SPLC的模块特性及硬件组态
三菱PLC的硬件组成及组态
传送带生产线控制
木材加工
印刷机械
纺织机械
灌装及包装机械
空调控制
电梯控制
2020/7/26
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1.1 PLC概述
1.1.2 PLC的概念
5．PLC的发展
（1）向高集成、高性能、高速度，大容量发展 （2）向普及化方向发展 （3） 向模块化、智能化发展 （4）向软件化发展 （5） 向通信网络化发展
2020/7/26
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1.1 PLC概述
1.1.4 PLC的输入输出接口电路 2. 输出接口电路
（1）小型继电器输出形式
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1.1 PLC概述
1.1.4 PLC的输入输出接口电路 2. 输出接口电路
（2）大功率晶体管或场效应管输出形式
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1.1 PLC概述
2020/7/26
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1.1 PLC概述
1.1.2 PLC的概念 2．PLC的分类 （1） 按I/O点数和功能分类 由I/O点数的多少可将PLC的I/O点数分成小型、中型和大型。
（2）按结构形式分类 PLC可分为整体式结构和模块式结构两大类。
2 PLC概述
1.1.2 PLC的概念 3．PLC的特点
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1.2 GX Developer编程软件的应用
1.2.2 GX Developer主要编程功能 1．共用功能
共用功能包括工程、在线、诊断、窗口、帮助等方面的内容。
2．设置功能
设置功能包括编辑、查找/替换、转换、显示等方面的内容。
2020/7/26
S7200系列PLC硬件系统及内部资源文档资料
6
第四章 S7-200系列PLC的硬件系统及内部资源
2. CPU的主要特点和技术规范
几种CPU各有晶体管输出和继电器输出两种类型，具有不同电源电 压和控制电压。各类型的型号如表4.1所示。
软元件是PLC内部的具有一定功能的器件，这些器件实际上是由电 子电路和输入/输出映像寄存器构成。它们具有继电器的特性，但没有 机械性的触点。
编程时用户只需记住软元件的地址即可。软元件的地址编排采用区 域号加区域内编号的方式。即PLC根据软元件功能不同，分成许多区域， 如输入/输出继电器区、定时器区、计数器区、特殊继电器区等，分别 用I、Q、T、C、SM等来表示。
X 1位 2
1
模块4
EM 223 D I4/D Q 4 X D C24V /继 电 器
模 块 5
EM 235
A I4/A Q X 1位 2
图4.5 扩展连接图
15
第四章 S7-200系列PLC的硬件系统及内部资源
4.2.4 主机性能指标
S7-200 22X各主机的主要技术性能指标如下表4.7所示。
25
输出继电器一般都有一个PLC上的输出端子与之对应。当通过程序 使得输出继电器线圈得电时，PLC上的输出端开关闭合，它可以作 为控制外部负载的开关信号，同时在程序中其常开触点闭合，常 闭触点断开。
（3）通用辅助继电器 M(M0.0∼M31.7共256个)
通用辅助继电器的作用和继电接触器控制系统中的中间继电器相 同,在PLC中没有输入/输出端与之对应，因此它的触点不能驱动外 部负载。这是与输出继电器的主要区别。它主要起逻辑控制作用。
PLC(S7-300)组态
S7-300 组态此图说明了下列内容S7-300 组件①电源 (PS) 模块②中央处理单元 (CPU)图中实例显示的是一个.有集成I/O 的CPU 31xC③信号模块 (SM)④PROFIBUS 总线电缆⑤连接编程设备 (PG) 的电.使用编程设备 (PG) 对S7-300 PLC 编程。
使用PG 电缆将PG和CPU 互连在在一起。
要对.有PROFINET 接口的CPU 进行调试或编程，还要使用以太网电缆将PG和CPU 的PROFINET 连接器互连在一起。
请注意，您需要调节PG上的以太网接口。
