第2章 S7 硬件基础

Date: 23/4/20File: SSP1_01C.1

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第 2 章 S7 硬件基础




2.1 S7-300 概述2.2 中央处理单元2.3 电源 PS307

2.4 数字量 I/O 单元2.5 模拟量 I/O 单元2.6 接口模板 2.7 S7-300 的配置2.8 S7-400 概述







2.1 S7-300 概述1. 结构• 叠装式




2. 安装形式• 立式形式• 卧式形式




3. S7-300 技术参数

CPU312 IFM CPU313 CPU 314 CPU314IFM CPU315

工作存储器 : 6 K 字节 12 K 字节 24 K 字节 24 K 字节 48 K 字节

装载存储器 : 20 K 字节 20 K 字节 40 K 字节 40 K 字节 80 K 字节

( 内部集成 )

装载存储器 : - 512 K 字节 512 K 字节 - 512 K 字节 ( 最多可接 )

DI / DQ: 128 128 512 992 1024

AI / AQ: 32 32 64 248 128

本机 I/O 点DI / DQ 10 / 6 - - 20 / 16 -AI/ AQ 4 / 1




CPU312 IFM CPU313 CPU 314 CPU314IFM CPU315

程序执行时间 0.6ms 0.6 ms 0.3 ms 0.3 ms 0.3 ms

（ 1K 二进制指令）

存储器标志位 1024 2048 2048 2048 2048

计数器 / 定时器 32 / 64 64 /128 64/128 64/128 64/128

集成功能有无无有无例如：计数器 / 频率测量

同时通过 MPI 4 4 4 4 4

通讯的节点




4. S7-300 的组成模块

PS( 可选 )

CPU IM( 可选 )

SM: DI

SM: DO

SM: AI

SM: AO

FM:- 计数- 定位- 闭环控制

CP:- 点 - 到 - 点- PROFIBUS- 工业以太网




2.2 中央处理单元 CPU1. 结构• 指示灯 SF— 系统故障 BATE 电池故障 DC5V 指示 RUN/STOP …• 开关 RUN/RUN-P /STOP/MRES• MPI 通讯接口 DP 通讯接口• 电源接线端子• 存储卡插座• 电池盒




2 . CPU314 主要特性• 负载存储器：内置 RAM 40 K 字节

存储器卡 256 K 字节• 随机存储器：内置 24 K 字节• 速度：执行 1000 条基本指令 0.3ms

• 数字量 I/O ：输入外部 512 点输出外部 512 点• 模拟量 I/O ：输入外部 64 点输出外部 64 点• 标记寄存器： 2048 位（ M0.0---M255.7 ）• 计数器： 64 个 (C0---C63)

• 定时器： 128 个 (T0---T127)

• I/O 映象区：数字量输入 I 0.0---I 127.7

数字量输出 Q 0.0---Q 127.7

• 内置时钟： DT#1994-01-01-00 ： 00 ： 00

• 工作小时计时器： 1 个




• 软件块： OB 块（ 13 个） FB 块（ 129 个） FC 块（ 128 个） DB 块（ 127 个） SFC 块（ 34 个） SDB 块（ 9 个）• 额定电压： 24VDC

• 启动电流： 8A

• 功率消耗： 8W

其中 OB1 循环的程序执行 OB100 启动（从 STOP 到 RUN ） OB10 日期时间中断 OB20 延时中断 OB35 循环中断 OB40 硬件中断 OB80 、 81 、 82 、 85 、 87 、 121 、 122 分别为下列故障中断（超时、电源、诊断、事件故障、通讯故障、程序出错、访问模板出错）




2.3 电源 PS3071 总体结构• 24VDC 指示• 电压选择开关• 24V 通 / 断开关• 系统电压接线端子• 24VDC 输出端子2 电源 PS 307 （ 5A ）• 输入电压： 120V~230V• 输入电流： 2A~1A• 输出电压： 24VDC• 输出电流： 5A• 功耗： 18W• 防短路和开路保护• 可靠隔离• 向总线提供电流； 1.2 安




3 电源 PS 307 （ 2A ）• 功耗 10W

• 输出电流（ 2A ）• 输出电压 24V 直流，防短路和开路保护• 可靠隔离• 向总线提供电流； 1.2 安4 电源 PS 307 （ 10A ）• 功耗 30W

