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SIMATIC S7-300 / ET 200M 系統(tǒng)家族是西門子已有產(chǎn)品線的組成部分，一般情況下，將會一直供應(yīng)到 2023 年。
根據(jù)產(chǎn)品淘汰聲明，這些產(chǎn)品將以備件形式另外供應(yīng) 10 年。
產(chǎn)品目錄 ST 70：
也可以在產(chǎn)品目錄 ST 70 中查找有關(guān) SIMATIC S7-300 的信息：
應(yīng)用
S7-300
SIMATIC S7-300 是模塊化的微型 PLC 系統(tǒng)，可滿足中、低端的性能要求。
模塊化、無風(fēng)扇設(shè)計、易于實現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成為中、低端應(yīng)用中各種不同任務(wù)的經(jīng)濟、用戶友好的解決方案。
SIMATIC S7-300 的應(yīng)用領(lǐng)域包括：
特殊機械，
紡織機械，
包裝機械，
一般機械設(shè)備制造，
控制器制造，
機床制造，
安裝系統(tǒng)，
電氣與電子工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。
多種性能等級的 CPU，具有用戶友好功能的全系列模塊，可允許用戶根據(jù)不同的應(yīng)用選取相應(yīng)模塊。任務(wù)擴展時，可通過使用附加模塊隨時對控制器進行升級。
SIMATIC S7-300 是一個通用的控制器：
具有高電磁兼容性和抗震性，可最大限度地用于工業(yè)領(lǐng)域。
S7-300F
SIMATIC S7-300F 故障安全自動化系統(tǒng)可使用在對安全要求較高的設(shè)備中。其可對立即停車過程進行控制，因此不會對人身、環(huán)境造成損害。
S7-300F 滿足下列安全要求：
要求等級 AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
安全要求等級 SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508
類別 1 - 4 符合 EN 954-1
另外，標(biāo)準模塊還可用在 S7-300F 及故障安全模塊中。因此它可以創(chuàng)建一個全集成的控制系統(tǒng)，在非安全相關(guān)和安全相關(guān)任務(wù)共存的工廠中使用。使用相同的標(biāo)準工具對整個工廠進行組態(tài)和編程。
設(shè)計

S7-300
一般步驟
S7-300自動化系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計。它擁有豐富的模塊，且這些模塊均可以獨立地組合使用。
一個系統(tǒng)包含下列組件：
CPU：
不同的 CPU 可用于不同的性能范圍，包括具有集成 I/O 和對應(yīng)功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和點對點接口的 CPU。
用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出的信號模塊 (SM)。
用于連接總線和點對點連接的通信處理器 (CP)。
用于高速計數(shù)、定位（開環(huán)/閉環(huán)）及 PID 控制的功能模塊（FM）。
根據(jù)要求，也可使用下列模塊：
用于將 SIMATIC S7-300 連接到 120/230 V AC 電源的負載電源模塊(PS)。
接口模塊 (IM)，用于多層配置時連接中央控制器 (CC) 和擴展裝置 (EU)。
通過分布式中央控制器 (CC) 和 3 個擴展裝置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多達 32 個模塊。所有模塊均在外殼中運行，并且無需風(fēng)扇。
SIPLUS 模塊可用于擴展的環(huán)境條件：
適用于 -25 至 +60℃ 的溫度范圍及高濕度、結(jié)露以及有霧的環(huán)境條件。防直接日曬、雨淋或水濺，在防護等級為 IP20 機柜內(nèi)使用時，可直接在汽車或室外建筑使用。不需要空氣調(diào)節(jié)的機柜和 IP65 外殼。
設(shè)計
簡單的結(jié)構(gòu)使得 S7-300 使用靈活且易于維護：
安裝模塊：
只需簡單地將模塊掛在安裝導(dǎo)軌上，轉(zhuǎn)動到位然后鎖緊螺釘。
集成的背板總線：
背板總線集成到模塊里。模塊通過總線連接器相連，總線連接器插在外殼的背面。
模塊采用機械編碼，更換極為容易：
更換模塊時，必須擰下模塊的固定螺釘。按下閉鎖機構(gòu)，可輕松拔下前連接器。前連接器上的編碼裝置防止將已接線的連接器錯插到其他的模塊上。
現(xiàn)場證明可靠的連接：
對于信號模塊，可以使用螺釘型、彈簧型或絕緣刺破型前連接器。
TOP 連接：
為采用螺釘型接線端子或彈簧型接線端子連接的 1 線 - 3 線連接系統(tǒng)提供預(yù)組裝接線另外還可直接在信號模塊上接線。
規(guī)定的安裝深度：
所有的連接和連接器都在模塊上的凹槽內(nèi)，并有前蓋保護。因此，所有模塊應(yīng)有明確的安裝深度。
無插槽規(guī)則:
信號模塊和通信處理器可以不受限制地以任何方式連接。系統(tǒng)可自行組態(tài)。
擴展
若用戶的自動化任務(wù)需要 8 個以上的 SM、FM 或 CP 模塊插槽時，則可對 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）進行擴展：
中央控制器和3個擴展機架最多可連接32個模塊：
總共可將 3 個擴展裝置（EU）連接到中央控制器（CC）。每個 CC/EU 可以連接八個模塊。
通過接口模板連接：
每個 CC / EU 都有自己的接口模塊。在中央控制器上它總是被插在 CPU 旁邊的插槽中，并自動處理與擴展裝置的通信。
通過 IM 365 擴展：
1 個擴展裝置最遠擴展距離為 1 米；電源電壓也通過擴展裝置提供。
通過 IM 360/361 擴展：
3 個擴展裝置， CC 與 EU 之間以及 EU 與 EU 之間的最遠距離為 10m。
單獨安裝：
對于單獨的 CC/EU，也能夠以更遠的距離安裝。兩個相鄰 CC/EU 或 EU/EU 之間的距離：長達 10m。
靈活的安裝選項：
CC/EU 既可以水平安裝，也可以垂直安裝。這樣可以最大限度滿足空間要求。

