S7-300属于模块式PLC，主要由机架（RACK）、电源模块（PS）、CPU模块、信号模块（SM）、通信模块（CP）、功能模块（FM）、接口模块（IM）等组成，图1-2所示是S7-300 PLC外形图，图1-3所示是S7-300 PLC结构图。S7-300系列PLC的模块都有名称，具有同样名称的模块根据接口名称和功能的不同，又有不同的规格，在PLC的硬件组态中，以订货号为准。

1.机架（RACK）

机架（包括导轨）由不锈钢制作，用于进行物理固定，如图1-4所示；有5种不同的长度规格，分别为160 mm、482 mm、530 mm、830 mm和2000 mm。

2.电源模块（PS）

电源模块用于将220 V交流电转换为24 V直流电，电源模块的功能是为PLC的CPU提供24 V的直流电压，该电压既可作为某些模块的24 V工作电源，也可作为某些模块输入／输出端子的外接24 V直流电源。电源模块采用开关电源电路，开关电源的优点是效率高、稳压范围宽、输出电流大且体积小。

PS305电源模块由直流供电（24 V／46 V／72 V／96 V／110 V），如图1-5所示，电源模块的额定输出电流有2 A、5 A和10 A三种。电源模块的面板上有工作开关和状态指示灯，当电源过载时指示灯会闪烁。

PS307电源模块由交流供电，如图1-6所示，PS307电源模块输入电压为AC 120／230 V，输出电压为DC 24 V，根据输出电流不同，可分为2 A、5 A和10 A型。图1-6是PS3072A型的。

3.中央处理器单元（CPU）模块

S7-300的CPU型号很多，主要分为紧凑型、标准型、故障安全型和运动控制型等，各种型号的CPU模块有不同的性能，CPU模块面板上有状态指示灯、模式转换开关、24V电源端子、电池盒和存储卡插槽等。如图1-7所示。

（1）紧凑型CPU

CPU313C、CPU314C集成了数字量和模拟量的I／O通道。

CPU313C-2DP集成了数字量输入／输出和一个PROFIBUS-DP的主站／从站通信接口。

CPU314C-2DP集成了数字量和模拟量输入／输出和一个PROFIBUS-DP的主站／从站通信接口。

（2）标准型CPU

标准型CPU为模块式结构，未集成I／O功能，标准型CPU有CPU312、CPU314、CPU315-2DP、CPU315-2PN／DP等。一个CPU315-2DP可处理8192个开关量（或512个模拟量）。

（3）故障安全型CPU

故障安全型CPU适用于对安全要求极高的场合，它可在系统出现故障时立即进入安全模式，保证人与设备的安全；故障安全型CPU有CPU315F-2DP、CPU315F-2PN／DP、CPU317F-2DP、CPU317F-2PN／DP等。

（4）运动控制型CPU

运动控制型CPU具有工艺／运动的控制功能，可满足机床应用的多任务自动化系统，运动控制型CPU有CPU315T-2DP、CPU317T-DP等。

4.S7-300 PLC CPU模块操作

CPU314模式选择开关如图1-8所示。旧型号有4个位置，分别为RUN-P、RUN、STOP和MRES；新型号只有3个位置，分别为RUN、STOP和MRES。

1）RUN-P：可编程运行模式。在此模式下，CPU不仅可以执行用户程序，在运行的同时，还可以通过编程设备（如装有STEP 7的PG、装有STEP 7的PC等）读出、修改和监控用户程序。

2）RUN：运行模式。在此模式下，CPU执行用户程序，还可以通过编程设备读出、监控用户程序，但不能修改用户程序。

3）STOP：停机模式。在此模式下，CPU不执行用户程序，但可以通过编程设备（如装有STEP 7的PG、装有STEP 7的PC等）从CPU中读出或修改用户程序。在此位置可以拔出钥匙。

4）MRES：存储器复位模式。该位置不能保持，当开关在此位置释放时将自动返回到STOP位置。将钥匙从STOP模式切换到MRES模式时，可复位存储器，使CPU回到初始状态。