• 输出电流（ 10A ）• 输出电压 24V 直流，防短路和开路保护• 可靠隔离• 向总线提供电流； 1.2 安




4 功耗分析• CPU314 提供总线电流 1.2A

消耗 24V 电流 1.0A

功耗 10W

• IM360 （ 1 对 3 ）消耗总线电流 0.35A

功耗 2W

• IM361 （ 1 对 3 ）提供总线电流 0.8A

消耗 24V 电流 0.5A

功耗 5W

• IM365 （ 1 对 1 ）提供总线电流 0.8A

消耗总线电流 0.1A

功耗 0.5W

• SM321（仿真）消耗总线电流 0.08A

功耗 0. 35W




• SM321 （ DI 16×24V ）消耗总线电流 0.025A

消耗 24V 电流 0.001A

功耗 3.5 W

• SM322 （ DO 16 ×24V ）消耗总线电流 0.070A

消耗 24V 电流 0.100A

功耗 4.9 W

• SM331 （ AI 8 ×12 B ）消耗总线电流 0.060A

消耗 24V 电流 0.200A

功耗 1.3 W

• SM332 （ AO 4 ×12B ）消耗总线电流 0.060A

消耗 24V 电流 0.240A

功耗 3.0 W• 功耗分析原则总线电流不大于 1.2A ，总功耗不超过机柜可能散发的总功率。




2.4 数字量 I/O 单元1 输入单元 SM321

• SM321 16×24VDC

16 点输入16 点 / 组电隔离1 信号： 13~30V

0 信号： -3~5V

输入电流 7mA

具有中断能力功耗 3.5 W

电缆 600-1000m

…




• SM321 16×120VAC

16 点输入4 点 / 组电隔离1 信号： 79~132V

0 信号： 0~20V

输入电流 6mA

功耗 4.1 W

电缆 600-1000m

…




2 输出单元 SM322

• SM322 16×24VDC/0.5A

16 点输出8 点 / 组电隔离1 信号输出： L+ （ -0.8V ）电流 500mA

0 信号：电流 0.5mA

功耗 4.9 W

电缆 600-1000m

…




• SM322 16×120VAC/0.5A

16 点输出8 点 / 组电隔离1 信号输出： L1 （ -1.5/ 8.5V ）电流 500mA

0 信号：电流 1.0mA

功耗 9.0 W

电缆 600-1000m

…




• SM322 8× 230VAC /1A 继电器8 点输出2 点 / 组电隔离输出电压： 250V

输出电流：最大 3A

功耗 2.2 W

电缆 600-1000m

…




2.5 模拟量 I/O 单元1 输入单元 SM331

• SM331 8×12 位8 点输入电隔离测电压 80mV/10V

电流 0/20mA

电阻 PT/NI100

电偶 E,N,J,K

精度 9/12 /12 /14 位转换时间： 4/18/23/103mS

消耗电流 60mA

功耗 1.3 W

电缆 200m




2 输出单元 SM332

• SM332 2×12 位2 点输出电隔离输出量：电压，电流精度： 11/12 位每通道转换时间： 0.8 mS

消耗电流 60mA

功耗 3.0 W

电缆 200m




2.6 接口模板1 接口模板 IM365

1 对 1 接口消耗总线电流 100mA

提供到机架 1 电流 800mA

功耗 0.5 W

电缆 1m




2 接口模板• IM360

1 对 3 接口消耗总线电流 350mA


功耗 2.0 W

电缆 10m




• IM361

1 对 3 接口消耗 24VDC 电流 0.5 mA


功耗 5.0 W

电缆 10m




2.7 S7-300 的配置1. 关于 PLC 的编址




地址分配原则• 确定数字量信号地址：每个槽位占四个字节 , 递增• 确定模拟量信号地址：每个槽位占 16 个字节 , 递增每路模拟量占 2 个字节2. 基本单元的编址




3. 近程扩展• 确定数字量信号地址：




• 确定模拟量信号地址：




4 . 举例近程扩展（例 s7_pro3 ）• 总体结构




• 机架 0 （例 s7_pro3 ）




• 机架 1 （例 s7_pro3 ）




• 机架 2 （例 s7_pro3 ）




• 机架 3 （例 s7_pro3 ）




5 . 举例基本单元（例 s7_pro4 ）




2.8 S7-400 概述1. 结构• 组合式




2. S7-400 技术参数

每条二进制指令的执行时间

用户存储器工作存储器装载存储器 ( 内部集成 ) 装载存储器 ( 外部 )

操作资源存储器标志 ( 位 ) 时钟存储器定时器计数器

块类型 / 数目 FB 块 FC 块 DB 块

过程映象区大小 ( 输入 / 输出 )

最大的 I/O 地址区

集成接口

CPU 412-1

200 nsec

48 KB8 KB16 MB

40968256256

256256512

p. 128 Byte

p. 2 KByte*)

MPI

CPU 413-1

200 nsec

72 KB8 KB16 MB

40968256256

256256512

p. 128 Byte

p. 2 KByte*)

MPI,

CPU 414-1

100 nsec

128 KB8 KB16 MB

81928256256

51210241024

p. 256 Byte

p. 8 KByte*)

MPI

CPU 416-1/-2DP/-2DP

80 nsec

512 KB/ 0.8MB/ 1.6MB16 KB16 MB

163848512512

204820484096

p. 512 Byte

p. 16 KByte*)

MPI

*) 1 Byte = 8 数字量输入 / 输出 2 Byte = 1 模拟量输入 / 输出




组织块主循环扫描日期时间中断时间延时中断看门狗中断硬件中断多处理器中断启动故障 , 异步故障 , 同步

局部数据区

块的最大长度块的最大嵌套深度

MPI 和 K 总线上在线激活的最大节点数

MPI 和 K 总线上最大节点数

每个 GD 组的数据大小

CPU 412-1

OB 1OB 10,11OB 20,21OB 32,35OB 40,41OB 60OB 100,101OB 80-87OB 121,122

4 KB

64 KB16

8

32

32 Byte

CPU 413-1

OB 1OB 10,11OB 20,21OB 32,35OB 40,41OB 60OB 100,101OB 80-87OB 121,122

4 KB

64 KB16

16

32

32 Byte

CPU 414-1

OB 1OB 10-13OB 20-23OB 32-35OB 40-43OB 60OB 100,101OB 80-87OB 121,122

8 KB

64 KB16

32

32

64 Byte

CPU 416-1/ -2DP/ -2DP

OB 1OB 10-17OB 20-23OB 30-38OB 40-47OB 60OB 100,101OB 80-87OB 121,122

16 KB

64 KB16

64

32

64 Byte




3. S7-400 的组成模块




4. S7-400 的 CPU




5. S7-400 的配置（例 s7_pro5 ）

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