多个7-300 CPU 通过ROFIBUS 电.彼此之间通讯及与其它SIMATIC S7 PLC 通讯。
多个S7-300 通过ROFIBUS 总线电缆连接在一起。
如何实现西门子S7-300 PLC与DCS控制系统的通信newmaker自动化Modbus转Profibus-DP网关的应用摘要：本文就西门子S7-300系列PLC与横河CS3000型DCS集散控制系统的之间的通信，介绍如何实现Modbus和Profibus-DP协议设备的相互通信、上海泗博自动化的Modbus转Profibus-DP网关PM-160在其中的应用，以及这两种不同通信协议的通信方式。
关键词：Modbus协议Profibus-DP协议Modbus转Profibus-DP 串口转Profibus-DP 分布式控制系统通信网络一、引言现代工业的迅速发展，不断促进着自动化控制技术及设备通信技术创新的发展。
当前，PLC、DCS、智能仪表等已广泛应用到现场生产控制系统中，并发展到由上述设备相互协同、共同面向整个生产过程的分布式工业控制系统。
在此系统中，现场总线通信技术至关重要。
本文就某水利站分布式控制系统项目，介绍上海泗博自动化的Modbus转Profibus-DP协议网关设备的应用。
二、系统组成1、系统结构本系统构成如图1，其中略去了西门子S7-300PLC之外的其它现场级控制设备。
S7_1200_PLC的硬件与硬件组态解析
S7-1200与编程计算机的通信
30
1.2 S7-1200 的硬件——集成的PROFINET接口 2/3
S7-1200与精简系列面板的通信
31
1.2 S7-1200 的硬件——集成的PROFINET接口 3/3
利用工业以太网交换机CSM 1277 进行多设备的连接
32
1.2 S7-1200 的硬件——通信模块 (Communication module) 1/2 有两种通信模块：CM1241 RS232 和CM1241 RS485 CPU 最多支持 3 个通信模块 各 CM 连接在 CPU 的左侧（或连接到另一 CM 的左侧）
39
1.3 编程工具STEP 7 Basic——界面总览
工作区
任务卡
设备或网 络概览区 详细视图 巡视区 编辑器栏
40
1.3 编程工具STEP 7 Basic——创建新项目
“项目”“新建”，出现“创建新项目”对话框：
可以使用信号模块给 CPU 增加附加功能。信号模块连接在 CPU 右侧。
27
1.2 S7-1200 的硬件——数字量I/O
可以选用 8 点、 16 点和 32 点的数字量输入 / 输出模块，来满足不 同的控制需要。
28
1.2 S7-1200 的硬件——模拟量I/O
在工业控制中，某些输入量(温度、压力、流量、转速等)是模拟 量，某些执行机构(例如电动调节阀和变频器等)要求PLC输出模 拟量信号，而PLC的CPU只能处理数字量。 模拟量I/O模块的任务就是实现A/D和D/A。 模拟量首先被传感器和变送器转换为标准量程的电压或电流， 例如420mA，15V， 010V，PLC用模拟量输入模块的A/D转 换器将它们转换成数字量。带正负号的电流或电压在A/D转换后 用二进制补码来表示。
西门子300PLC硬件组态流程
西门子300PLC硬件组态流程一、实验内容利用Step7软件实现PC机与PLC基于工业以太网通信的硬件组态操作。
二、实验硬件三、流程1.硬件连接如图所示图1 硬件连接图本实验PC机与PLC通信采用工业以太网协议，需要保证二者在同一个IP地址段上，因此本地PC电脑IP地址设置为192.168.0.2，PLC的IP地址为192.168.0.1，具体怎样设置此处不重复。
2.Step7的硬件组态下面将通过新建一个项目的过程，来说明Step7 软件的组态过程。
打开控制屏上的旋钮开关，此时停止的“红灯”亮，启动计算机，双击计算机桌面上的图标打开Step7 项目管理软件，界面如图2所示：图2 STEP7 软件界面图2中有一个已经存在的工程，请把它关闭掉。
点击工具栏上 图标（或者打开File 文件菜单里面New 新建子菜单），出现如图 3 界面。
图3 新建项目界面在图3的界面里，我们在“Name 名称”栏中输入要新建的项目名称，例如：test1。
点击“Browse 浏览”按钮可以更改项目存储的路径（注意路径不能含有中文字符），不选择的则系统认为为默认的路径，一般我们可以不做更改。
单击“OK ” 后出现图 4 界面。