5.CPU状态及故障显示

S7-300 PLC CPU状态及故障指示灯如图1-9所示。

1）SF（红色）：系统出错／故障指示灯。CPU硬件或软件错误时灯亮。

2）BATF（红色）：电池故障指示灯（只有CPU313和CPU314配备）。当电池失效或未装入时，指示灯亮。

3）DC 5 V（绿色）：＋5 V电源指示灯。CPU和S7-300 PLC总线的5 V电源正常时亮。

4）FRCE（黄色）：强制有效指示灯。至少有一个I／O被强制状态时亮。

5）RUN（绿色）：运行状态指示灯。CPU处于“RUN”状态时亮；LED在“Startup”状态时以2 Hz频率闪烁；在“HOLD”状态时以0.5 Hz频率闪烁。

6）STOP（黄色）：停止状态指示灯。CPU处于“STOP”或“HOLD”或“Startup”状态时亮；在存储器复位时LED以0.5 Hz频率闪烁；在存储器置位时LED以2 Hz频率闪烁。

6.MMC卡

MMC卡如图1-10所示，MMC卡用来存储PLC程序和数据，无MMC卡的CPU模块是不能工作的，而CPU本身不带MMC卡，需另外购买。选用时，要求MMC卡容量应大于CPU的内存容量，以CPU312C为例，其内存为32 KB，选用的MMC卡最大容量为4 MB。

插拔MMC卡应在断电或STOP模式下进行，否则会使MMC卡内的程序和数据丢失，甚至损坏MMC卡。

7.信号模块（SM）

信号模块包括数字量和模拟量的I／O模块，它们作为PLC的过程输入和输出通道。信号模块主要有数字量输入模块（DI）SM321、数字量输出模块（DO）SM322、数字量输入／输出模块（DI／DO）SM323；模拟量输入模块（AI）SM331和模拟量输出模块（AO）SM332。模拟量输入模块可以输入热电偶、热电阻、DC 4～20 mA和DC 0～10 V等多种不同类型和不同量程的模拟量信号。信号模块通过背板总线将现场的过程信号传递给CPU。图1-11是信号模块及前连接器外形。

（1）数字量输入模块（DI）SM321

SM321数字量输入模块有两种输入方式：直流输入和交流输入。根据输入方式和点数的不同，SM321又可分为多种类型，其类型在模块上有标注。SM321不同类型的内部结构与接线方式有一定的区别，图1-12、图1-13列出了两种典型的SM321面板、内部结构与接线方式。

图1-12中，当按下端子2外接开关时，直流24V电源产生电流注入端子2内部电路，给通道I0.0输入“1”信号，该信号经光电耦合→背板总线接口电路→模块外接的总线连接器→CPU模块，同时通道I0.0指示灯因有电流通过而点亮。

图1-13中，当按下端子2外接开关时，交流120 V／230 V电源产生电流流入端子2→RC元件→光电耦合的发光管→桥式整流器→从端子1流出，回到交流电源，光耦合器导通，给背板总线接口输入一个信号，该信号通过背板总线接口到CPU模块，同时通道I0.0指示灯因有电流通过而点亮。

（2）数字量输出模块（DO）SM322

数字量输出模块（DO）的功能是从PLC输出“1”、“0”信号（开、关信号）。

数字量输出模块有3种输出类型：继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型。

继电器输出型模块既可驱动直流负载也可驱动交流负载，其导通电阻小，过载能力强，但响应速度慢，不适宜动作频繁的场合；晶体管输出型模块只能驱动直流负载，过载能力差，响应速度快，利用高速计数器时必须用晶体管输出型模块；晶闸管输出型模块只能驱动交流负载，过载能力差，响应速度快。

SM322模块种类很多，图1-14、图1-15列出了两种典型的SM322面板、内部结构与接线方式。

图1-14为32点晶体管输出型SM322模块，该类型模块有40个接线端子，其中32个端子定义为输出端子。当CPU模块内部的Q0.0＝1时，CPU模块通过背板总线将该值送到SM322的总线接口电路，接口电路输出电压使光耦合器导通，进而使Q0.0端子所对应的晶体管（图中带三角形的符号）导通，有电流流过Q0.0端子外接的线圈，电流途径是24 V＋→lL＋端子→晶体管器件→端子→24 V-。通电线圈产生磁场使有关触点产生动作。