通信
S7-300 具有不同的通信接口：
連接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)的通信處理器。
用于點到點連接的通信處理器
多點接口 (MPI), 集成在 CPU 中；
是一種經(jīng)濟有效的方案，可以同時連接編程器/PC、人機界面系統(tǒng)和其它的 SIMATIC S7/C7 自動化系統(tǒng)。
PROFIBUS DP進行過程通信
SIMATIC S7-300 通過通信處理器或通過配備集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 連接到 PROFIBUS DP 總線系統(tǒng)。通過帶有 PROFIBUS DP 主站/從站接口的 CPU,可構(gòu)建一個高速的分布式自動化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡化。
從用戶的角度來看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區(qū)別（相同的組態(tài)，編址及編程）。
以下設(shè)備可作為主站連接：
SIMATIC S7-300
（通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）
SIMATIC S7-400
（通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）
SIMATIC C7
（通過帶 PROFIBUS DP 接口的 C7 或 PROFIBUS DP CP）
SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，帶IM 308
SIMATIC 505
出于性能原因，每條線路上連接的主站不得超過 2 個。
以下設(shè)備可作為從站連接：
ET 200 分布式 I/O 設(shè)備
S7-300，通過 CP 342-5
CPU 313C-2 DP, CPU 314C-2 DP, CPU 314C-2 PN/DP, CPU 315-2 DP, CPU 315-2 PN/DP, CPU 317-2 DP, CPU 317-2 PN/DP and CPU 319-3 PN/DP
C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP, C7-635, C7-636
現(xiàn)場設(shè)備
雖然帶有 STEP 7 的編程器/PC 或 OP 是總線上的主站，但是只使用 MPI 功能，另外通過 PROFIBUS DP 也可部分提供 OP 功能。
通過 PROFINET IO 進行過程通信
SIMATIC S7-300 通過通信處理器或通過配備集成 PROFINET 接口的 CPU 連接到 PROFINET IO 總線系統(tǒng)。通過帶有 PROFIBUS 接口的 CPU,可構(gòu)建一個高速的分布式自動化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡化。
從用戶的角度來看，PROFINET IO 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區(qū)別（相同的組態(tài)，編址及編程）。
可將下列設(shè)備作為 IO 控制器進行連接：
SIMATIC S7-300
（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
SIMATIC ET 200
（使用配備 PROFINET 接口的 CPU）
SIMATIC S7-400
（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
可將下列設(shè)備作為 IO 設(shè)備進行連接：
ET 200 分布式 I/O 設(shè)備
ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU
SIMATIC S7-300
（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
現(xiàn)場設(shè)備

