SIMATIC S7-300 是一个通用的控制器：

具有高电磁兼容性和抗震性，可zui大限度地用于工业领域。

S7-300F

SIMATIC S7-300F 故障安全自动化系统可使用在对安全要求较高的设备中。其可对立即停车过程进行控制，因此不会对人身、环境造成损害。

S7-300F 满足下列安全要求：

要求等级 AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801

安全要求等级 SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508

类别 1 - 4 符合 EN 954-1

另外，标准模块还可用在 S7-300F 及故障安全模块中。因此它可以创建一个全集成的控制系统，在非安全相关和安全相关任务共存的工厂中使用。使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。

Design

S7-300

一般步骤

S7-300自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块，且这些模块均可以独立地组合使用。

一个系统包含下列组件：

CPU：

不同的 CPU 可用于不同的性能范围，包括具有集成 I/O 和对应功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和点对点接口的 CPU。

用于数字量和模拟量输入/输出的信号模块 (SM)。

用于连接总线和点对点连接的通信处理器 (CP)。

用于高速计数、定位（开环/闭环）及 PID 控制的功能模块（FM）。

根据要求，也可使用下列模块：

用于将 SIMATIC S7-300 连接到 120/230 V AC 电源的负载电源模块(PS)。

接口模块 (IM)，用于多层配置时连接*控制器 (CC) 和扩展装置 (EU)。

通过分布式*控制器 (CC) 和 3 个扩展装置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多达 32 个模块。所有模块均在外壳中运行，并且无需风扇。

SIPLUS 模块可用于扩展的环境条件：

适用于 -25 至 +60℃ 的温度范围及高湿度、结露以及有雾的环境条件。防直接日晒、雨淋或水溅，在防护等级为 IP20 机柜内使用时，可直接在汽车或室外建筑使用。不需要空气调节的机柜和 IP65 外壳。

设计

简单的结构使得 S7-300 使用灵活且易于维护：

安装模块：

只需简单地将模块挂在安装导轨上，转动到位然后锁紧螺钉。

集成的背板总线：

背板总线集成到模块里。模块通过总线连接器相连，总线连接器插在外壳的背面。

模块采用机械编码，更换极为容易：

更换模块时，必须拧下模块的固定螺钉。按下闭锁机构，可轻松拔下前连接器。前连接器上的编码装置防止将已接线的连接器错插到其他的模块上。

现场证明可靠的连接：

对于信号模块，可以使用螺钉型、弹簧型或绝缘刺破型前连接器。

TOP 连接：

为采用螺钉型接线端子或弹簧型接线端子连接的 1 线 - 3 线连接系统提供预组装接线另外还可直接在信号模块上接线。

规定的安装深度：

所有的连接和连接器都在模块上的凹槽内，并有前盖保护。因此，所有模块应有明确的安装深度。

无插槽规则:

信号模块和通信处理器可以不受限制地以任何方式连接。系统可自行组态。

扩展

若用户的自动化任务需要 8 个以上的 SM、FM 或 CP 模块插槽时，则可对 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）进行扩展：

