太原科技大学毕业设计（论文）
第二章 SIMATIC S7-300 简介
2.1 概述
SIMATIC S7 系列PLC是德国西门子公司在S5系列PLC基础上于1995年陆续推出的性能价格比较高的PLC系统。其中，微型的有SIMATIC S7-200系列，最小配置为8DI/6DO，可扩展2～7个模块，最大I/O点数为64 DI/DO、12 AI/4 AO；中小型的有SIMATIC S7-300系列；中高档性能的有S7-400系列。SIMATIC S7系列PLC都采用了模块化、无排风扇结构且具有易于用户掌握等特点，使得S7系列PLC成为各种从小规模到中等性能要求以及大规模应用的首选产品。
与S7-200相比，S7-300采用模块化结构，具备高速（0.1～0.6 us）的指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算；一个带标准的用户接口的软件工具方便用户对所有模块进行参数赋值；方便的人机界面服务已经集成在S7-300系统内，人机对话的编程可大大减小。SIMATIC人机界面（HMI）从S7-300中取得数据，S7-300按用户指定的刷新速度传送这些数据。S7-300系统自动处理数据和传送这些数据。CPU的智能化的诊断系统可连续监控系统的功能是否正常，记录错误和特殊系统事件。多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改。S7-300设有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时就不能改变操作方式，这样可防止非法改写或删除用户程序。具有强大的通信功能，S7-300能够通过编程软件STEP 7的用户界面提供通信组态功能，这使得组态非常容易简单。S7-300具有不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-1总线接口和工业以太网总线系统，串行通信处理器用来连接点到点的通信系统，多点接口（MPI）集成在CPU中用于同时连接编程器，微机，人机界面系统及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制系统。
2.2 SIMATIC S7-300系列PLC系统基本构成
SIMATIC S7-300系列PLC是模块化结构设计，由机架和模块组成。各种单独模块（如各种CPU模块，信号模块和功能模块）之间可进行广泛组合和扩展，满足各个领域的自动控制任务。其系统构成如图2.1所示。
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IM361SM321…SM332CPU模块PS307处理部件通信部件IM360FM351SM…331SM332MPI网PG背板总线OP其他PLC
图2.1 S7-300系列PLC系统构成框图
S7-300的主要组成部分有导轨(RACK)、电源模块(PS)、中央处理单元模块(CPU)、信号模块(SM)、功能模块(FM)，还可以加接口模块(IM)和通信处理器（CP）。 它通过MPI网的接口直接与编程器PG、操作员面板OP和其它S7 PLC相连。 如图2.2所示
图2.2 S7-300的组成
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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。与CPU312 IFM和CPU313配套的模块只能安装在一个机架上。除了电源模块、CPU模块和接口模块外，一个机架上最多只能再安装8个信号模块或功能模块。导轨是一种专用的金属支架，将模块钩在导轨上用螺栓锁紧即可。导轨有不同的长度由用户根据实际情况选择。
如图2.3所示，电源模块（PS）总在机架的最左边，CPU模块紧靠电源模块，如果有IM模块就把他放在CPU模块的右边，除去上述三个模块，一个机架上最多只能再安装8个信号模块，通信处理器模块或者功能模块。
也就是说机架最左边是1号槽，最右边是11号槽，电源模块总在1号槽的位置。电源模块总在1号槽，0号机架（又叫中央机架）的2号槽是CPU模块，3号槽是接口模块。其他各种模块任意安装在4-11号槽中，系统自动分配模块的地址。需要注意的是槽位号是相对的，每一个机架并不存在物理的槽位。如果
图2.3 S7-300的结构
任务需要信号模块，功能模块和通信处理器模块超过8块。则可以通过增加扩展机架（ER）来进行系统的扩展。而一些低端的CUP没有扩展功能。CPU314/315/315-2DP最多可扩展4个机架，一共能够安装32个模块。
S7-300的电源模块通过电源连接器或导线与CPU模块相连，与CPU模块提供DC 24V
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电源。
S7-300用背板总线将除电源模块的其他各个模块相连，安装时要先连接CPU模块，并固定在导轨上，之后依次装入各个模块。更换模块时只需要松开螺栓，拔下已经连接的前连接器。
2.3 S7-300硬件系统的基本结构
2.3.1 机架
机架是用来安装和固定PLC的各类模块。是特制的不锈钢或铝制异形板（称为导轨），长度有五种（160mm、482mm、530mm、830mm、2000mm）根据需要选择。除CPU外其他每个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，通过背板总线将各模块从物理上和电器上连接起来即可。
2.3.2 电源模块（PS）
电源模块用于将120V/230V AC电源或24V DC电源转换成24V和5V的DC电源，供CPU、I/O模块、传感器和执行器使用。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。
PS 307系列电源模块是西门子公司专门为了S7-300专配的24V DC电源，可安装在S7-300的专用导轨上，除了他们的输出电流不同外，工作原理和各种参数都基本相同，其额定输出电流有2A、5A和10A多种。
图2.4是PS 307电源模块的基本接线图。
PS 307系列电源模块的特点为:连接单相交流系统（输出电压120/230V AC，50/60 Hz）；输出电流2A/5A/10A，输出电压24V DC；防短路和开路保护；可靠地隔离特性，符合EN 60 950；可用作负载电源。
PS307系列电源模块的输出和输出之间有可靠的隔离，输出正常电压24V时绿色LED亮，LED闪烁；输出电流过流时，输出电压跌落，跌落后自动回复；输出短路时输出电压消失，短路故障排除后电压自动恢复。
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