本章主要介紹S7-300係列PLC的特點、S7-300係列PLC編程軟件和工具軟件、S7-300係列PLC的硬件構成、S7-300係列PLC的模塊性能以及S7-300的配置。
第一節S7-300係列PLC的特點及構成
S7-300係列PLC是一種通用型PLC，它能適合於自動化工程中的各種應用場合，尤其是在生產製造工程中的應用。S7-300采用模塊化、無風扇的結構設計，采用DIN標準導軌安裝，配置靈活、安裝簡單、維護容易、擴展方便、各種模塊可以進行廣泛的組合和擴展，從而構成滿足不同要求的係統。
一、S7-300係列PLC的特點
S7-300PLC具有以下特點：
（1）指令集功能強大，PLC循環周期短、處理速度高，可用於複雜功能。S7-300具有很強的計算能力和完善的指令集，指令的處理時間可以達到0.1～0.6μs。其浮點數操作指令，可有效實現複雜的算術運算，簡化用戶程序，適用於高速的過程處理需要。在中等控製性能要求的領域中，其高速的用戶程序執行速度和完善的指令集合，使S7-300更加適合於具有大量數據處理的過程控製係統中，對PLC的使用和推廣開辟了更為廣闊的空間。
（2）模塊化結構、擴展性能好，適合密集安裝。S7-300係列PLC具有多種性能遞增的CPU、各種各樣的功能模塊和帶有許多方便功能的I/O擴展模塊可供選擇,使用戶可以完全根據實際應用選擇合適的模塊。其分布式結構和多界麵網絡能力，方便用戶和簡易的無風扇設計，使得應用十分靈活，大量的集成功能使它功能非常強勁。當控製任務規模擴大並且愈加複雜時，可隨時使用附加的模塊對PLC係統進行自由擴展，各模塊能以各種不同方式組合在一起，從而滿足中、小規模的性能要求。
（3）S7-300有很高的電磁兼容性和強抗振動、抗衝擊能力。S7-300標準型的環境溫度為0～60℃，環境條件擴展型的溫度範圍為-25～+60℃，有更強的耐振動和耐汙染性能，因此使其具有較好的工業環境適應性。
（4）人機界麵(HMI)被集成在S7-300操作係統內，因此，人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界麵(HMI)從S7-300中取得數據，S7-300按照用戶指定的刷新速度傳遞這些數據，S7-300操作係統能夠自動處理數據的傳送。
（5）CPU的智能化診斷係統連續不斷的監控係統的運行，對不正常狀態、錯誤和特殊係統事件(例如超時、模塊更換等)進行記錄或者報警。
（6）係統允許設置多種級別的保護口令，可有效防止用戶程序在未經允許的情況下被複製或修改。S7-300設有操作方式選擇開關，操作方式選擇開關像鑰匙一樣可以拔出，鑰匙取出後，就不能改變操作方式，這樣就可以防止非法刪除或改寫用戶程序。
（7）安裝簡單、維護方便。S7-300采用DIN標準導軌安裝，使用集成的背板總線，這樣使得更換模塊簡單並且不會弄錯；可靠的接線端子、TOP連接、確定的安裝深度、沒有槽位的限製使得布置更加靈活、使其可獨立安裝並方便用戶擴展，也給維護帶來了方便。
（8）具備強大的通信功能。S7-300具有多種不同的通信接口，並通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業以太網總線係統。串行通信處理器用來連接點到點的通信係統；多點接口（MPI）集成在CPU中，用於同時連接編程器、微機、人機界麵係統及其它SIMATIC S7/M7/C7等自動化控製係統。
二、S7-300係列PLC編程軟件和工具軟件