通過 AS-Interface 進行過程通信
S7-300 所配備的通信處理器 (CP 342-2) 適用于通過 AS-Interface 總線連接現(xiàn)場設(shè)備（AS-Interface 從站）。
更多信息，請參見通信處理器。
通過 CP 或集成接口（點對點）進行數(shù)據(jù)通信
通過 CP 340/CP 341 通信處理器或 CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP 的集成接口，可經(jīng)濟有效地建立點到點連接。有三種物理傳輸介質(zhì)支持不同的通信協(xié)議：
20 mA (TTY)（僅 CP 340/CP 341）
RS 232C/V.24（僅 CP 340/CP 341）
RS 422/RS 485
可以連接以下設(shè)備：
SIMATIC S7、SIMATIC S5 自動化系統(tǒng)和其他公司的系統(tǒng)
打印機
機器人控制
掃描器，條碼閱讀器，等
特殊功能塊包括在通信功能手冊的供貨范圍之內(nèi)。
使用多點接口 (MPI) 進行數(shù)據(jù)通信
MPI（多點接口）是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通信接口。它可用于簡單的網(wǎng)絡(luò)任務(wù)。
MPI 可以同時連接多個配有 STEP 7 的編程器/PC、HMI 系統(tǒng)（OP/OS）、S7-300 和 S7-400。
全局數(shù)據(jù)：
“全局數(shù)據(jù)通信”服務(wù)可以在聯(lián)網(wǎng)的 CPU 間周期性地進行數(shù)據(jù)交換。 一個 S7-300 CPU 可與多達 4 個數(shù)據(jù)包交換數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)包含有 22 字節(jié)數(shù)據(jù)，可同時有 16 個 CPU 參與數(shù)據(jù)交換（使用 STEP 7 V4.x）。
例如，可以允許一個 CPU 訪問另一個 CPU 的輸入/輸出。只可通過 MPI 接口進行全局數(shù)據(jù)通信。
內(nèi)部通信總線(C-bus)：
CPU 的 MPI 直接連接到 S7-300 的 C 總線。因此，可以通過 MPI 從編程器直接找到與 C 總線連接的 FM/CP 模塊的地址。
功能強大的通信技術(shù)：
多達 32 個 MPI 節(jié)點。
使用 SIMATIC S7-300/-400 的 S7 基本通信的每個 CPU 有多個通信接口。
使用編程器/PC、SIMATIC HMI 系統(tǒng)和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通信的每個 CPU 有多個通信接口。
數(shù)據(jù)傳輸速率 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s
靈活的組態(tài)選項：
可靠的組件用于建立 MPI 通信： PROFIBUS 和“分布式 I/O”系列的總線電纜、總線連接器和 RS 485 中繼器。使用這些組件，可以根據(jù)需求實現(xiàn)設(shè)計的優(yōu)化調(diào)整。例如，任意兩個MPI節(jié)點之間最多可以開啟10個中繼器，以橋接更大的距離。
通過 CP 進行數(shù)據(jù)通信
SIMATIC S7-300 通過 CP 342 和 CP 343 通信處理器可以連接到 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)。
可以連接以下設(shè)備：
SIMATIC S7-300
SIMATIC S7-400
SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H
編程器
PC 機
SIMATIC HMI 人機界面系統(tǒng)
數(shù)控裝置
機器人控制
工業(yè)PC
驅(qū)動控制器
其它廠商設(shè)備
S7-300F
S7-300F 能夠以兩種 I/O 設(shè)計的方式運行：
ET 200M 中的 I/O 設(shè)計：
故障安全數(shù)字量/模擬量輸入和輸出模塊用于集中式或分布式應(yīng)用（Cat.4/SIL3 只能與隔離模塊一起使用）
ET 200S PROFIsafe 中的 I/O 設(shè)計：
故障安全數(shù)字量輸入和輸出模塊可用于分布式應(yīng)用
 