图1-15为16点晶闸管输出型SM322模块，该类型模块有20个接线端子，16个端子定义为输出端子。当CPU模块内部的Q0.0＝1时，CPU模块通过背板总线将该值送到SM322内的接口电路，接口电路输出电压使晶闸管型光耦合器导通，进而使端子Q0.0所对应的双向晶闸管导通，有电流流过Q0.0端子外接的线圈，电流途径是：交流电源端→L1→熔断器→双向晶闸管→端子2→线圈→交流电源另一端，通电线圈产生磁场使有关触点产生动作。如果L1端子内部熔断器开路，其内部所对应的光耦合器截止，SF指示灯因正极电压升高而导通发光，指示Q0.0通道存在故障。

图1-16为16点继电器输出型SM322模块，该类型模块有20个接线端子。当CPU模块内部的Q0.0＝1时，CPU模块通过背板总线将该值送到SM322的总线接口电路，接口电路输出电压使光耦合器导通，继电器线圈通电，线圈产生磁场使触点闭合，有电流流过Q0.0端子外接的线圈，电流途径是：交流或直流电源一端→Q0.0端子外接的线圈→端子2→内部触点→端子1→交流或直流电源另一端。

（3）数字量输入／输出模块（DI／DO）SM323

SM323模块是一个有输入／输出功能的数字量模块，它分为16点输入／16点输出和8点输入／8点输出两种类型，如图1-17a所示是8点输入／8点输出端子图。图1-17b所示是16点输入／16点输出端子图。

8.功能模块（FM）

功能模块主要用于对实时性和存储容量要求较高的特殊控制任务，例如计数器模块、快速／慢速进给驱动位置控制模块、电子凸轮控制器模块、步进电动机定位模块、伺服电动机定位模块、定位和连续路径控制模块、闭环控制模块、工业标识系统的接口模块、称重模块、位置输入模块和超声波位置解码器等，如图1-18所示。

9.通信模块（CP）

通信模块用于PLC与PLC之间、PLC与计算机之间、PLC与其他智能设备之间的通信，它可以将PLC连入PROFIBUS现场总线、AS-i现场总线和工业以太网，或用于实现点对点通信等。通信模块可以减轻CPU处理通信的负担，并减少用户对通信的编程工作。

用于PROFIBUS-DP网络的CP342-5和用于工业以太网的CP343-1如图1-19所示。

10.接口模块（IM）

CPU所在的机架称为主（中央）机架（CR），如果一个主机架不能容纳系统的所有模块，则可以增设一个或多个扩展机架（ER）；接口模块用于组成多机架系统时连接主机架和扩展机架，如图1-20所示。S7-300系列PLC通过1个主机架和3个扩展机架，最多可以配置32个信号模块、功能模块和通信模块（需要相应的CPU支持）。

IM365用于配置1个主机架和1个扩展机架；两个机架之间带有固定的连接电缆，长度为1 m。

IM360和IM361用于配置1个主机架和3个扩展机架，IM360连接在主机架，IM361装在扩展机架上，两个机架之间的最大距离为10 m。如图1-21是主机架和扩展机架连接图。

11.S7-300部件安装

S7-300安装部件及功能见表1-1，主机架和扩展机架连接如图1-22所示。

电源为1号槽，CPU安装在电源的右面，为2号槽，接口模块安装在CPU的右面，为3号槽。每个机架最多安装8个I／O模块（信号模块、功能模块、通信模块），最大扩展能力为32个模块；对紧凑型CPU31xC，不能在机架3的最后一个槽位插入I／O 8模块，该槽位的地址已经分配给CPU集成的I／O端口。

如图1-23是STEP 7编程软件中的模块总览图，进行硬件组态时需用到。