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图2-22为典型西门子PLC的硬件系统。
图2-22 典型西门子PLC的硬件系统
西门子公司为了满足用户的不同要求推出了多种PLC产品。每种PLC产品的硬件结构不同。以西门子常见的S7系列PLC为例，西门子S7系列PLC的硬件系统主要包括PLC主机（CPU模块）和扩展模块。其中，常见的扩展模块包括电源模块（PS）、接口模块（IM）、信息扩展模块（EM、SM）、通信模块（CP）、功能模块（FM）等。
1 西门子S7系列PLC主机（CPU模块）
图2-23为西门子S7系列PLC主机（CPU模块）。
图2-23 西门子S7系列PLC主机（CPU模块）
多说两句！
西门子PLC主机是构成硬件系统的核心单元，主要包括负责执行程序和存储数据的微处理器，被称为CPU模块。西门子PLC主机外部主要由电源接口、输入接口、输出接口、通信接口、PLC状态指示灯、输入/输出LED指示灯、传感器输出接口、检修口等构成。
① 电源接口和输入/输出接口
如图2-24所示，电源接口包括L端、N端和接地端，用于为PLC供电；输入接口通常使用I0.0、I0.1等进行标识；输出接口通常使用Q0.0、Q0.1等进行标识。
图2-24 西门子S7系列PLC主机的电源接口和输入/输出接口
② LED指示灯
划重点
LED指示灯包括PLC状态指示灯、输入指示灯和输出指示灯三部分，如图2-25所示。
图2-25 西门子S7系列PLC的LED指示灯
③ 通信接口
西门子S7系列PLC常采用RS-485通信接口进行连接，支持PPI通信和自由通信协议，如图2-26所示。
图2-26 西门子S7系列PLC通信接口的连接
④ 检修口
西门子S7系列PLC的检修口包括模式选择开关、模拟量调节电位器和扩展接口，如图2-27所示。
图2-27 西门子S7系列PLC的检修口
⑤ 西门子S7系列PLC的内部结构
图2-28为西门子S7系列PLC的内部结构。
划重点
取下西门子S7系列PLC的外壳即可看到内部结构。西门子S7系列PLC主要由CPU电路板、输入/输出接口电路板和电源电路板构成。
图2-28 西门子S7系列PLC的内部结构
图2-29为西门子S7系列PLC的CPU电路板。
划重点
CPU电路板主要用于完成PLC的运算、存储和控制功能。
CPU电路板主要由微处理器芯片、存储器芯片、PLC状态指示灯、输出LED指示灯、输入LED指示灯、模式选择开关、模拟量调节电位器、电感器、电容器、与输入/输出接口电路板的接口等构成。
图2-29 西门子S7系列PLC的CPU电路板
图2-30为西门子S7系列PLC的输入/输出接口电路板。
图2-30 西门子S7系列PLC中输入/输出接口电路板
划重点
输入/输出接口电路板主要用于对PLC输入、输出信号的处理。
输入/输出接口电路板主要由输入接口、输出接口、电源输入接口、传感器输出接口、与CPU电路板的接口、RS-232/RS-485通信接口、输出继电器、光电耦合器、与电源电路板的接口等构成。
图2-31为西门子S7系列PLC的电源电路板。
图2-31 西门子S7系列PLC的电源电路板
划重点
电源电路板主要用于为PLC内部各电路提供所需的工作电压。
电源电路板主要由桥式整流堆、压敏电阻器、电容器、变压器、与输入/输出接口电路板的接口等构成。
西门子各系列PLC主机的类型和功能不同，每一系列的主机又都包含多种类型的CPU，以适应不同的应用要求，如图2-32所示。
划重点
① 西门子S7-200 PLC主机将CPU电路板、输入/输出接口电路板和电源电路板等集成封装，单独构成一个独立的控制系统，实现相应的控制功能。
② 西门子S7-300 PLC主机采用模块式结构，有多种不同型号的CPU模块，不同型号的CPU模块有不同的性能，如有些模块集成数字量和模拟量的I/O端子，有些集成现场总线通信接口（PROFIBUS）。
③ 西门子S7-400 PLC主机采用大模块结构，一般适用于对可靠性要求极高的大型复杂的控制系统。
图2-32 西门子PLC的CPU
2 西门子S7系列PLC的电源模块
图2-33为西门子S7系列PLC的电源模块。
图2-33 西门子S7系列PLC的电源模块
划重点
电源模块是指由外部为PLC供电的功能单元。西门子S7系列PLC的电源模块主要有两种形式：一种是集成在PLC主机内部的电源模块；另一种是独立的电源模块。
一体化紧凑型PLC的电源模块集成在PLC主机内部，与CPU模块封装在一起，并通过连接总线为CPU模块、扩展模块提供5V的直流电源。
模块式结构PLC的电源供电部分均属于独立的模块单元，不同型号PLC所采用的电源模块不同。
3 西门子S7系列PLC的接口模块
接口模块（IM）用于组成多机架系统时连接主机架（CR）和扩展机架（ER），多应用于西门子S7-300/400系列PLC系统中，如图2-34所示。
图2-34 西门子S7系列PLC的接口模块
4 西门子S7系列PLC的信息扩展模块
在实际应用中，为了实现更强的控制功能，各类型的西门子PLC可以采用扩展I/O点的方法扩展系统配置和控制规模。
划重点
各种扩展用的I/O模块被统称为信息扩展模块（SM）。不同类型PLC所采用的信息扩展模块不同，但基本都包含数字量扩展模块和模拟量扩展模块。
数字量输入模块可将现场送来的数字高电平信号转换为PLC内部可识别的信号电平。在通常情况下，数字量输入模块可用于连接工业现场的机械触点或电子式数字传感器。
① 数字量扩展模块
西门子PLC除本机集成的数字量I/O端子外，还可连接数字量扩展模块（DI/DO）来扩展更多的数字量I/O端子。数字量扩展模块包括数字量输入模块和数字量输出模块。图2-35为西门子S7系列PLC中常见的数字量输入模块。
图2-35 西门子S7系列PLC中常见的数字量输入模块
图2-36为西门子S7系列PLC中常见的数字量输出模块。
图2-36 西门子S7系列PLC中常见的数字量输出模块
划重点
数字量输出模块可将PLC内部信号电平转换为生产过程所要求的外部信号电平，在通常情况下，可用于直接驱动电磁阀、接触器、指示灯、变频器等外部设备和功能部件。
② 模拟量扩展模块
模拟量扩展模块包括模拟量输入模块和模拟量输出模块，如图2-37所示。
图2-37 西门子S7系列PLC的模拟量扩展模块
划重点
模拟量输入模块用于将现场各种传感器输出的直流电压或电流信号的模拟信号转换为PLC内部处理用的数字信号（核心为A/D转换器）。电压和电流传感器、热电偶、电阻或电阻式温度计均可作为传感器与其连接。
5 西门子S7系列PLC的通信模块
图2-38为西门子S7系列PLC的通信模块。
图2-38 西门子S7系列PLC的通信模块
划重点
西门子PLC有很强的通信功能，除CPU模块本身集成的通信接口外，还可扩展连接不同类型（信号）的通信模块，用以实现PLC与PLC之间、PLC与计算机之间、PLC与其他功能设备之间的通信，实现强大的通信功能。
6 西门子S7系列PLC的功能模块
图2-39西门子S7系列PLC的功能模块。
图2-39 西门子S7系列PLC的功能模块