功能
S7-300
提供有大量功能，支持用戶的S7-300編程、調(diào)試和維護等工作。
高速執(zhí)行指令：
指令執(zhí)行時間最低可達0.01 µs，為中低端性能設(shè)備開創(chuàng)了全新的應(yīng)用方案。
浮點數(shù)運算：
可以高效率地使用浮點運算甚至復(fù)數(shù)運算功能。
用戶友好的參數(shù)賦值：
僅需一個帶有統(tǒng)一操作界面的軟件工具，就可以完成所有模塊的參數(shù)化工作。這降低了入職門檻和培訓(xùn)費用。
人機界面（HMI）：
S7-300的操作系統(tǒng)已經(jīng)集成了用戶友好的人機界面服務(wù)。這些功能不再需要成本高昂的編程工作：SIMATIC HMI系統(tǒng)向SIMATIC S7-300請求過程數(shù)據(jù)， S7-300在期望的更新時間完成這些數(shù)據(jù)的傳輸工作。SIMATIC S7-300的操作系統(tǒng)可以自主地完成傳輸過程。并且*使用相同的符號和數(shù)據(jù)庫。
診斷功能：
CPU 的智能診斷系統(tǒng)持續(xù)不斷地檢測系統(tǒng)的功能、記錄故障信息和特定的系統(tǒng)事件（例如，時間錯誤、模塊故障等）。采用環(huán)境緩沖區(qū)記錄事件信息，并帶有時間截，以利于今后的故障排除。
口令保護:
使用密碼保護功能高效、可靠地保護用戶信息，以防受到非授權(quán)復(fù)制與更改。
SIMATIC S7-300符合的國家標(biāo)準和國際標(biāo)準有：
DIN
UL 認證
CSA 認證
FM class 1 div. 2；組別：A、B、C 和 D （溫度組別：T4（≤135°C））
ATEX 認證
澳大利亞標(biāo)志
以下船級社資格認證
美國船級社
法國船級社
挪威船級社
德國船級社
英國勞氏船級社
日本船級社（NK）
抗震
 
