西门子HMI操作面板的分类

CPU模块内部的工作电压一般是DC 5V，而PLC的输入/输出信号电压一般较高，例如DC 24V或AC 220V。从外部引入的尖峰电压和干扰噪声可能损坏CPU模块中的元器件，或使PLC不能正常工作。信号模块除了传递信号外，还有电平转换与隔离的作用，其用光耦合器、光敏晶闸管、小型继电器等器件来隔离PLC内部电路和外部的输入、输出电路。

1.数字量输入模块

数字量输入模块分为直流输入模块和交流输入模块。S7-300的数字量输入模块主要有6ES7 321系列和6ES7 131系列，后者主要用于ET 200（分布式I/O）。

直流输入模块内部电路和外部接线图中只画出了单条输入电路，M是同一输入组内各输入信号的公共点。当外接触点接通时，光耦合器中的发光二极管点亮，光敏三极管饱和导通；外接触点断开时，光耦合器中的发光二极管熄灭，光敏三极管截止，信号经背板总线接口传送给CPU模块。

交流数字量输入模块的额定输入电压为AC 120V或AC 230V，其用电容隔离输入信号中的直流成分，利用电阻限流，交流成分经桥式整流电路转换为直流电流。外接触点接通时，光耦合器中的发光二极管和显示用的发光二极管点亮，光敏三极管饱和导通；外接触点断开时，光耦合器中的发光二极管熄灭，光敏三极管截止，信号经背板总线接口传送给CPU模块。

直流输入电路的延迟时间短，可以直接与接近开关、光电开关等电子输入装置连接。如果信号线不是很长，PLC所处的物理环境较好，电磁干扰较轻，应考虑优先选用DC 24V的直流输入模块。交流输入方式适于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。

西门子HMI操作面板的分类

数字量输出模块将PLC的内部信号电平转换为控制过程所需的外部信号电平，同时有隔离和功率放大的作用。S7-300的数字量输出模块主要有6ES7 322系列和6ES7 132系列，后者主要用于ET 200（分布式I/O）。

数字量输出模块的功率放大元件有驱动直流负载的大功率晶体管或场效应管（见图1-10）、驱动交流负载的双向晶闸管或固态继电器

在选择数字量输出模块时，应注意负载电压的种类和大小、工作频率和负载的类型（电阻性负载、电感性负载、机械负载或白炽灯）。除了每一点的输出电流外，还应注意每一组的*大输出电流。

生产过程中有大量连续变化的模拟量需要PLC来测量或控制，有的是非电量，例如温度、压力、流量、液位、物体的成分（例如气体中的含氧量）和频率等；有的是强电电量，例如发电机组的电流、电压、有功功率、无功功率和功率因数等。模拟量输入模块用于将模拟量信号转换为CPU内部处理用的数字信号，其主要组成部分是A/D（Analog/Digit）转换器。模拟量输入模块的输入信号一般是模拟量变送器输出的标准量程的直流电压、电流信号。S7-300的模拟量输入模块可以直接连接电压/电流传感器、热电偶、热电阻和电阻式温度计。

S7-300的模拟量输入/输出模块包括模拟量输入模块SM 331和模拟量输出模块SM 332。

（1）模拟量转换后的模拟值表示方法

模拟量输入/输出模块中模拟量对应的数值称为模拟值，用16位二进制补码定点数来表示，*高位（第15位）为符号位，正数的符号位为0，负数的符号位为1。

模拟量输入模块的模拟值位数（即转换精度）可以设置为9～15位（与模块的型号有关，不包括符号位）。如果模拟值的精度小于15位，则模拟值左移，使其*高位（符号位）在16位字的*高位（第15位），左移后未使用的低位则填入0，这种处理方法称为“左对齐”。设模拟值的精度为12位加符号位，未使用的低位（第0～2位）为0，相当于实际的模拟值被乘以8。

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位置控制与位置检测模块

常用的位置控制模块有FM 351、FM 352、FM 353、FM 354和FM 357，常用的位置检测模块有FM 352和SM 338。

FM 351双通道定位模块用于控制变级调速电动机或变频器。FM 353是步进电动机定位模块。FM 354伺服电动机定位模块用于要求动态性能快、精度高的定位系统。FM 357用于*多4个插补轴的协同定位，既能用于伺服电动机，也能用于步进电动机。FM 352高速电子凸轮控制器用于顺序控制，它采用增量式编码器或**式编码器，有32个凸轮轨迹，13个集成的数字输出端用于动作的直接输出。

FM 352高速布尔处理器可以高速地进行布尔控制，即数字量控制。SM 338用超声波传感器检测位置，具有无磨损、保护等级高、精度稳定以及与传感器的长度无关等优点，可以提供*多3个**值编码器（SSI）和CPU之间的接口，将SSI的信号转换为S7-300的数字值；并可以为编码器提供DC 24V电源。

3.闭环控制模块

FM 355闭环控制模块有4个闭环控制通道，用于控制压力、流量、液位等，有自优化温度控制算法和PID算法。FM 355C是具有4个模拟量输出端的连续控制器；FM 355S是具有8个数字输出点的步进或脉冲控制器。

FM 355-2是适用于温度闭环控制的4通道闭环控制模块，可以方便地实现在线自优化温度控制。FM 355-2C是具有4个模拟量输出端的连续控制器。FM 355-2S是具有8个数字输出端的步进或脉冲控制器。