大、中型plc(例如西門子的S7-300和S7-400係列)一般采用模塊式結構，用搭積木的方式來組成係統，模塊式PLC由機架和模塊組成。S7-300是模塊化的中小型PLC，適於中等性能的控製要求。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。當係統規模擴大和更為複雜時、可以增加模塊，對PLC進行擴展。簡單實用的分布式結構和強大的通信聯網能力，使其應用十分靈活。
S7-300的CPU模塊（簡稱CPU）集成了過程控製功能，用於執行用戶程序。每個CPU都有一個編程用的RS485接口，有的還帶有集成總線PROFIBUS-DP接口或PtP(點對點)串行通信接口，S7-300不需要附加任何硬件、軟件和編程，就可以建立一個MPI（多點接口）網絡，如果有PROFIBUS-DP接口，可以建立一個DP網絡。
S7-300的通信功能、通信模塊、通信的設置與編程的詳細情況見本站隨後發布的技術文章。

功能最強的CPU的RAM存儲(chu) 容量為(wei) 512kB，有8192個(ge) 存儲(chu) 器位，512個(ge) 定時器和512個(ge) 計數器，數字量通道最大為(wei) 65536點，模擬量通道最大為(wei) 4096個(ge) 。由於(yu) 使用Flash EPROM，CPU斷點後無需後備電池也可以長時間保持動態數據，使S7-300成為(wei) 完全無維護的控製設備。
S7-300/400有很高的電磁兼容性和抗振動抗衝(chong) 擊能力。S7-300標準型的環境溫度為(wei) 0-60.環境條件擴展型的溫度範圍為(wei) -25-+60，有更強的耐振動和耐汙染性能。
通過係統功能和係統功能塊的調用，用戶可以使用集成在操作係統內(nei) 的程序，從(cong) 而顯著地減少所需要的用戶存儲(chu) 器容量，他們(men) 可以用於(yu) 中斷處理、出錯處理、複製和處理數據等。
S7-300/400的編程軟件STEP 7功能強大，使用方便。S7-300有350多條指令。
STEP 7的功能塊圖和梯形圖編程語言符合IEC 61131標準，語句表編程語言與(yu) 標準IEC稍有不同，以保證與(yu) STEP 5的兼容性，3種編程語言可以相互轉換。用轉換程序可以將西門子的STEP 6或TISOFT編寫(xie) 的程序轉換到STEP 7。STEP 7還有SCL、GRAPH和HiGrahp等編程語言供用戶選購。
計數器的計數範圍為(wei) 1-999，定時器的定時範圍為(wei) 10ms-9990s。可以使用IEC標準的定時器和計數器。
STEP 7通過帶標準用戶接口的軟件工具來為(wei) 所有的模塊設置參數，可以節省用戶入門的時間和培訓的費用。
CPU用智能化的診斷體(ti) 統連續監控係統的功能是否正常，記錄錯誤和特殊係統事件（例如超時、模塊更換等）。S7-300有看門狗中斷、過程報警、日期時間中斷和定時中斷功能。
操作員控製和監視顯得日益重要，S7-300/400已將hmi（人機接口）服務集成到操作係統內(nei) ，因此大大減少了人機對話的編程要求。SIMATIC人機界麵從(cong) S7-300中獲得數據，S7-300/400按用戶指定的刷新速度自動地傳(chuan) 遞這些數據。
S7-300的組成部件
西門子S7-300 PLC是模塊式的PLC，它由以下幾個(ge) 部分組成：
(1)中央處理單元(CPU)
各種CPU有不同的性能，例如有的CPU集成有數字量和模擬量輸入/輸出點，有的CPU集成有PROFIBUS-DP等通信接口。CPU前麵板上有狀態故障指示燈、模式開關(guan) 、24V電源端子、電池盒與(yu) 存儲(chu) 器模塊盒(有的CPU沒有)。
(2)負載電源模塊(PS)
負載電源模塊用於(yu) 將AC220V電源轉換為(wei) DC24V電源，供CPU和I/0模塊使用。額定輸出電流有2A、5A和10A 3種，過載時模塊上的LED閃爍。
(3)信號模塊(SM)