图 4 项目界面如图5操作，添加一个 PLC 站(S7 300)，依次点击命令菜单栏中“Insert/Station/Simatic300 Station ”。
图 5 添加 S7-300PLC 站出现如图 6 下列界面。
图6 添加 S7-300PLC 站双击图6界面右边的“HardWare 硬件”后进入硬件组态界面，如图7。
图 7 硬件组态界面首先添加机架，在右边的硬件目录里选择“Simatic 300”，并点击前面的+号，在打开的列中选择“RACK-300”，单击在打开的列中选择机架rail,并用鼠标拖到左边的配置框后出现如图 8所示。
图8 机架配置图接下俩选择ps307 10A电源，拖放到1号槽位。
PLC控制系统概述
3.4 I/O模块
• 模拟量I/O模块是接口模块,它们能够将模拟 量转换为数字量输入(AI模块),也能将数字量 转换为模拟量输出(AO模块). • 数字量I/O模块是输入输出模块，提供了 ON/OFF检测与执行功能。
• 模块装在机架或底板上，通过可拆卸端子 模块连接所有现场方的配线。
3.4.1 模拟量模块的选型
3.4.3 I/O模块的运行
• AB I/O模块采用生产者/消费者模式，这种 通讯模式是一种模块与其它系统设备之间 的智能数据交换，在这种通讯方式中，模 块在处理数据时不需要被轮询。每个硬件 组态中的模块都有自己的电子数据表，支 持通道工程值定标，无需额外编程。 • 在ControlLogix系列中，I/O模块必须从属于 控制器才能发挥作用。控制器存储了它拥 有的每一个模块的组态数据，它通过发送 模块的组态数据来定义模块的性能，使之 在控制系统中开始工作。
• Modicon Quantum I/O模块，支持通道工程 值定标，但不能对所有通道单独定标。
3.5 热备模块
• 热备模块保持主从机架的通讯，在同步期 间检查冗余机架上对等方模块是否兼容， 通过”心跳线”监测主控制器状态，提供主从 控制器程序交叉加载的路径，当主控制器 故障时切换到从控制器。
• 冗余机架上的一对热备模块通过光纤进行 连接。 • Modicon Quantum 140 CPU 67160带热备功 能，冗余配置中不需要热备模块。
• 模拟量模块处理来自外围设备的信号，转 换为控制器所能识别的格式，控制器以一 定的时间间隔轮询各模块，在每次扫描周 期后更新通道值。
• 数字量模块实现外围通断信号与模块内部 ON/OFF低电平信号的相互转换，在程序执 行结束时将执行结果输入或输出。 • 通过以太网模块或者通讯卡可以实现CPU与 HMI之间的通讯，当HMI故障时并不影响系 统的正常运行。
西门子plc型号含义说明
西门子plc型号含义说明西门子plc型号编制通常所指的是订货号。
以6ES7 221-0BA23-0xA0为例：6-自动化系统系列；S7-S7系列，S5-S5系列；2-200系列，3-300系列，4-400系列；2-DI/DO，1-CPU，3-AI/AO，4-通信模块，5-功能模块；1-输入，2-输出，3-输入/输出（对于数字量）；OBA-输入/输出电压等级、类型、点数等，具体要看产品说明；23-版本；0xA0-此数值代表不同功能的模块。
西门子plc根据规模和性能的大小，主要有S7-200，S7-300和S7-400三种，下面就简单介绍一下该三种产品的一些特性。
1、S7-200针对低性能要求的摸块化小控制系统，它最多可有7个模块的扩展能力，在模块中集成背板总线，它的网络联接有rs-485通讯接口和profibus两种，可通过编程器pg访问所有模块，带有电源、cpu和i/o的一体化单元设备。
其中的扩展模块(em)有以下几种：数字量输入模块(di)——24vdc和120/230vac;数字量输出(do)——24vdc和继电器;模拟量输入模块(ai)——电压、电流、电阻和热电偶;模拟量输出模块——电压和电流。
还有一个比较特殊的模块-通讯处理器(cp)——该块的功能是可以把s7-200作为主站连接到as-接口(传感器和执行器接口)，通过as-接口的从站可以控制多达248个设备，这样就可以显著的扩展s7-200的输入和输出点数。
2、S7-300相比较s7-200，s7-300针对的是中小系统，他的模块可以扩展多达32个模块，背板总线也在模块内集成，它的网络连接已比较成熟和流行，有mpi、工业以太网，使通讯和编程变得简单，选择性也比较多，并可借助工具进行组态和设置参数。
