S7-300的基本组成

S7-300属于模块式PLC，主要由机架、CPU模块、信号模块、能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成，其具体构成如图3-1所示。

S7-300是模块化中小型PLC，适用于中等控制要求，而S7-400则是具有中性能的PLC，采用模块化无风扇设计，适用于对可靠性要求极高的大型复杂系统的控制。S7-300/400的模块化组成方式，极大地方便和满足了各个领域的控制任务，用户可以根据控制系统的具体要求，来选择不同的控制模块，当系统出现故障时，也可以非常方便地更换模块，方便了系统的维修。一、S7-300的概况

S7-300一般包括电源模块（PS）、CPU、信号模块（SM）、能模块（FM）、接口模块（IM）和通信处理器（CP）模块等。S7-300的CPU模块（简称为CPU）都有一个编程用的RS-485接口，有的有PROFIBUS-DP接口或PtP串行通信接口，可以建立一个MPI（多点接口）网络或DP网络，CPU采用智能化的诊断系统连续监控系统的能是否正常并记录错误和特殊系统事件。能强的CPU的RAM为512KB，大有8192个存储器位，512个定时器和512个计数器，数字量大为65536，模拟量通道大为4096，计数器的计数范围为1～999，定时器的定时范围为10ms～9990s，有350条指令。

S7-300中还有看门狗中断、过程报警、日期时间中断和定时中断等能。S7-300已经将HMI服务集成到操作系统内部，大大降低了人机对话编程的难度。

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S7-300的系统结构

S7-300采用紧凑和无槽位限制的模块结构，将电源模块、CPU、信号模块、能模块、接口模块和通信处理器等安装在导轨上。轨道为一种专门的金属机架，只需要将模块挂在DIN标准的安装轨道上，用螺钉锁紧就可以了。有很多种不同长度规格的导轨供用户选择。S7-300的安装如图3-2所示。

电源模块总是安装在机架的左边，CPU模块紧紧靠近电源模块，如果还要安装接口模块，则把接口模块安装在CPU模块的右边。S7-300用背板总线将除电源模块之外的各个模块连接起来，背板总线集成在模块上，模块通过U形总线连接器相连接，每个模块都有一个总线连接器，后者插在各模块的背后。安装时先将总线连接器插在CPU模块上，并固定在导轨上，然后依次装入各个模块。外部接线接在信号模块和能模块的前连接器的端子上，前连接器用插接的方式安装在模块前门后面的凹槽中。

每个轨道多只能安装8个信号模块、能模块和通信处理器模块。当系统需要大于8个模块时，则可以增加扩展机架，如图3-3所示。除了带CPU的中央机架（CR）外，多可以增加3个扩展机架（ER），每个机架可以插入8个模块（不包括电源模块、CPU和接口模块），4个机架多可以安装32个模块。

机架左边是1号槽，右边是11号槽，电源模块总是安装在1号槽中，中央机架的2号槽安装CPU模块，3号槽安装的是接口模块，这3个槽号被固定占用，不能安装其他模块，其他模块只能安装在4～11号槽中。

S7-300的模块是通过总线连接器连接的，各个槽号是相对的，在机架轨道上不存在物理槽位。当某个槽位不使用时，例如5号槽位上没有插任何模块，而4号槽位插有能模块，6号槽位上插有信号模块，虽然5号槽位没有使用，占用了一个槽号位，但在物理上，6号槽位和4号槽位的模块是连在一起的。

  1.继电器控制系统

继电器控制系统是指驱动电源的全部电压按照控制偏差值符号的正负，正向或反向地加到执行电动机上。它是早的但至今仍是许多生产机械设备广泛采用的基本电气控制形式，也是学习更先进电气控制系统的基础。

继电器控制系统主要由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成，由于其控制方式是断续的，故称为断续控制系统。它具有控制简单、方便实用、价格低廉、易于维护、抗干扰能力强等优点。但其接线方式固定，灵活性差，难以适应复杂和程序可变的控制对象的需要，且工作频率低，触点易损坏，可靠性差。

PLC控制系统

PLC（英文全称：Programmable Logic Controller）是可编程逻辑控制器的简称。PLC控制系统是以软件手段实现各种控制能、以微处理器为核心的，是20世纪60年代诞生并开始发展起来的一种新型工业控制装置。可编程控制器技术是以硬接线的继电器—接触器控制为基础，逐步发展为既有逻辑控制、计时、计数，又有运算、数据处理、模拟量调节、联网通信等能的控制装置。PLC控制系统有如下特点。

（1）可靠性高，抗干扰能力强。

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成的控制系统和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测能，出现故障时可及时发出警报信息。

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PLC发展到，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来，PLC的能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中，加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎。

PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的能。这为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。

（4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造。

PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备通过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。

（5）体积小，重量轻，能耗低。

以超小型PLC为例，新近出产的品种的底部尺寸小于100mm，重量小于150g，耗仅数瓦。由于体积小，很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

PLC控制系统正逐步取代传统的继电器控制系统，广泛应用于冶金、采矿、建材、机械制造、石油、化工、汽车、电力、造纸、纺织、装卸、环保等各个行业中。在自动化领域，可可编程控制器、CAD/CAM与工业机器人并称为加工制造业自动化的三大支柱，其应用日益广泛。