*控制器和3个扩展机架zui多可连接32个模块：

总共可将 3 个扩展装置（EU）连接到*控制器（CC）。每个 CC/EU 可以连接八个模块。

通过接口模板连接：

每个 CC / EU 都有自己的接口模块。在*控制器上它总是被插在 CPU 旁边的插槽中，并自动处理与扩展装置的通信。

通过 IM 365 扩展：

1 个扩展装置zui远扩展距离为 1 米；电源电压也通过扩展装置提供。

通过 IM 360/361 扩展：

3 个扩展装置， CC 与 EU 之间以及 EU 与 EU 之间的zui远距离为 10m。

单独安装：

对于单独的 CC/EU，也能够以更远的距离安装。两个相邻 CC/EU 或 EU/EU 之间的距离：长达 10m。

灵活的安装选项：

CC/EU 既可以水平安装，也可以垂直安装。这样可以zui大限度满足空间要求。

通信

S7-300 具有不同的通信接口：

连接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网总线系统的通信处理器。

用于点到点连接的通信处理器

多点接口 (MPI), 集成在 CPU 中；

是一种经济有效的方案，可以同时连接编程器/PC、人机界面系统和其它的 SIMATIC S7/C7 自动化系统。

PROFIBUS DP进行过程通信

SIMATIC S7-300 通过通信处理器或通过配备集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 连接到 PROFIBUS DP 总线系统。通过带有 PROFIBUS DP 主站/从站接口的 CPU,可构建一个高速的分布式自动化系统，并且使得操作大大简化。

从用户的角度来看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O处理与集中式I/O处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

以下设备可作为主站连接：

SIMATIC S7-300

（通过带 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）

SIMATIC S7-400

SIMATIC C7

（通过带 PROFIBUS DP 接口的 C7 或 PROFIBUS DP CP）

SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，带IM 308

SIMATIC 505

出于性能原因，每条线路上连接的主站不得超过 2 个。

以下设备可作为从站连接：

ET 200 分布式 I/O 设备

S7-300，通过 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

现场设备

虽然带有 STEP 7 的编程器/PC 或 OP 是总线上的主站，但是只使用 MPI 功能，另外通过 PROFIBUS DP 也可部分提供 OP 功能。

通过 PROFINET IO 进行过程通信

SIMATIC S7-300 通过通信处理器或通过配备集成 PROFINET 接口的 CPU 连接到 PROFINET IO 总线系统。通过带有 PROFIBUS 接口的 CPU,可构建一个高速的分布式自动化系统，并且使得操作大大简化。

从用户的角度来看，PROFINET IO 上的分布式I/O处理与集中式I/O处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

可将下列设备作为 IO 控制器进行连接：

（使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

SIMATIC ET 200

（使用配备 PROFINET 接口的 CPU）

可将下列设备作为 IO 设备进行连接：

ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU

通过 AS-Interface 进行过程通信

S7-300 所配备的通信处理器 (CP 342-2) 适用于通过 AS-Interface 总线连接现场设备（AS-Interface 从站）。

更多信息，请参见通信处理器。

通过 CP 或集成接口（点对点）进行数据通信

通过 CP 340/CP 341 通信处理器或 CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP 的集成接口，可经济有效地建立点到点连接。有三种物理传输介质支持不同的通信协议：

20 mA (TTY)（仅 CP 340/CP 341）

RS 232C/V.24（仅 CP 340/CP 341）

RS 422/RS 485

可以连接以下设备：

SIMATIC S7、SIMATIC S5 自动化系统和其他公司的系统

打印机

机器人控制

扫描器，条码阅读器，等

特殊功能块包括在通信功能手册的供货范围之内。

使用多点接口 (MPI) 进行数据通信

MPI（多点接口）是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通信接口。它可用于简单的网络任务。

MPI 可以同时连接多个配有 STEP 7 的编程器/PC、HMI 系统（OP/OS）、S7-300 和 S7-400。

全局数据：

“全局数据通信”服务可以在联网的 CPU 间周期性地进行数据交换。 一个 S7-300 CPU 可与多达 4 个数据包交换数据，每个数据包含有 22 字节数据，可同时有 16 个 CPU 参与数据交换（使用 STEP 7 V4.x）。

例如，可以允许一个 CPU 访问另一个 CPU 的输入/输出。只可通过 MPI 接口进行全局数据通信。

内部通信总线(C-bus)：

CPU 的 MPI 直接连接到 S7-300 的 C 总线。因此，可以通过 MPI 从编程器直接找到与 C 总线连接的 FM/CP 模块的地址。

功能强大的通信技术：

多达 32 个 MPI 节点。

使用 SIMATIC S7-300/-400 的 S7 基本通信的每个 CPU 有多个通信接口。

使用编程器/PC、SIMATIC HMI 系统和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通信的每个 CPU 有多个通信接口。