s7-300的模块稍微多一点，除了信号模块(sm)和200的em模块同类型之外，它还有接口模块(im)——用来进行多层组态，把总线从一层传到另一层;占位模块(dm)——为没有设置参数的信号模块保留一个插槽或为以后安装的接口模块保留一个插槽;功能模块(fm)——执行特殊功能，如计数、定位、闭环控制相当于对cpu功能的一个扩展或补充;通讯处理器(cp)——提供点对点连接、profibus和工业以太网。
西门子PLC的硬件组成与硬件配置
Theory and Application of PLC
S7-300 概况（1）
模块式、无风扇设计，适用于中等性能的控制要求，品种繁 多的功能模块可以很好满足和适应多种领域自动控制任务。 可灵活进行功能扩充，易于实现分布、易于用户掌握。 每个CPU均有编程通讯接口，使用西门子MPI通讯协议，无 需增加任何硬件、软件和编程就可建立一个MPI网络，通过 Profibus-Dp接口建立DP网络。 最强的 RAM容量为512KB，有 8192个存储器位，512个定 时器，和512个计数器，数字量通道最大为65536点，模拟量 通道为4096个。 具有较高的电磁兼容性、抗震动抗冲击能力、抗低温耐高温、 耐污染性能。
16
Theory and Application of PLC
S7-300的CPU模块（7）
CPU模块分类及特点： 标准型 紧凑型 故障安全型 技术功能型 户外型
17
Theory and Application of PLC
S7-300的CPU模块（7）
CPU模块分类及特点——标准型：
提升机培训系列教材
PLC的硬件组成与结构
西门子S7-300PLC的硬件组成及硬件配置
山东泰鼎矿山机械有限公司培训中心
Theory and Application of PLC
本章内容提纲
1
PLC的基本组成及其原理
2
PLC的I/O模块及外设
3
典型PLC产品介绍---西门子S7-300
西门子产品概况 S7-200 概况 S7-300 概况 S7-300的硬件组成（模块简介） S7-300的分布式I/O简介 S7-300PLC的硬件配置（或硬件组态）
IM360和IM361接口模块必须配合使用，用于S7-300PLC 的多机架连接，两者间使用电缆368连接。 IM365专用于S7-300PLC的双机架系统扩展，由两个 IM365配对使用，通过电缆368连接。 接口模块之间通信电缆不超过10m。
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2019/1/30
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第三章 S7 PLC的模块特性及硬件组态 10
SIMATIC S7-300/400PLC 原理及应用
RUN-P：可编程运行方式。 RUN：运行方式。 STOP：停止方式。 MRES：清除存储器，不能 保持。
图3-3 S7-300 PLC CPU模块面板布置示意图
第三章 S7 PLC的模块特性及硬件组态 3
SIMATIC S7-300/400PLC 原理及应用
3.1
S7-300PLC的模块特性
3.1.1 S7-300 PLC的模块概述
S7-300PLC主要组成部分有导轨(RACK)、电源模块(PS)、
CPU模块、接口模块(IM)、信号模块(SM)、功能模块(FM)等。
SIMATIC S7-300/400PLC 原理及应用
（3）CPU315-2DP CPU的另外两个状态及故障指示灯
BUS DF（BF）（红色）：总线出错指示灯（只适用于带 有DP接口的CPU）。出错时亮。 SF DP（红色）：DP接口错误指示灯（只适用于带有DP 接口的CPU）。当DP接口故障时亮。
SIMATIC S7-300/400PLC 原理及应用 学习情境3：PLC的模块使用、接线及项目建立
第三章
S7 PLC的模块特性及硬件组态
2019/1/30
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第三章 S7 PLC的模块特性及硬件组态 1
SIMATIC S7-300/400PLC 原理及应用 学习情境3：PLC的模块使用、接线及项目建立
2019/1/30
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第三章 S7 PLC的模块特性及硬件组态 18
