第2章 西門子S7-300硬件體系架構(gòu)

2.1 S7-300的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成

1.S7-300外形和結(jié)構(gòu)

S7-300采用疊裝式結(jié)構(gòu)、DIN標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝、無風(fēng)扇設(shè)計(jì)，配置靈活、安裝容易、擴(kuò)展方便、維護(hù)簡單。其實(shí)物外形如圖2-1所示。

其結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。

安裝形式分為立式安裝和臥式安裝兩種形式。其示意圖如圖2-3所示。

2.主要模塊及其功能

基于模塊化設(shè)計(jì)的S7-300 PLC系統(tǒng)由導(dǎo)軌（RACK）和各種模塊組成。構(gòu)成系統(tǒng)的主要模塊有：中央處理器（CPU）、信號模塊（SM）、通信模塊（CP）、功能模塊（FM）、電源模塊（PS）、接口模塊（IM），還有特殊模塊。如圖2-4所示。

S7-300的主要組件如表2-1所示。

3.S7-300模塊的安裝

根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境和控制條件，可以選用不同的型號和不同數(shù)量的S7-300 模塊，并將這些模塊安裝在一個(gè)或多個(gè)機(jī)架上（與CPU 312IFM和CPU 313 配套的模塊只能安裝在同一個(gè)機(jī)架上）。電源模塊一般安裝在機(jī)架的最左邊，CPU模塊緊接著電源模塊。如果有接口模塊，一般安裝在CPU模塊的右側(cè)。除了電源模塊、CPU模塊、接口模塊之外，一個(gè)機(jī)架上最多只能再安裝8個(gè)信號模塊、通信模塊或其他特殊功能模塊。因?yàn)闄C(jī)架最左側(cè)是1號槽，最右側(cè)是11 號槽。所以，1 號槽位是電源模塊，2 號槽位是CPU模塊，3 號槽位是接口模塊，4～11 號槽位分別是信號模塊、通信模塊或其他特殊功能模塊，可以任意安裝，系統(tǒng)自動(dòng)分配模塊地址。

S7-300如果水平安裝，CPU和電源當(dāng)然安裝在左面。如果垂直安裝，CPU和電源必須安裝在底部。保證機(jī)架與安裝部分的連接電阻很小。在安裝時(shí)，必須保證間距符合下列要求：（1）機(jī)架左右為20mm；

（2）單層組態(tài)安裝時(shí)，上下為40mm；兩層組態(tài)安裝時(shí)，上下至少為80mm。多層組態(tài)只適用于CPU 314/315/316/318。

溫度依賴于安裝的位置，PLC控制柜的溫度如下：

（1）對于水平安裝：0℃～60℃；

（2）對于垂直安裝：0℃～40℃。

注意，槽位號只是相對的。當(dāng)不需要擴(kuò)展機(jī)架時(shí)，中央機(jī)架上沒有接口模塊（仍然占用3號槽位），但機(jī)架上的CPU模塊實(shí)際與4號槽的模塊是靠在一起的。在實(shí)際工程應(yīng)用中，通常3號槽位上插入一個(gè)占位模塊，以便以后擴(kuò)展時(shí)只需用接口模塊替換該模塊，而無須重新安裝和連接主機(jī)架。

S7-300用背板總線將除電源模塊之外的各個(gè)模塊連接起來。背板總線為插入模塊提供內(nèi)部工作電壓，并允許在模塊間交換數(shù)據(jù)。在S7-300 中背板總線是模塊化的。模塊通過U形總線連接器相連，如圖2-5所示。每個(gè)模塊背后都有一個(gè)總線連接器，安裝時(shí)先將總線連接器插在CPU模塊上，并固定在機(jī)架上，然后再依次安裝各模塊。外部接線接在信號模塊或其他功能模塊的前連接器上，前連接器用插接的方式安裝在模塊前門后面的凹槽中。

機(jī)架是一種專用的不銹鋼異型金屬導(dǎo)軌。安裝時(shí)，將模塊鉤在DIN標(biāo)準(zhǔn)安裝導(dǎo)軌上，然后鎖緊螺栓即可。機(jī)架長度有5種規(guī)格，160毫米、530毫米、2000毫米（無孔）、482毫米、830毫米，其中2000毫米DIN導(dǎo)軌可截短以適應(yīng)特殊長度需要，這5種規(guī)格可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。

4.PLC系統(tǒng)的擴(kuò)展

在規(guī)模較大的系統(tǒng)中，模塊數(shù)需要超過8個(gè)，在這種情況下，就需要增加擴(kuò)展機(jī)架，如圖2-6所示，有些低端的CPU是沒有擴(kuò)展功能的。

安裝有CPU的機(jī)架是中央機(jī)架（CR，即Central Rack），或稱為主機(jī)架。沒有安裝CPU的機(jī)架為擴(kuò)展機(jī)架（ER，即Expansion Rack），必須通過接口模塊與中央機(jī)架相連。除帶CPU的中央機(jī)架之外，最多可以再增加3 個(gè)擴(kuò)展機(jī)架，每個(gè)擴(kuò)展機(jī)架可以插8 個(gè)模塊（除電源模塊、CPU模塊、接口模塊之外），這樣，4個(gè)機(jī)架總共最多可以安裝32個(gè)模塊。