S307电源模块的布置示意图，图2-3所示为PS307电源模块的基本电路原理图。

PS307系列电源模块的特点包括：连接单相交流系统（输入电压为AC 120V/230V，50/60Hz）；输出电流为2A/5A/10A，输出电压为DC 24V；防短路和开路保护；可靠的隔离特性，符合EN 60950标准；可用作负载电源。

PS307系列电源模块的输入和输出有可靠的隔离，输出正常电压为24V时，绿色LED亮；输出过载时，LED闪烁；输出过电流时，以PS307（10A）为例，输出电流大于13A时，电压跌落，跌落后自动恢复；输出短路时，输出电压消失，短路故障排除后，电压自动恢复。

3. 中央处理单元（CPU）模块

SIMATIC S7-300/400系列PLC提供了多种不同性能的CPU模块，以满足用户不同的要求，如表2-2所示。各种CPU有不同的性能，如有的CPU模块集成有数字量和模拟量输入/输出点，有的CPU集成有PROFIBUS-DP等通信接口。CPU模块前面板上有状态故障指示灯、模式开关、24V电源端子、电池盒、存储器模块盒（有的CPU没有）等。

池盒、存储器模块盒（有的CPU没有）等。

S7-300系列PLC的结构

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S7-300系列PLC采用紧凑的、无槽位限制的模块化组合结构，根据应用能的不同，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个机架（导轨）或者多个机架上。与CPU312IFM和CPU313配套的模块只能安装在同一个机架上。机架是一种PLC专用的金属机架，只需将模块装在DIN标准的安装机架上，然后用螺栓锁紧就可以了。有多种不同长度规格的机架供用户选择。

S7-300系列PLC的结构如图2-4所示，电源模块安装在机架的左边，CPU模块紧靠电源模块；如果有接口模块（IM），接口模块放在CPU模块的右侧；除了电源模块、CPU模块和接口模块外，一个机架上多只能再安装8个信号模块、通信处理器模块或能模块。

如果系统任务需要的信号模块、能模块和通信处理器模块总数超过8块，则可以增加扩展机架（ER）来进行系统的扩展，如图2-5所示。CPU3DP多可以扩展4个机架，包括带CPU的中央机型（CR）和3个扩展机架（ER），每个机架可以插8个模块（不包括电源模块、CPU模块和接口模块），4个机架多可以安装32个模块。

图2-5　S7-300系列PLC的扩展结构（CPU314以上）

2. S7-400系列PLC的结构

S7-400系列PLC采用模块化无风扇设计，适用于可靠性要求极高的大型复杂的控制系统。其标准模块的尺寸为25mm（宽）×290mm（高）×210mm（深）。

S7-400系列PLC的结构如图2-6所示。S7-400系列PLC的模块安装采用无槽位规则，除电源和扩展机架（ER）的接口模块外，所有模块均可插入任何槽位。S7-400系列PLC的机架用来固定模块、提供模块工作电压和实现局部接地，并通过信号总线将不同模块连接在一起。模块插座焊在机架中的总线连接板上，模块插在模块插座上，有不同槽数的机架供用户选用。

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S7-400系列PLC提供了多种级别的CPU模块和种类齐全的通用能模块，使用户能根据需要组合成不同的专用系统。S7-400系列PLC采用模块化设计，性能范围宽广，不同模块可以灵活组合，扩展十分方便。

中央机架（或称为中央处理器，CR）必须配置CPU模块和一个电源模块，可以安装除用于接收的接口模块（IM）外的所有S7-400模块。

如果一个机架容纳不下所有的模块，可以增设一个或者多个扩展机架（或称为扩展单元，EU），各机架之间用接口模块和通信电缆交换信息，扩展机架可以安装除CPU、发送IM、IM463-2适配器外的所有S7-400模块，但是电源模块不能与IM461-1（接收IM）一起使用。

S7-400系列PLC的扩展结构如图2-7所示。当中央控制器不够用时，S7-400可以集中式或分布式扩展多达21个扩展单元。

S7-400系列PLC具有以下5个特点。

① 运行速度高，存储器容量大，I/O扩展能力强，可以扩展21个机架。

② 有极强的通信能力，容易实现分布式结构和冗余控制系统，集成的MPI（多点接口）能建立多32个站的简单网络。大多数CPU集成有PROFIBUS-DP主站接口，可以用来建立高速的分布式系统。从用户的角度看，分布式I/O的处理与集中式I/O没有什么区别，具有相同的配置、寻址和编程方法。CPU能与在通信总线和MPI上的站点建立联系，多为16～44个站点，通信传输速率高12Mbit/s。

③ 通过钥匙开关和口令实现安全保护。

④ 诊断能强，新的故障和中断时间保存在FIFO（先入先出）缓冲区中。

⑤ 集成地HMI（人机接口）服务，用户只需要为HMI服务定义源和目的地址，系统会自动地传送信息。

S7-400系列PLC与S7-300系列PLC一样，都用STEP 7编程软件编程，编程语言与编程方法完全相同。

2.2 CPU模块及性能特点

SIMATIC S7-300/400系列PLC提供了不同性能的CPU模块，以满足用户不同的要求。

2.2.1 S7-300系列PLC的CPU模块

S7-300有CPU312IFM、CPU313、CPU314、CPU314IFM、CPU315/315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP等多种不同的中央处理单元模块可供选择。CPU312IFM、CPU314IFM是带有集成的数字量和模拟量输入/输出的紧凑型CPU模块，用于要求响应快速并具有许多特殊能的装备。CPU313、CPU314、CPU315模块上不带集成的I/O端口，其存储容量、指令执行速度、可扩展的I/O点数、计数器/定时器数量、软件块数量等随序号的递增而增加。CPU315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP模块都具有现场总线扩展能。CPU模块以梯形图（LAD）、能块（FBD）或语句表 CPU模块的性能概述

中央处理单元（CPU）模块的技术参数，包括存储器容量、指令执行时间、大I/O点数、位存储器、计数器、定时器数量等。

S7-300系列PLC CPU模块的面板上有状态和故障指示LED、模块选择开关、通信接口等，如图2-8所示，其面板的操作说明如表2-9所示。大多数CPU还有后备电池盒，存储器卡插座可以插入多达数兆字节的Flash EPROM卡或微存储器卡（简称为MMC），用于掉电后程序和数据的保存。

CPU模块上的M端子（系统的参考点）一般是接地的，接地端子与M端子用短接片连接。某些大型工厂（如化工厂或发电厂）为了监视对地的短路电源，可能采用浮动参考电位，这时应将M点与接地点之间的短接片去掉，可能存在的干扰电流通过集成在CPU中M点与接地点之间的RC电路，如图2-9所示，对接地母线放电。S7-300系列PLC的中央处理单元（CPU）提供了测试和诊断故障能，通过编程装置和STEP 7软件可以查看这些相应内容。CPU模块的测试能包括状态变量、强制变量、状态块3种，它们的能及用法如表2-10所示。编程器在程序执行过程中可显示信号状态，可改变与用户程序无关的变量，输出存储器堆栈中的内容。

CPU模块的性能概述

S7-400系列PLC的CPU模块种类有CPU412-1、CPU4DP、CPU4DP、CPU416-1。CPU414-1和CPU414-2DP适用于中等性能，对程序规模、指令处理速度及通信要求较高的场合；CPU416-1适用于高性能要求的复杂场合，具有集成DP接口的CPU可作为PROFIBUS-DP的主站。

部分中央处理单元（CPU）的技术参数，包括存储器容量、指令执行时间、I/O点数、位存储器、计数器、定时器数量、通信接口等。