通訊
SIMATIC S7-300的CPU 支持以下通信類型：
過程通訊：
對于通過總線（AS-接口、PROFIBUS DP 或者 PROFINET）實現(xiàn)循環(huán)尋址的I/O模塊（互換過程圖像）。從循環(huán)執(zhí)行層調(diào)用過程通訊。
數(shù)據(jù)通訊：
用于自動化系統(tǒng)間或多個自動化系統(tǒng)與HMI之間的數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)通信循環(huán)地進行，也可以基于事件驅(qū)動通過塊由用戶程序發(fā)起。
STEP 7的操作界面極為友好，顯著地簡化了用戶的通信功能組態(tài)工作。
數(shù)據(jù)通訊
SIMATIC S7-300擁有不同的數(shù)據(jù)通信機制：
使用MPI，通過全局數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)CPU之間的數(shù)據(jù)包循環(huán)交換。
借助通信功能，與其它伙伴完成事件驅(qū)動型通信。網(wǎng)絡(luò)連接通過MPI、PROFIBUS或PROFINET實現(xiàn)。
全局數(shù)據(jù)
借助“全局數(shù)據(jù)通信”服務(wù)，聯(lián)網(wǎng)CPU彼此之間可以循環(huán)地交換數(shù)據(jù)（最多可達8 GD 數(shù)據(jù)包，每周期22個字節(jié)）。據(jù)此，可以實現(xiàn)，例如，某個CPU訪問另一個CPU的數(shù)據(jù)、位存儲單元和過程圖像等信息。只能通過 MPI 進行全局數(shù)據(jù)交換。組態(tài)通過STEP 7的GD表完成。
通訊功能
使用系統(tǒng)已經(jīng)集成的塊，可以建立S7/C7伙伴之間的通信服務(wù)。
這些服務(wù)是：
通過 MPI 進行 S7 基本通訊。
通過 MPI、C 總線、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)的 S7 通訊。
S7-300 可以用于：
用作服務(wù)器時，使用MPI、C總線和PROFIBUS
用作服務(wù)器或客戶端時，使用集成式PROFINET接口
使用reloadable塊，可以建立與S5伙伴和非西門子設(shè)備之間的通信服務(wù)。
這些服務(wù)是：
通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進行的 S5 兼容通訊。
通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進行的標(biāo)準通訊（非西門子系統(tǒng)）。
與全局數(shù)據(jù)不同的是，對于通信功能，必須為其建立通信連接。
集成到 IT 領(lǐng)域中
借助自動化工程組態(tài)，使用S7-300，可以更加方便地接入現(xiàn)代化的信息技術(shù)世界。使用CP 343-1 Advanced，可以實現(xiàn)以下信息技術(shù)功能：
IP 路由；
借助IP訪問列表，將IP V4報文以不低于Gigabit的速度轉(zhuǎn)發(fā)至受控PROFINET接口。
WEB 服務(wù)器；
使用標(biāo)準瀏覽器，可以瀏覽大至30 MB可自由定義的HTML網(wǎng)頁；通過FTP處理自己的文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)
標(biāo)準診斷頁；
無需額外工具，就可以在工廠內(nèi)完成插裝在安裝機架上的所有模塊的快速診斷工作。
E-mail；
直接從用戶程序中發(fā)送認證電子郵件。電子郵件客戶端設(shè)計有通知功能，可以在控制程序中直接通知用戶。
通過 FTP 進行通訊；
大多數(shù)操作系統(tǒng)平臺都可以使用的開放協(xié)議
設(shè)計有30 MB RAM文件系統(tǒng)，可以用作動態(tài)數(shù)據(jù)的中間存儲器。
S7-300 PROFINET CPU集成有Web服務(wù)器。因此，標(biāo)準Web瀏覽器可以讀出S7-300站中的信息：
CPU 一般信息
診斷緩沖區(qū)的內(nèi)容
變量表
標(biāo)簽狀態(tài)
模塊的狀態(tài)
報文
工業(yè)以太網(wǎng)的相關(guān)信息
PROFINET 節(jié)點的拓撲結(jié)構(gòu)
等時模式
使用系統(tǒng)功能“同步模式”，可以同步耦合
分布式信號采集、
PROFIBUS 信號傳輸和
程序執(zhí)行
總線周期時間的程序運行。
創(chuàng)建了自動化解決方案，可以以固定間隔時間（常量總線周期時間）捕捉并處理輸入和輸出信號。同時創(chuàng)建了前后*的部分過程圖像。
借助常量總線周期時間和分布式I/O同步信號處理技術(shù)，S7-300確?？梢跃_地重現(xiàn)規(guī)定的過程響應(yīng)時間。
為同步模式系統(tǒng)功能提供了極為豐富的支持組件，可以處理運動控制、測量值采集和高速控制等領(lǐng)域的苛刻任務(wù)。
在分布式自動化解決方案中，目前的SIMATIC S7-300開始涉足重要的高速加工處理應(yīng)用領(lǐng)域，并確?？梢垣@得最高的精度和可重現(xiàn)性。這意味著可以以穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品不斷地擴大生產(chǎn)數(shù)量。
模塊的診斷和過程監(jiān)視
SIMATIC S7-300的大量輸入/輸出模塊都具有智能功能：
信號采用的監(jiān)控（診斷）。
監(jiān)控來自過程的信號（硬件中斷）。
診斷
診斷功能可以用來判斷模塊的信號采集（針對數(shù)字量模塊）或者模擬量處理（針對模擬模塊）是否工作于*狀態(tài)。在診斷分析中，必須區(qū)分可參數(shù)化和非參數(shù)化診斷消息：
可參數(shù)賦值的診斷報文：
僅由合適的設(shè)定參數(shù)啟用之后才會發(fā)出診斷消息。
不可參數(shù)賦值的診斷報文：
這些消息的發(fā)出是一個常規(guī)事件，即該過程與參數(shù)化無關(guān)。
如果某個診斷消息處于激活狀態(tài)（例如“無傳感器輸入”），則模塊會發(fā)起一個診斷中斷（若已經(jīng)為該診斷消息設(shè)置了參數(shù)，則僅在相應(yīng)的參數(shù)化過程之后才會產(chǎn)生中斷）。CPU會中斷用戶程序或較低優(yōu)先級任務(wù)的執(zhí)行，并接下來執(zhí)行相關(guān)的診斷中斷塊（OB 82）。
 

2.1.3 PLC的發(fā)展趨勢

1、功能向增強化和專業(yè)化的方向發(fā)展，針對不同行業(yè)的應(yīng)用特點，開發(fā)出專業(yè)化的PLC產(chǎn)品。以此來提高產(chǎn)品的性能和降低產(chǎn)品的成本，提高產(chǎn)品的易用性和專業(yè)化水平。

