPU 和MMC分开订货。
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Theory and Application of PLC
S7-300 概况（2）
S7-300/400有350多条指令，其编程软件STEP7功能强大， 通过软件工具来为所有的模块和网络设置参数，支持梯形图、 指令表、功能块图等多种编程语言，且可以相互转换 CPU具有智能化的诊断功能，监控系统是否正常、记录错 误和特殊事件，有WDT监控中断、过程报警、定时中断等 等功能。
14
（钥匙开关）
Theory and Application of PLC
S7-300的CPU模块（5）
复位存储器LED指示和操作过程：
PLC通电后，将钥匙开关从STOP位置扳到MRES位 置，“STOP”LED熄灭1s，亮1s，再熄灭1s后保持常亮。 放开开关，自动回复至STOP位置。 第二次将其扳到MRES位置， “STOP”LED以2Hz频 率至少闪动3s，指示正在执行复位。最后， “STOP”LED常亮，复位结束，松开模式开关自动回 复。
功能：
规格型号：SM321, SM322, SM323
使用：
SM321---数字输入模块(DI)，共有14种，常用的 有直流16、32点，交流8、32点 SM322---数字输出模块(DO)，共有7种。 SM323---数字输入/输出模块(DI/DO), 共有2种。
电源模块的作用：为CPU、信号模块、传感器、执行机构供电。 电源模块的选择：
输出功率必须大于其所供电的所有模块消耗功率之和，并且要留有 30%左右的裕量。 当同一电源模块既要为主机单元供电又要为扩展单元供电时，从主 机单元到最远一个扩展单元的线路压降必须小于0.25V。
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Theory and Application of PLC
S7-300的CPU模块（2）
状态和故障LED SF:系统出错/故障显示（红色）
BF:电池故障（红）
DC5V:CPU和S7300总线的电源指示（绿色） FRCE（强制，黄）：至少有一个I/O被强制 RUN（运行，绿）：重启和HOLD分别以2Hz和 0.5Hz闪亮
STOP（ 停止，黄）：STOP、 HOLD或重启时 亮，存储器复位闪亮
STARTUP（启动）：通过模式选择开关或编程软件启
动CPU。如果模式开关处于RUN或RUN-P位置，通电时 自动进入启动模式。
RUN（运行）：执行用户程序，刷新输入输出，处理中
断和故障信息 HOLD（保持）：在STARTUP和RUN模式执行程序
时遇到调试用的断点，用户程序的执行被暂停挂起， 定时器被冻结
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Theory and Application of PLC
S7-300的接口模块
功能：用于S7-300PLC中央机架到扩展机架的连接。
规格：IM360、IM361、IM365 使用：
IM360和IM361接口模块必须配合使用，用于S7-300PLC 的多机架连接，两者间使用电缆368连接。 IM365专用于S7-300PLC的双机架系统扩展，由两个 IM365配对使用，通过电缆368连接。 接口模块之间通信电缆不超过10m。
CPU模块
接口模块 （Interface Module，IM）
信号模块 （Signal Module，SM） 功能模块 （Function Module， FM） 通信模块 （Communication Module，CM） 前连接器与其它模块
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