数据传输速率 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s

灵活的组态选项：

可靠的组件用于建立 MPI 通信： PROFIBUS 和“分布式 I/O”系列的总线电缆、总线连接器和 RS 485 中继器。使用这些组件，可以根据需求实现设计的*化调整。例如，任意两个MPI节点之间zui多可以开启10个中继器，以桥接更大的距离。

通过 CP 进行数据通信

SIMATIC S7-300 通过 CP 342 和 CP 343 通信处理器可以连接到 PROFIBUS 和工业以太网总线系统。

 1．plc程序的结构体系
    无论PLC控制系统有多么复杂，归根到底，PLC用户程序都是由大量基本编程指令所组成的集合。
    设计者可以根据控制对象各部分的不同要求，通过对要求的分解，运用基本指令编制出相应的程序网络（Network）或由几个网络组成的简单“功能程序段”。在此基础上，只要将这些程序网络或功能程序段，按照控制系统的动作要求，以S7程序规定的格式进行排列与组合，就可以组成完整的PLC程序。
    所谓PLC的程序结构，就是组成PLC程序的各种网络(Network)或“功能程序段”在PLC内部的组织、管理形式。
    在PLC上，从CPU操作系统对程序执行管理的角度看，PLC程序可以分为“线性化结构”与“分块式结构”两种不同的结构体系，每一体系又可以分若干不同的结构形式。
    (1)线性化结构体系
    采用线性化结构体系的PLC用户程序不分块，全部指令都集中在同一个程序块中。执行PLC程序时，CPU的每次循环扫描都是按照从上至下的次序，行PLC用户程序的所有指令。
    线性化结构体系是一种控制对象相对较简单的小型PLC系统常用的结构体系。
    (2)分块式结构体系
    分块式结构体系的PLC用户程序由多个不同的“程序块”所组成，执行PLC程序时，需要根据外部输入条件与程序中规定的控制要求，由负责管理的主程序通过对不同程序块的调用与选择，决定每次循环扫描实际需要执行的程序块。
    对于控制复杂、程序容量大的大中型PLC系统，出于方便设计、检查、调试等方面的考虑，通常采用分块式结构。
    PLC用户程序的两种结构体系各有其特点，实际使用时采用何种程序结构体系，一方面决定于PLC所具备的功能，另一方面取决于程序设计者的选择。
    2．线性化结构
    按照线性化结构体系设计时，程序常见的形式有“普通线性化结构”与“分时管理线性化结构”两种。
    (1)普通线性化结构
    普通的线性结构程序*为简单，设计者只需要将由基本指令组成的全部网络与功能程序段，进行逐网络、逐段排列即可。
    只要程序中没有特定的次序要求（如为了产生边沿脉冲的需要等），组成程序的各网络与功能程序段就可以在PLC程序中任意排列，其位置与程序的执行结果无关。
    CPU执行普通的线性结构程序时，总是对全部程序指令按照输入采样、执行程序、输出刷新三个阶段不断循环，全部输入、输出信号的采样与刷新时间统一，每次处理的时间（循环扫描时间）固定。
    在S7-200/300/400系列PLC中，如果将全部PLC用户程序都编制在组织块OB1中，即属于此结构。
    (2)分时管理线性化结构
    在部分PLC中，为了满足控制系统中需要高速处理的信号特殊控制要求，线性结构的程序也可以采用“分时管理线性化结构”的结构形式（见图11-1.1）。

