深入探讨CPU模块与电源模块之间的互动

S7-300有多种不同型号的CPU，分别适用于不同等级的控制要求。CPU 31xC均有集成的数字量I/O，有的还有集成的模拟量I/O。

CPU内的元件封装在一个牢固而紧凑的塑料机壳内，面板上有状态和错误指示LED发光二极管）、模式选择开关和通信接口（见图2-4）。有的CPU只有一个MPI接口。微存储卡插槽可以插入多达数兆字节的FEPROM微存储卡（MMC），MMC用于掉电后保存用户程序和数据。

1.CPU模块的状态与故障显示LED

CPU模块面板上的LED的意义如下：

1）SF（系统错误/故障，红色）：CPU硬件故障或软件错误时亮。

2）BF（总线错误，红色）：通信接口或总线有故障时亮。集成有多个通信接口的CPU有多个总线错误LED（BF1、BF2和BF3，见图2-5）。

图2-4 CPU 315-2DP

图2-5 CPU 319-3PN/DP

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

4）FRCE（强制，黄色）：至少有一个I/O点被强制时亮，正常运行时应取消全部强制。

5）RUN（运行模式，绿色）：CPU处于RUN模式时亮；启动期间以2Hz的频率闪亮；HOLD（保持）模式时以0.5Hz的频率闪亮。

6）STOP（停止模式，黄色）：CPU处于STOP、HOLD模式或重新启动时常亮；请求存储器复位时以0.5 Hz的频率闪动，正在执行存储器复位时以2 Hz的频率闪动。

7）CPU 31x-2PN/DP和CPU 319-3PN/DP的LINK LED（见图2-5）亮表示PROFINET接口的连接处于激活状态，RX/TX LED闪动表示PROFINET接口正在接收/发送数据。

2.CPU的操作模式

1）STOP（停机）模式：模式选择开关在STOP位置时，PLC上电后自动进入STOP模式，在该模式不执行用户程序。

2）RUN（运行）模式：执行用户程序，刷新输入和输出，处理中断和故障信息服务。

3）HOLD模式：在启动和RUN模式执行程序时遇到调试用的断点，用户程序的执行被挂起（暂停），定时器被冻结。

4）STARTUP（启动）模式：可以用模式选择开关或STEP 7启动CPU。如果模式选择开关在RUN位置，通电后自动进入启动模式

5）老式的CPU使用钥匙开关来选择操作模式，它还有一种RUN-P模式，允许在运行时读出和修改程序。现在的CPU的RUN模式包含了RUN-P模式的功能。仿真软件PLCSIM的仿真PLC也有RUN-P模式，某些监控功能只能在RUN-P模式进行。(www.xing528.com)

3.模式选择开关

CPU的模式选择开关各位置的意义如下：

1）RUN（运行）位置：CPU执行用户程序。

2）STOP（停止）位置：CPU不执行用户程序。

3）MRES（复位存储器）：MRES位置不能保持，在这个位置松手时开关将自动返回STOP位置。将模式选择开关从STOP位置扳到MRES位置，可以复位存储器，使CPU回到初始状态。工作存储器和S7-400的RAM装载存储器中的用户程序和地址区被清除，全部存储器位、定时器、计数器和数据块均被复位为零，包括有保持功能的数据。CPU检测硬件，初始化硬件和系统程序的参数，系统参数、CPU和模块的参数被恢复为默认的设置，MPI接口的参数被保留。CPU在复位后将MMC（微存储卡）里的用户程序和系统数据复制到工作存储区。

复位存储器时按下述顺序操作：PLC通电后将模式选择开关从STOP位置扳到MRES位置，STOP LED熄灭1s，亮1s，再熄灭1s后保持常亮。松开开关，使它回到STOP位置。3s内又扳到MRES位置，STOP LED以2Hz的频率至少闪动3s，表示正在执行复位，最后STOP LED一直亮，复位结束后松开模式选择开关。

4.通信接口

所有的CPU模块都有一个MPI（多点接口）通信接口或MPI/DP接口，后者可以组态为MPI或PROFIBUS-DP接口。有的CPU模块还有DP接口或点对点接口，型号中带PN的CPU模块有一个PROFINET工业以太网接口（见图2-5）。

MPI、DP和PROFINET接口可用于CPU与其他西门子PLC、PG/PC（编程器或个人计算机）、OP（操作员面板）之间的通信。

5.电源模块

PS 307电源模块将AC 120/230V电压转换为DC 24V电压，为S7-300、传感器和执行器供电。额定输出电流分别为2A、5A和10A。电源模块安装在DIN导轨上的插槽1，紧靠在CPU或扩展机架的IM 361的左侧。

PS 30710A电源模块的框图如图2-6所示，模块的输入和输出之间有可靠的隔离，输出DC 24V正常电压时，绿色LED亮；输出过载时LED闪烁；输出电流大于额定电压的1.3倍时电压跌落，可以自动恢复电压。输出短路时输出电压消失，短路故障排除后电压自动恢复。

电源模块除了给CPU模块提供电源外，还可以给输入/输出模块提供DC 24V电源。

电源模块的L1、N端子接AC 220V电源，L+和M端子分别是DC 24V输出电压的正极和负极。用专用的电源连接器或导线分别连接电源模块和CPU模块的L+和M端子。

接地端子和M端子一般用短接片短接后接地，机架的导轨也应接地。

某些大型工厂（例如化工厂和发电厂）为了监视对地的短路电流，可能采用浮动参考电位，这时应将M点与接地点之间的短接片去掉，可能存在的干扰电流通过集成在CPU中M 点与接地点之间的RC电路（见图2-7）对接地母线放电

图2-6 PS 307电源模块框图

图2-7 浮动参考电位