PLC技术是一门强调实践的课程，如果不动手，只是看书，是不能学好PLC的。看十遍书，不如动一次手。所以学习PLC的过程就是实践、实践、再实践。学习者边学边做本书全部项目，完成每个项目后的巩固练习，当然课前预习、课后复习也必不可少。

典型S7-PLC硬件控制系统安装

先介绍下S7-PLC的硬件结构和CPU模板种类。

S7-PLC的硬件结构

S7-系列的PLC是中型模板式PLC，各种模板（CPU模板、信号模板SM、功能模板FM、通信模板CP、电源模板PS等）及人机界面（HMI），可以根据控制要求进行广泛的组合和扩展。

典型S7-模板式PLC的硬件外观结构如图2-1所示。

图2-1典型S7-模板式PLC的硬件外观结构

基于模板化结构设计的S7-PLC系列安装结构如图2-2所示。背板总线集成在模板上，除了电源模板，其他模板之间通过总线连接器相连。

图2-2S7-PLC系列安装结构

CPU模板种类

1．中央处理器CPU的功能

（1）接收与存储用户由编程器输入的用户程序和数据。

（2）检查编程过程中的语法错误，诊断电源及PLC内部的工作故障。

（3）用扫描方式工作，接收来自现场的输入信号，并输入到输入映像寄存器和数据存储器中。

（4）在进入运行方式后，从存储器中逐条读取并执行用户程序，完成用户程序所规定的逻辑运算、算术运算及数据处理等操作。

（5）根据运算结果，更新有关标志位的状态，刷新输出映像寄存器的内容，再经输出部件实现输出控制、打印制表或数据通信等功能。

S7-有各种型号的CPU，适用于不同等级的控制要求，有的CPU模板集成了数字量I/O，有的同时集成了数字量的I/O和模拟量I/O。

CPU内的元件封装在一个精致的塑料壳内，面板上有状态和故障LED指示灯、模式选择开关和通信接口（参见图2-3）。微存储卡插槽可以插入容量多达数兆字节的微存储卡（MMC），用于断电后程序和数据的保存。MMC卡是CPU的装载存储器，程序和数据下载后保存在MMC卡内。

2．CPU模板分类

（1）紧凑型CPU系列

S7-31xC有6种紧凑型CPU：CPUC、CPUC、CPUC-2PtP、CPUC-2DP、CPUC-2PtP、CPUC-2DP。它们均集成了数字量输入和输出，有的集成了模拟量的输入和输出，还有些集成了高速计数、频率测量、脉冲输出、闭环控制和定位等技术功能，脉宽调制频率最高为2.5kHz。CPU运行时需要微存储卡。型号中带2DP的CPU有一个MPI接口和一个DP接口，型号中带2PtP的CPU表示有一个MPI接口和一个点对点串行通信接口。

（2）标准型CPU系列

标准型CPU包括CPU、CPU、CPU-2DP、CPU-2PN/DP、CPU-2DP、CPU-2PN/DP和CPU-3PN/DP。型号中带有PN/DP的CPU有一个PROFINET接口和一个MPI/DP接口。

（3）技术功能型CPU系列

CPUT-2DP和CPUT-2DP有极高的处理速度，用于对PLC性能以及运动控制功能具有较高要求的设备。除了准确的单轴定位功能外，上述两款CPU还适用于复杂的同步运动控制，一个通信接口是DP/MPI接口，另一个DP接口用于连接带PROFIBUS接口的驱动系统。技术功能型CPU还有本机集成的4点数字量输入和8点数字量输出，使用标准的编程语言编程，无需专用的运动控制语言。

（4）故障安全型CPU系列

故障安全型CPU包括CPUF-2DP、CPUF-2PN/DP、CPUF-2DP和CPUF-2PN/DP。它们用于组成故障安全型自动化系统，以满足安全运行的需要，使用内置的DP接口和PROFIsafe协议，可以在标准数据报文中传输带有安全功能的用户数据。不需要对故障安全I/O进行额外的布线，就可以实现与故障安全有关的通信。

（5）SIPLUS户外型CPU

SIPLUSCPU包括SIPLUS紧凑型CPU、SIPLUS标准型CPU和SIPLUS故障安全型CPU。这些模块可以在环境温度-25~＋70℃和含有有害气体的环境中运行。

CPU31xC系列的CPU模板的结构图如图2-3所示。

图2-3CPU模板的结构

3．常用S7-CPU模板的主要特性

常用S7-CPU模板的主要特性如表2-1所示。

表2-1　常用S7-CPU模板的主要特性

4．CPU模式选择开关

（1）RUN-P位置：CPU不仅执行用户程序，在运行时还可以通过编程软件读出和修改用户程序以及改变运行方式。仿真软件PLCSIM的仿真CPU也有RUN-P模式，某些监控功能只能在RUN-P模式进行。

（2）RUN位置：CPU执行用户程序，可以通过编程软件读出用户程序，但不能修改用户程序。

（3）STOP位置：不执行用户程序，通过编程软件可以读出和修改用户程序。

（4）MRES位置：复位存储器位置。MRES键按下后不能保持，会弹回来。

5．复位存储器（MRES）的操作步骤

将模式选择开关拨到MRES并保持（按住不松手），直到STOP指示灯第二次亮起并持续点亮，再释放模式选择开关，在3秒内，将模式选择开关拨回到MRES，STOP指示灯开始快速闪烁，表示正在执行复位，当STOP指示灯再次恢复常亮时，CPU存储器复位完成。

对于新型免维护S7-PLC，使用模式选择开关MRES无法删除MMC中的数据，只能删除工作存储器中内容，并复位所有的M、T、C和DB块中的实际值。

新型CPU是免维护的，用户程序保存在MMC中，不需要电池。

6．用于状态和故障显示的LED指示灯

CPU模板LED指示灯位置如图2-4所示。

图2-4CPU模板LED指示灯位置

SF（红色）灯亮：硬件故障、固件出错、编程出错、参数设置出错、算术运算出错、定时器出错、存储器卡出错、电池故障或电源接通时无后备电池、外部输入／输出故障、用编程装置读出诊断缓冲器中的内容，确定故障原因。

DC5V指示灯亮：用于CPU和S7-的5VDC电源指示，正常则灯亮。

PRCE指示灯亮：表示处在强制状态。

RUN指示灯亮：表示处在运行状态。

STOP指示灯亮：表示CPU处于“STOP”或“HOLD”或“重新启动”状态。

7．SIMATIC微存储卡（MMC）

用于断电时保存用户程序和某些数据，可以扩展CPU的存储器容量，也可以将有些操作系统包括在卡中，这对操作系统的升级是非常方便的。如果在使用PLC过程中拔下SIMATIC微存储卡，卡中的数据会被破坏。

注意：只有在断电状态或CPU处于STOP状态时，并且PG未向卡中写入数据的情况下，才能取下存储卡，严禁带电插拔MMC卡，以免烧坏。读写以及格式化MMC卡需要通过西门子公司的编程器或西门子公司专有的读卡器进行。64KB的MMC卡如图2-5所示。

图2-KB的MMC卡

8．MPI口及其他

所有的CPU模块都有一个MPI（多点接口），可以用于实现PLC与编程器／计算机（PG/PC）以及操作员接口的通信。根据型号不同，S7-PLC上有PROFIBUS-DP接口或PtP接口。

电源模块上的L＋和M端子分别是DC24V输出电压的正极和负极，可以用专用的电源连接器或导线连接电源模块和CPU模块的L＋和M端子。

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