    采用“分时管理线性化结构”时，设计者可以根据控制系统的需要，将线性化结构的PLC用户程序划分为“高速扫描循环”与“普通扫描循环”两部分。
    程序中的高速扫描部分可以由设计者定义扫描时间间隔，在执行过程中这一时间间隔保持固定不变。即：对于高速扫描程序段，设计者可以人为地规定程序的执行时间，CPU必须在规定的时间内完成高速扫描程序段的输入采样、执行程序、输出刷新循环过程，因此，PLC对“高速扫描循环”程序中输入／输出信号的处理速度，可以远远高于正常PLC循环程序中对输入／输出信号的处理速度。
    程序中的其他部分为普通扫描部分，执行正常速度的扫描。在程序的执行过程中，如果普通扫描部分的程序执行时间已经到达高速扫描时时间间隔，CPU立即中断普通扫描，保存执行状态，并转入对高速程序段的扫描：等到高速段程序执行结束后，再继续恢复对普通程序的扫描（见图11-1.1)。这样的过程在整个PLC程序执行中需要进行多次。由于高速扫描的多次中断，普通PLC程序段的扫描时间将比正常执行的情况更长。
    采用这种方式的特点是：在线性结构体系的程序可以处理PLC的高速输入／输出信号，以满足特殊的控制要求。当然，根据实际系统的需要，程序中也可以没有高速扫描的程序段，但是，不可以将全部程序都作为高速程序。
    3．分块式结构
    分块式结构体系的PLC程序由多个程序块组成，由统一的程序“组织块”对各程序块进行组织与调度，“组织块”根据规定的条件与顺序依次调用各程序块。
    采用了分块式结构体系的PLC程序，在实际处理过程中可以根据不同的外部输入条件与控制要求，每次循环扫描可以跳过某些程序块，仅对需要处理的程序块进行扫描，从而加快PLC程序的执行速度，缩短扫描时间。
    根据PLC的不同，分块式结构体系的PLC程序可以采用主、子程序结构、功能调用式结构与结构化编程等形式实现。
    (1)主、子程序结构
    采用主、子程序结构的PLC用户程序，一般可以由主程序、子程序、中断程序等不同的程序块所组成，并且按照规定的顺序排列（如在S7-200中，程序块按照主程序、子程序、中断程序的顺序依次排列）。
    在主、子程序结构程序中，主程序为PLC每次扫描都必须执行的程序块，必须予以编制；而子程序、中断程序可以根据实际需要进行编写与调用。
    主、子程序结构的PLC程序与线性化结构相类似，如果程序中没有编制子程序、中断程序，它便成了线性结构的程序。
    (2)功能调用式结构
    功能调用式结构的PLC程序执行过程与主、子程序结构类似，但组成程序的各逻辑块按照不同的功能进行编排，无主、子之分。组成功能调用式结构的每一程序块都代表着控制对象的一组相对独立动作，逻辑块由特定的“块”进行统一的管理与调用。
    在S7-300/400系列PLC中，以上用于管理与调用的程序块称为组织块(OBl)，其余逻辑块分别称程序块(FC)、功能块(FB)、数据块(DB)等。
    一般而言，功能调用式PLC程序在CPU的一个扫描周期内，对同一程序块的调用次数不会超过一次；当超过一次时则称为“结构化编程”。
    (3)结构化编程
    结构化编程的程序结构形式与调用式完全相同，程序同样由多个程序块组成，并通过“组织块”对其进行组织与管理，但它采用了“参数化编程”的方法。
    采用结构化编程的程序，在同- PLC扫描周期内可以多次重复调用程序中的同一程序块，因此，对于动作相同或相似的程序，可以通过在PLC程序中编写一个“公用程序块”，利用重复调用来实现。
    为了保证“公用程序块”能控制不同的对象，必须将组成程序的各种操作数进行“参数化”，即：
    ①“公用程序块”中的所有信号的地址必须是可以变化的，即“公用程序块”中一般不能使用“**地址”，而应采用“程序变量”（形式参数）进行编程。
    ②调用“公用程序块”前，为了使得程序中的所有信号有明确的含义，必须对“程序变量”（形式参数）进行赋值，即将“程序变量”定义成有明确含义的**地址。因此，CPU必须划分一个专门的存储器区域用于存储这些赋值参数。S7-300/400中的“局部变量堆栈L”与“即时数据块DI”就是为了实现这一目的而专门设定的存储区域。
    结构化编程的程序简洁，所占用的内存容量小，但需要涉及程序块、功能块、数据块、局部变量等概念，对编程人员的要求高。