SIMATIC S7-300/400PLC 原理及应用
图3-7 DI模块框图和端子连接图示例
2019/1/30
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第三章 S7 PLC的模块特性及硬件组态 19
SIMATIC S7-300/400PLC 原理及应用
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第三章 S7 PLC的模块特性及硬件组态 12
SIMATIC S7-300/400PLC 原理及应用
FRCE（黄色）：强制有效指示灯。至少有一个I/O被强 制状态时亮。 RUN（绿色）：运行状态指示灯。CPU处于“RUN”状态
时亮；LED在“Startup”状态以2Hz频率闪烁；在“HOLD”状
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第三章 S7 PLC的模块特性及硬件组态 21
SIMATIC S7-300/400PLC 原理及应用
（4）DO模块框图和端子连接图示例（见图3-8）
图3-8 DO模块框图和端子连接图示例
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2019/1/30
S7-300 PLC是模块化的组合结构，根据应用对象的不同， 可选用不同型号和不同数量的模块，并可以将这些模块安装在
同一机架(导轨)或多个机架上。
2019/1/30
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第三章 S7 PLC的模块特性及硬件组态 4
SIMATIC S7-300/400PLC 原理及应用
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2019/1/30
第三章 S7 PLC的模块特性及硬件组态 16
SIMATIC S7-300/400PLC 原理及应用
2. IM365
如果只扩展两个机架，可选用比较经济的IM365接口模块对
（不需要辅助电源，在扩展机架上不能使用CP模块） ，这一对 接口模块由1m长的连接电缆相互固定连接（见图3-6）。
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第三章 S7 PLC的模块特性及硬件组态 11
SIMATIC S7-300/400PLC 原理及应用
（2） CPU的LED状态及故障指示灯
SF（红色）：系统出错/故障指示灯。CPU硬件或软件错误 时亮。
BATF（红色）：电池故障指示灯（只有CPU313和314配 备）。当电池失效或未装入时，指示灯亮。 DC5V（绿色）：＋5V电源指示灯。CPU和及总线5V电源 正常时亮。
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第三章 S7 PLC的模块特性及硬件组态 20
SIMATIC S7-300/400PLC 原理及应用
（3）DO模块的特点
晶体管输出模块只能带直流负载，属于直流输出模块；
晶闸管输出方式属于交流输出模块； 继电器触点输出方式的模块属于交直流两用输出模块。 从响应速度上看，晶体管响应最快，继电器响应最慢；从安 全隔离效果及应用灵活性角度来看，以继电器触点输出型最佳。
2. S7-300 CPU模块的运行方式选择和状态指示 （1） CPU模块的运行方式选择 S7-300系列的CPU312 IFM/313/314/314 IFM/315/3152DP/316-2DP以及318-2DP模块的方式选择开关都一样，有以 下4种工作方式，通过可卸的专用钥匙来控制选择（见图3-3）。
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第三章 S7 PLC的模块特性及硬件组态 14
SIMATIC S7-300/400PLC 原理及应用
3.1.2.3 3#槽 IM模块
在S7-300PLC中接口模块主要有IM360、IM361及IM365。 1. IM360、IM361 IM360用于发送数据，IM361用于接收数据，IM360和IM361 的最大距离为10m。（见图3-4）。
