第2章 西門子S7-300硬件體系架構

2.1 S7-300的系統結構和組成

1.S7-300外形和結構

S7-300采用疊裝式結構、DIN標準導軌安裝、無風扇設計，配置靈活、安裝容易、擴展方便、維護簡單。其實物外形如圖2-1所示。

其結構如圖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

基于模塊化設計的S7-300 PLC系統由導軌（RACK）和各種模塊組成。構成系統的主要模塊有：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

根據不同的應用環境和控制條件，可以選用不同的型號和不同數量的S7-300 模塊，并將這些模塊安裝在一個或多個機架上（與CPU 312IFM和CPU 313 配套的模塊只能安裝在同一個機架上）。電源模塊一般安裝在機架的最左邊，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。除了電源模塊、CPU模塊、接口模塊之外，一個機架上最多只能再安裝8個信號模塊、通信模塊或其他特殊功能模塊。因為機架最左側是1號槽，最右側是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，系統自動分配模塊地址。

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

（2）單層組態安裝時，上下為40mm；兩層組態安裝時，上下至少為80mm。多層組態只適用于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。當不需要擴展機架時，中央機架上沒有接口模塊（仍然占用3號槽位），但機架上的CPU模塊實際與4號槽的模塊是靠在一起的。在實際工程應用中，通常3號槽位上插入一個占位模塊，以便以后擴展時只需用接口模塊替換該模塊，而無須重新安裝和連接主機架。

S7-300用背板總線將除電源模塊之外的各個模塊連接起來。背板總線為插入模塊提供內部工作電壓，并允許在模塊間交換數據。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。每個模塊背后都有一個總線連接器，安裝時先將總線連接器插在CPU模塊上，并固定在機架上，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。

機架是一種專用的不銹鋼異型金屬導軌。安裝時，將模塊鉤在DIN標準安裝導軌上，然后鎖緊螺栓即可。機架長度有5種規格，160毫米、530毫米、2000毫米（無孔）、482毫米、830毫米，其中2000毫米DIN導軌可截短以適應特殊長度需要，這5種規格可以根據實際需要選擇。

4.PLC系統的擴展

在規模較大的系統中，模塊數需要超過8個，在這種情況下，就需要增加擴展機架，如圖2-6所示，有些低端的CPU是沒有擴展功能的。

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