2、規(guī)模向小型化和大型化的方向發(fā)展，小型化是指提高系統(tǒng)可靠性基礎(chǔ)上，產(chǎn)品的體積越來越小，功能越來越強；大型化是指應(yīng)用在工業(yè)過程控制領(lǐng)域較大的應(yīng)用市場，應(yīng)用的規(guī)模從幾十點擴展到上千點應(yīng)用功能從單一的邏輯運算擴展幾乎能滿足所有的用戶要求。

3、系統(tǒng)向標(biāo)準化和開放化方向發(fā)展，以個人計算機為基礎(chǔ)，在windows平臺上開發(fā)符合全新一體化開放體系結(jié)構(gòu)的PLC。通過提供標(biāo)準化和開放化的接口，可以很方便地將PLC接入其它系統(tǒng)[2]。

PLC的功能特點

2.2.1

PLC的功能

隨著自動化技術(shù)、計算機技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC的功能日益增多。它不僅能實現(xiàn)單機控制，而且能實現(xiàn)多機群控制；不僅能實現(xiàn)邏輯控制，還能實現(xiàn)過程控制、運動控制和數(shù)據(jù)處理等，其主要功能如下：

1、開關(guān)量邏輯控制

這是PLC的zui基本的功能。PLC具有強大的邏輯運算能力，它提供了與、或、非等各種邏輯指令，可實現(xiàn)繼電器觸點的串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)等各種連接的開關(guān)控制，常用于取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。使用PLC提供的定時、計數(shù)指令，可實現(xiàn)定時、計數(shù)功能，其定時值和計數(shù)值既可由用戶在編程時設(shè)定，也可用數(shù)字撥碼開關(guān)來設(shè)定，其值可進行在線修改，操作十分靈活方便。

2、模擬量控制

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。PLC提供了各種智能模塊，如模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊、熱電阻用模擬量輸入模塊、熱電阻用模擬量輸出模塊等，通過使用這些模塊，把現(xiàn)場輸入的模擬量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送CPU處理；而CPU處理的數(shù)字結(jié)果，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量去控制被控設(shè)備，以完成對連續(xù)量的控制。

3、閉環(huán)過程控制

使用PLC不僅可以對模擬量進行開環(huán)控制，而且還可以進行閉環(huán)控制。配置PID控制單元或模塊，對控制過程中某一變量（如速度、溫度、電流、電壓等）進行PID控制。

4、定時、定位、計數(shù)控制

PLC具有定時控制的功能，它為用戶提供了若干個定時器，定時器的時間可以由用戶在編寫程序時設(shè)定，也可以用撥盤開關(guān)在外部設(shè)定，實現(xiàn)定時或延時控制。定位控制是PLC*的控制功能之一。PLC提供了定位模塊、脈沖輸出模塊等智能模塊，以實現(xiàn)各種需求的定位控制。PLC具有計數(shù)控制的功能，它為用戶提供了若干個計數(shù)器或高速計數(shù)模塊。計數(shù)器的計數(shù)值可以由用戶在編寫程序時設(shè)定，也可以用撥盤開關(guān)在外部設(shè)定，實現(xiàn)計數(shù)控制。

5、順序（步進）控制

在工業(yè)控制中，選用PLC實現(xiàn)順序控制，可以采用IEC規(guī)定的用于順序控制的標(biāo)準化語言——順序功能圖進行設(shè)計，可以用移位寄存器和順序控制指令編寫程序。

6、網(wǎng)絡(luò)通信

現(xiàn)代PLC具有網(wǎng)絡(luò)通信的功能，它既可以對遠程I/O進行控制，又能實現(xiàn)PLC與計算機之間的通信，從而構(gòu)成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠自動化。PLC通過RS232接口可與各種RS232設(shè)備進行通信。PLC還可與其它智能控制設(shè)備（如變頻器、數(shù)控裝置）實現(xiàn)通信。PLC與變頻器組成聯(lián)合控制系統(tǒng)，可提高交流電動機的自動化控制水平。

7、數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票韀2]。

2.2.2

PLC的特點

1、通用性強、靈活性好、功能齊全

PLC是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的，具有面向工業(yè)控制的鮮明特點。通過選配相應(yīng)的控制模塊便可適用于各種不同的工業(yè)控制系統(tǒng)。同時，由于PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲在內(nèi)存中，當(dāng)生產(chǎn)工藝改變或生產(chǎn)設(shè)備更新時，不必改變PLC的硬件，只需改變程序，改變控制邏輯，其連線少，體積小，加之PLC中每只軟繼電器的觸點數(shù)理論上無限制，因此，靈活性和擴展性都很好。