态以0.5Hz频率闪烁。 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 0.5Hz频率闪烁；在存储器置位时LED以2Hz频率闪烁。
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第三章 S7 PLC的模块特性及硬件组态 13
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第三章 S7 PLC的模块特性及硬件组态 6
SIMATIC S7-300/400PLC 原理及应用 3.1.2 S7-300 PLC的模块特性
3.1.2.1 1#槽 PS模块 PS307是S7-300 PLC专配的24V DC电源。
PS307系列模块有2A、5A、10A三种（见图3-2）。
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第三章 S7 PLC的模块特性及硬件组态 23
SIMATIC S7-300/400PLC 原理及应用
4. SM331 模拟量输入模块
（1）AI模块的类型
模拟量输入(简称AI)模块SM331目前有三种规格型号，即
图3-2 PS307标准电源模块的外形图
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第三章 S7 PLC的模块特性及硬件组态 7
SIMATIC S7-300/400PLC 原理及应用
3.1.2.2 2#槽 CPU模块
1. S7-300 CPU模块的基本参数 S7-300 PLC的CPU的型号分类： CPU312 IFM、CPU313、CPU313 -2DP、CPU314、CPU314 2DP、CPU314IFM、CPU315/315-2DP、CPU316-2DP、CPU3182DP等。CPU315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP都具有现场总
导 轨：是安装S7-300各类模块的机架，S7-300采用背
板总线的方式将各模块从物理上和电气上连接起来。 总线连接器：除CPU模块外，每块信号模块都带有总线连接 器，安装时先将总线连接器装在CPU模块并固定在导轨上，然后
依次将各模块装入。
模块安装规范：插槽1为电源模块，插槽2为CPU模块，插槽 3为接口模块，用于连接扩展机架，S7-300最多可以扩展32 个模 块，即使不使用接口模块，CPU中也给接口模块分配逻辑地址。 从插槽4开始可自由分配信号模块、功能模块，根据模块插入的位 置不同具有确定的I/O地址。
执 行 时 间
字操作 定点加 浮点加
最大数字 I/O点数 最大模拟 I/O通道 最大配置
32 1个机架
32 1个机架
64 4个机架
128 4个机架
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第三章 S7 PLC的模块特性及硬件组态 9
SIMATIC S7-300/400PLC 原理及应用
除了电源模块、CPU模块和接口模块外，一个机架上最多只 能再安装8个信号模块或功能模块。 通用型S7-300PLC的外型结构如图3-1所示。
图3-1 通用型S7-300PLC的外型结构
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第三章 S7 PLC的模块特性及硬件组态 5
SIMATIC S7-300/400PLC 原理及应用
2. SM322 数字量输出模块 （1）DO模块的功能
数字量输出模块SM322将S7-300内部信号电平转换成过
程所要求的外部信号电平，可直接用于驱动电磁阀、接触器、 小型电动机、灯和电动机启动器等。 （2）DO模块的类型 按负载回路使用的电源不同分为： 直流输出模块、交流输出模块和交直流两用输出模块。 按输出开关器件的种类不同分为： 晶体管输出方式、晶闸管输出方式和继电器触点输出方式。
第三章 S7 PLC的模块特性及硬件组态 22
SIMATIC S7-300/400PLC 原理及应用
3. SM323 数字量I/O模块
SM323模块有两种类型，一种是带有8个共地输入端和8个共 地输出端，另一种是带有16个共地输入端和16个共地输出端，两 种特性相同。 I/O额定负载电压24 V DC，在额定输入电压下，输入延迟为 1.2～4.8 ms。输出具有电子短路保护功能。