本文以西門子公司的s7-300/400系列大中型plc為主要講授對(duì)象。西門子的plc以其極高的性能價(jià)格比，在國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有很大的份額，在我國(guó)的各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。s7-300/400屬于模塊式plc，主要由機(jī)架、cpu模塊、信號(hào)模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程計(jì)算機(jī)組成，各種模塊安裝在機(jī)架上。通過cpu模塊或通信模塊上的通信接口，plc被連接到通信網(wǎng)絡(luò)，可以與計(jì)算機(jī)、其他plc或其他設(shè)備通信。
1．cpu模塊
cpu模塊主要由微處理器（cpu芯片）和存儲(chǔ)器組成。在plc控制系統(tǒng)中，cpu模塊相當(dāng)于人的大腦和心臟，它不斷地采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲(chǔ)器用來儲(chǔ)存程序和數(shù)據(jù)。s7 - 300/400將cpu模塊簡(jiǎn)稱為cpu。
2．信號(hào)模塊
輸入( input)模塊和輸出(output)模塊簡(jiǎn)稱為i/o模塊，開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出模塊簡(jiǎn)稱為di模塊和do模塊，模擬量輸入、模擬量輸出模塊簡(jiǎn)稱為ai模塊和ao模塊，它們統(tǒng)稱為信號(hào)模塊。信號(hào)模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和cpu模塊的橋梁。
輸入模塊用來接收和采集輸入信號(hào)，開關(guān)量輸入模塊用來接收從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號(hào)。模擬量輸入模塊用來接收電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量電流、電壓信號(hào)，或者直接接收熱電阻、熱電偶提供的溫度信號(hào)。
開關(guān)量輸出模塊用來控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等輸出設(shè)備，模擬量輸出模塊用來控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行器。
cpu模塊內(nèi)部的工作電壓一般是dc 5v，而plc的外部輸入/輸出信號(hào)電壓一般較高，例如dc 24v或ac 220v。從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能損壞cpu模塊中的元器件，或使plc不能正常工作。在信號(hào)模塊中，用光耦合器和小型繼電器等器件來隔離plc的內(nèi)部電路和外部的輸入、輸出電路。信號(hào)模塊除了傳遞信號(hào)外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。
3．功能模塊
為了增強(qiáng)plc的功能，擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，減輕cpu的負(fù)擔(dān)，plc廠家開發(fā)了各種各樣的功能模塊。它們主要用于完成某些對(duì)實(shí)時(shí)性和存儲(chǔ)容量要求很高的控制任務(wù)，例如高速計(jì)數(shù)、位置控制和閉環(huán)控制等。
4．接口模塊
cpu模塊所在的機(jī)架稱為中央機(jī)架，如果一個(gè)機(jī)架不能容納全部模塊，可以增設(shè)一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展機(jī)架。接口模塊（簡(jiǎn)稱為im）用來實(shí)現(xiàn)中央機(jī)架與擴(kuò)展機(jī)架之間的通信。
5．通信處理器
通信處理器(簡(jiǎn)稱為cp)用于plc之間、plc與遠(yuǎn)程i/o之間、plc與計(jì)算機(jī)和其他智能設(shè)備之間的通信，可以將s7 - 300/400接入各種通信網(wǎng)絡(luò)，cp也用于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信等。cpu模塊集成有mpi通信接口，有的cpu模塊還集成了其他通信接口。
6．電源模塊
電源模塊（簡(jiǎn)稱為ps）用于將輸入的ac 220v電源或dc 24v電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的dc 24v和dc 5v電壓，供其他模塊和輸出模塊的負(fù)載使用。
7．編程設(shè)備
s7 - 300/400一般使用安裝了編程軟件step 7的個(gè)人計(jì)算機(jī)作為編程設(shè)備，可以生成和編輯各種文本程序或圖形程序。程序被編譯后下載到plc，也可以將plc中的程序上傳到計(jì)算機(jī)。編程軟件還有對(duì)網(wǎng)絡(luò)和硬件組態(tài)、參數(shù)設(shè)置、監(jiān)控和故障診斷等功能。