S7-300使用STEP7軟件編程，該軟件集成三種基本編程語言，即梯形圖(LAD)、語句表(STL)和功能塊圖(FBD)。在STEP7編程軟件中，如果程序塊沒有錯誤，並且被正確地劃分網絡，則在梯形圖、功能塊圖和語句表之間可以轉換；如果部分網絡不能轉換，則用語句表表示。語句表可以在每條語句後麵加上注釋，適合於喜歡用彙編語言編程的用戶使用，設計高級應用程序時建議使用語句表；功能塊圖適合於熟悉數字電路的人使用；而利用梯形圖編寫程序時，可以從指令庫中將指令直接拖放到程序中使用，調試也比較直觀，適合於熟悉繼電器電路的人員使用，設計複雜的觸點電路時最好用梯形圖。梯形圖語言用法詳見第九章。
STEP7軟件包含自動化項目中所有階段(從項目組態到調試、測試以及服務)的全部功能，編程方法簡單，可有效利用S7-300的全部功能。STEP7軟件主要包含STEP7 Basis、STEP7-Lite、STEP7 Professional等幾種版本。
STEP7-Lite是一種低成本、高效率的軟件，使SIMATIC S7-300能完成一些簡單、獨立的應用。STEP7-Lite 的特點是能非常迅速的進入編程和簡單的項目處理。它不能和輔助的SIMATIC軟件包，例如工程工具一起使用。但是，STEP7-Lite編寫的程序可以由STEP7進行處理。
STEP7 Basis是用於SIMATIC組態和編程的標準軟件包，是SIMATIC工業軟件的重要組成部分。使用STEP7 Basis可完成較大或較複雜的應用，例如，需要用高級語言或圖形化語言進行編程或需要使用功能以及通信模塊。STEP7 Basis能和輔助的SIMATIC 軟件包（例如工程工具）兼容。
STEP7 Professional可編寫大型應用程序。該工具包包括了所有符合IEC 1131-3標準的編程語言。除由STEP7識別的語言外，STEP7 Professional支持所有IEC語言，除語句表、梯形圖和功能模塊圖，還有順序功能圖、結構化文本等語言，還包括由這些語言所建立的程序的離線仿真。因此，STEP7 Professional取代了STEP7 Basis、STEP7-GRAPH、S7-SCL和S7-PLCSIM各個軟件包的組合。
STEP7軟件可與許多可選的工具軟件包組合共同用於S7-300的編程，這些工具軟件以用戶友好、麵向任務的方式對自動化係統進行附加的編程。能用於S7-300編程的工具軟件主要有S7-SCL（結構化控製語言）、S7-GRAPH（順序控製圖形編程語言）、S7-HiGraph（圖形編程語言）、CFC（連續功能圖）和用於仿真的S7-PLCSIM等。
三、S7-300係列PLC的硬件構成
S7-300屬於模塊式PLC，主要由機架、CPU模塊、信號模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊等組成。品種繁多的CPU模塊、信號模塊和功能模塊，能滿足各種領域的自動控製任務。用戶可以根據係統的具體情況選擇合適的模塊，維修時更換模塊也很方便，需要時可以增加模塊，對PLC進行擴展。
S7-300的電源模塊（PS）、CPU、信號模塊（SM）、功能模塊（FM）、接口模塊（IM）和通信處理器（CP）都安裝在導軌（或稱機架）上。導軌是特製不鏽鋼或鋁製異形板，其長度有160mm、482mm、530mm、830mm、2000mm五種，可根據實際需要選擇。除CPU模塊外，每塊信號模塊都帶有總線連接器，安裝時先將總線連接器裝在CPU模塊上，然後固定在導軌上，再依次裝入各模塊，並通過背板總線將各模塊從物理上和電氣上連接起來。
