S7-300 PLC的大量功能能够支持和帮助用户进行编程、启动和维护，其主要功能如下：

1）高速的指令处理：0.1～0.6μs的指令处理时间在中等到较低的性能要求范围内开辟了全新的应用领域；

2）人机界面（HMI）：方便的人机界面服务已经集成在S7-300 PLC操作系统内，因此人机对话的编程要求大大减少；

3）诊断功能：CPU的智能化的诊断系统可连续监控系统的功能是否正常，记录错误和特殊系统事件；

4）口令保护：多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改。1.3.3 S7-300 PLC的CPU种类

S7-300 PLC系统可以选择各种不同性能分级（直到高性能）的CPU作控制器使用。通过高效处理速率，CPU能提供比小型PLC快得多的扫描时间来执行相同的程序。根据用户的任务要求和项目特点，S7-300 PLC的CPU还可以具有带集成式I/O、集成技术功能和集成通信接口

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减少了控制系统设计及施工的工作量

由于PLC采用软件编程来达到控制功能，而不同于继电器控制采用接线来达到控制功能，同时PLC又能率**行模拟调试，并且操作化功能和监视化功能很强，这些都减少了许多的工作量。

由于PLC具备了以上特点，它把微计算机技术与继电器控制技术很好地融合在了一起，新发展的PLC产品，还把直接数字控制（Direct Digital Control，DDC）技术加进去，并具有监控计算机联网的功能。因而它的应用几乎覆盖了所有的工业企业，既能改造传统机械产品成为机电一体化的新一代产品，又适用于生产过程控制，实现工业生产的优质、高产、节能与降低成本。

PLC技术代表了当前电气控制的世界**水平，PLC与数控技术和工业机器人已成为机械工业自动化的三大支柱。

PLC控制与继电器控制的区别

在PLC的编程语言中，梯形图是为广泛使用的语言，通过PLC的指令系统将梯形图变成PLC能接受程序，由编程器键入到PLC用户存储区去。而梯形图与继电器控制原理图十分相似，主要原因是PLC梯形图的发明大致上沿用户继电器控制电路的元件符号，仅个别处有些不同。

PLC与继电器控制的主要区别有以下几点：1.组成器件不同

继电器控制电路是由许多真正的硬件继电器组成的。而PLC是由许多“软继电器”组成的，这些“继电器”实际上是存储器中的触发器，可以置“0”或置“1”。

PLC可分为无背板及有背板两大类。微型机、小型机多为无背板的，如西门子S7-200和S7-1200系列。无背板的PLC把电源、CPU、内存、I/O系统都集成在一个小模块内，一个主机模块就是一台完整的PLC，就可用以实现控制。控制点数不符需要，可再接扩展模块，由主模块及若干扩展模块组成较大的系统，以实现对较多点数的控制。

背板式PLC是按功能分成若干独立的模块，如CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块等，并直接安装在背板上，通过背板进行数据联系。该类型PLC的模块功能更单一、品种更多，可便于系统配置，使PLC更能物尽其用，达到更高的使用效益。如西门子S7-300/400等中、大型机就是这种结构。

这里所阐述的底板、机架模块，是指它为PLC各模块的安装提供基板，并为模块间的联系提供总线。若干底板间的联系有的用接口模块，有的用总线接口。不同厂家或同一厂家但不同类型的PLC都不大相同，

与小型PLC（如西门子S7-200）不同，大中型PLC大的特点就是采用模块化控制系统，来满足中等或高性能要求的应用。在大中型PLC系统中，各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展，由于点数基本上不受太多的限制，其灵活性就非常高。

基本的模块化硬件结构结构包括机架、电源、处理器CPU、输入输出I/O模块、编程或通信用接口，图1-9表示了一个模块化控制器是如何由模块化硬件部件一一组成的。

机架是用来安装处理器和I/O模块、特殊模块的，所有模块都可以很容易地沿着导轨插入到机架。不同类型的PLC系统其机架槽数不太一样，可以互联的机架数也不尽相同。大中型PLC系统在配置时，其机架数可以有很多，机架之间的关系可以用图1-10所示的网络来表示。

一个实际的PLC系统，确定所有的模块后，要选择合适的电源模块，所选定的电源模块的输出功率必须大于CPU模块、所有I/O模块、各种功能模块等总消耗功率之和，并且要留有30%左右的裕量。当同一电源模块既要为主机单元又要为扩展单元供电时，从主机单元到远一个扩展单元的电路压降必须小于0.25V。

一个常规的大中型PLC系统往往只有一个独立的处理器和机架内的I/O模块组成，但是一个复杂的大中型PLC系统则可以在一个背板中同时使用多个处理器模块，多个处理器可以通过网络进行通信，多个平台上的I/O可以分布在不同的位置，它们之间则通过多条I/O链路连接起来。1.3 S7-300 PLC概述1.3.1 S7-300 PLC的模块化结构

S7-300 PLC为节省空间的模块化结构设计，可以适配用户现有的各种机械控制任务，不需要考虑槽位规则。在运行时无需风扇，除模块外，只需要DIN标准的导轨，就可以将模块旋转到位，安装在导轨上并用螺钉紧固。这种结构形式非常牢固并且有很高的电磁兼容性。S7-300的背板总线集成在模块上，通过将模块插入到总线连接器进行装配。图1-11所示为S7-300模块化结构安装现场。

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

在20世纪60年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新的周期越来越短，这样，继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时、费工、费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状，美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标，即：①编程方便，现场可修改程序；②维修方便，采用模块化结构；③可靠性高于继电器控制装置；④体积小于继电器控制装置；⑤数据可直接送入管理计算机；⑥成本可与继电器控制装置竞争；⑦输入可以是交流115V；⑧输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀、接触器等；⑨在扩展时，原系统只要很小变更；⑩用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出台PLC，在美国通用汽车公司自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971年，PLC已经成功地应用于食品、饮料、冶金、造纸等工业领域。这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971年日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本台PLC。1973年，西欧国家也研制出他们的台PLC。我国从1974年开始研制，于1977年开始工业应用。

2.继电器、梯形图逻辑到PLC的演化

图1-1所示的继电器无论在过去还是现在一直都被大量使用着，但是作为控制系统的核心，继电器已经很少使用，而是被PLC所替代，这是因为PLC从一开始就融合了继电器控制电路。

继电器的原理非常简单，以电磁式继电器为例，它一般由铁心、线圈、衔铁、触点簧片等组成。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁心，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）闭合，常用触点断开。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力下返回原来的位置，使原来闭合的动触点与静触点闭合。这样闭合、断开，从而达到了使电路接通、断开的目的

自20世纪60年代台PLC问世以来，PLC已很快被应用到汽车制造、机械加工、冶金、矿业、轻工等各个领域，大大推进了机电一体化进程。