2、可靠性高、抗干擾能力強

為了確保PLC在惡劣的工業(yè)環(huán)境下能可靠的工作。在設(shè)計中強化了PLC的抗干擾能力，使之能抗諸如電噪聲、電源波動、振動、電磁干擾等的干擾。PLC能承受電網(wǎng)電壓的變化，可直接由交流市電供電，直接取自電控箱電源。即使在電源瞬間斷電的情況下，仍可正常工作。PLC在設(shè)計、生產(chǎn)過程中除了對元器件嚴格篩選外，硬件和軟件還采用屏蔽、濾波。光電隔離和故障診斷、自動恢復(fù)等措施，有的PLC還采用了冗余技術(shù)等，進一步增強了PLC的可靠性。

3、編程簡單、使用方便

PLC在基本控制方面采用梯形圖語言進行編程，這種梯形圖是與繼電器控制電路圖相呼應(yīng)的，形式簡單、直觀性強，廣大電氣人員容易接受。用梯形圖編程出錯率比匯編語言低得多。梯形圖、流程圖、語句表之間可以有條件的相互轉(zhuǎn)換，使用極其方便。

4、模塊化結(jié)構(gòu)、安裝簡單、調(diào)試方便

PLC的各個部件，包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，由機架和電纜將各模塊連接起來，由于配置靈活，使擴展、維護更加方便。另外，PLC的接線十分方便，只需將輸入信號的設(shè)備（如按鈕、開關(guān)等）與PLC的輸入端子相連，將接受控制的執(zhí)行元件（接觸器、電磁閥等）與輸出端子相連即可。調(diào)試工作大部分是室內(nèi)調(diào)試，用模擬開關(guān)模擬輸入信號，其輸入狀態(tài)和輸出狀態(tài)可以觀察PLC上相應(yīng)的發(fā)光二極管，可以根據(jù)它進行測試、排錯和修改[2]。

2.3 西門子S7-300 PLC

S7-300的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

S7-300 PLC是模擬式中小型PLC，電源、CPU和其他模塊都是獨立的，可以通過U形總線把電源（PS）、CPU和其他模塊緊密固定在西門子S7-300的標(biāo)準軌道上。每個模塊都有一個總線連接器，后者插在各模塊的背后。電源模塊總是安裝在機架的zui左邊，CPU模塊緊靠電源模塊。CPU的右邊是可以選擇的IM接口模塊，如果只用主架導(dǎo)軌而沒有使用擴展支架可以不選擇IM接口模塊。S7編程軟件組態(tài)主架導(dǎo)軌硬件時，電源，CPU和IM分別放在導(dǎo)軌的1號槽、2號槽和3號槽上。一條導(dǎo)軌共有11個槽號：1號槽至11號槽，其中4號槽至11號槽可以隨意放置除電源、CPU和IM以外的其他模塊。如：DI（數(shù)字量輸入）、DO（數(shù)字量輸出）、AI（模擬量輸入）、AO（模擬量輸出）、FM（功能模塊）和CP（通信模塊）等[3]。

2.3.2 S7-300 CPU模塊

CPU模塊是控制系統(tǒng)的核心，負責(zé)系統(tǒng)的中央控制責(zé)任，存儲并執(zhí)行程序，實現(xiàn)通信功能，為U形總線提高5V電源。CPU有4種操作模式：STOP（停機），STARTUP（啟動），RUN（運行）和HOLD（保持）。在所有的模式中，都可以通過MPI接口與其他設(shè)備通信。S7-300的CPU模塊大致可以分為以下幾類：

1、6種緊湊型CPU，帶有集成的功能和I/O：CPU 312C、313C、313C-PtP、313C-2DP、314C-PtP和314C-2DP。

2、革新的標(biāo)準型CPU：CPU 312、314和315-2DP。

3、5種標(biāo)準的CPU：CPU 313、314、315、315-2DP和316-2DP。

4、戶外型CPU：CPU 312 IFM、314 IFM、314戶外型和315-2DP。

5、大容量高端型CPU：317-2DP和CPU 318-2DP。?