電源模塊總是安裝在機架的最左邊，CPU模塊緊靠電源模塊；如果有接口模塊（IM），它放在CPU模塊的右側。除了電源模塊、CPU模塊和接口模塊外，一個機架上最多隻能再安裝8個信號模塊、通信處理模塊或功能模塊。
也就是說，機架的最左邊是1號槽，最右邊是11號槽，電源模塊總是在1號槽的位置，中央機架（0號機架）的2號槽上是CPU 模塊，3號槽是接口模塊。信號模塊、功能模塊和通信處理器模塊可任意安裝在4～14號槽內，係統可自動分配模塊地址。
需要注意的是，槽位號是相對的，每一機架的導軌上並不存在物理槽位。因為模塊是用總線連接器連接的，而不是像其它模塊式PLC那樣，用焊在背板上的總線插座來安裝模塊，所以槽位號是相對的，在機架導軌上並不存在物理槽位。例如在不需要擴展機架時，中央機架上沒有接口模塊，此時雖然3號槽位仍然被實際上並不存在的接口模塊占用，但中央機架上的CPU模塊和4號槽位的模塊實際上是挨在一起的。如果有擴展機架，接口模塊占用3號槽位，負責與其它擴展機架自動進行數據通信。
S7-300 PLC的電源模塊通過連接器或導線與CPU相連，為CPU模塊提供DC 24V電源。PS 307電源模塊還有一些端子可以為信號模塊提供24V電源。
S7-300 PLC用背板總線將除電源模塊之外的各個模塊連接起來。背板總線集成在模塊上，模塊通過U形總線連接器相連，每個模塊都有一個總線連接器，總線連接器插在機殼的背後。安裝時，先將總線連接器插在CPU模塊上，並固定在導軌上，然後依次安裝各個模塊。更換模塊很簡單，隻需鬆開安裝螺釘，拔下已經接線的前連接器即可。連接器上的編碼可以防止將已接線的連接器插到其它的模塊上，因此更換模塊簡單並且不易弄錯。
外部接線接在信號模塊和功能模塊的前連接器的端子上，接線端子可以使用螺釘型接線端子或彈簧型接線端子，采用一個帶螺釘或夾緊連接的1至3線係統進行預接，或者直接在信號模塊上進行接線。前連接器用插接的方式安裝在模塊前門後麵的凹槽中，前連接器與模塊是分開訂貨的。
所有的端子和連接器都在模塊上的凹槽內，並有端蓋保護，因此所有的模塊都有相同的安裝深度。信號模塊和通信處理模塊可以不受限製地插到任何一個槽上，即沒有槽位的限製。係統可自行組態，靈活布置。機架(CR/ER)可以根據最佳布局需要，水平或垂直安裝。每個機架可以距離其它機架很遠進行安裝，兩個機架間(主機架與擴展機架，擴展機架與擴展機架)的距離最長為10m。如果用戶的自控係統任務需要多於8個信號模塊或通信處理器模塊時，則可以擴展S7-300機架(CPU314以上)。
S7-300還有一些其它模塊可供選擇。例如用於在啟動和運行是調試程序的仿真模塊，仿真模塊的附件為總線連接器，模塊上有16個開關，可用於傳感器信號的仿真；16個LED指示燈，可用於指示輸出信號狀態。再如占位模塊，占位模塊用於為尚未參數化的信號模塊保留一個槽位；當占位模塊被信號模塊替換時，整體的配置地址分配均保持不變。
第二節S7-300係列PLC的模塊性能簡介
一、電源模塊
電源模塊用於將AC 120V/230V電源或DC 24V轉換為DC 24V和5V電源，供CPU、I/O模塊、傳感器和執行器使用。它與CPU模塊和其它信號模塊之間通過電纜連接，而不是通過背板總線連接。
S7-300 PLC可供選擇的電源模塊有：PS 305（2A）、PS 307（2A）、PS 307（5A）和PS 307（10A）等。其中PS305電源模塊是直流供電，PS307是交流供電。
PS 305（2A）電源模塊的特點為：連接直流電源（輸入電壓為DC 24V/48V/72V/96V/110V），輸出電流為2A，輸出電壓為DC 24V；有防短路和開路保護；有可靠的隔離特性，符合EN 60950標準；可用作負載電源。