信號模塊是數字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊的總稱，它們(men) 使不同的過程信號電壓或電流與(yu) PLC內(nei) 部的信號電平匹配：信號模塊主要有數字量輸入模塊SM321和數字量輸出模塊SM322。模擬量輸入模塊SM331和模擬量輸出模塊SM332。模擬量輸入模塊可以輸入熱電阻、熱電偶、DC4-20mA和DC0-1OV等多種不同類型和不同量程的模擬信號。每個(ge) 模塊上有一個(ge) 背板總線連接器，現場的過程信號連接到前連接器的端子上。
（4）功能模塊（FM）
功能模塊主要用於(yu) 對實時性和存儲(chu) 容量要求高的控製任務，如計數器模塊、快速/慢速進給驅動位置控製模塊、電子凸輪控製器模塊、步進電動機定位模塊、伺服電動機定位模塊、未定和連續路徑控製模塊、閉環控製模塊、工業(ye) 標識係統的接口模塊、稱重模塊、位置輸入模塊、超聲波位置解碼器等。
（5）通信處理器（CP）
通信處理器用於(yu) PLC之間、PLC與(yu) 計算機和其他智能設備之間的通信，可以將PLC接入PROFIBUS-DP、AS-i和工業(ye) 以太網，或用於(yu) 實現點對點通信等。通信處理器可以減輕CPU處理通信的負擔，並減少用戶對通信的編程工作。
（6）接口模塊（IM）
接口模塊用於(yu) 多機架配置時鏈接主機架（CR）和擴展機架（ER）。S7-300通過分布式的主機架和3個(ge) 擴展機架，最多可以配置32個(ge) 信號模塊、功能模塊和通信處理器。
（7）導軌
鋁質導軌用來固定和安裝S7-300上述的各種模塊。
S7-300的係統結構
S7-300采用緊湊的、無槽位限製的模塊結構，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)都安裝在導軌上。導軌是一種專(zhuan) 用的金屬機架，隻需將模塊鉤在DIN標準的安裝導軌上，然後用螺栓鎖緊就可以了。有多種規格的導軌供用戶選擇。
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，它放在CPU模塊的右側(ce) 。
S7-300用背板總線將除電源模塊之外的各個(ge) 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(ge) 模塊都有一個(ge) 總線連接器。，後者插在各模塊的背後。安裝時先將總線連接器插在CPU模塊上，並固定在導軌上，然後依次裝入各個(ge) 模塊。
外部接線接在信號模塊和功能模塊的前連接器的端子上，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(yu) 模塊是分開訂貨的。
S7-300的電源模塊通過電源連接器或導線與(yu) CPU模塊相連，為(wei) CPU模塊提供DC24V電源。PS307電源模塊還有一些端子可以為(wei) 信號模塊提供DC24V電源。
更換模塊時隻需鬆開安裝螺釘，拔下已經接線的前連接器。前連接器上的編碼塊用於(yu) 防止將已接線的連接器插到其他模塊上。
信號模塊和通信處理器模塊可以不受限製地插在任何一個(ge) 槽上，係統可以自動分配模塊的地址。每個(ge) 機架最多隻能安裝8個(ge) 信號模塊、功能模塊或通信處理器模塊。如果係統任務需要的這些模塊超過8塊，則可以增加擴展機架，有的低端CPU沒有擴展功能。
除了帶CPU的中央機架（CR），最多可以增加3個(ge) 擴展機架（ER）每個(ge) 機架可以插8個(ge) 模塊（不包括電源模塊、CPU模塊和接口模塊IM），4個(ge) 機架最多可以安裝32個(ge) 模塊。
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。這3個(ge) 槽號被固定占用，信號模塊、功能模塊和通信處理器使用4-11號槽。
因為(wei) 模塊是用總線連接器連接的，而不是像其他模塊式PLC那樣，用焊在背板上的總線插座來安裝模塊，所以槽號是相對固定的，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，中央機架上的CPU模塊和4號槽的模塊實際上是緊挨在一起的。
如果有擴展機架，接口模塊占用3號槽位，負責與(yu) 其他擴展機架自動地進行數據通信。
如果隻需要擴展一個(ge) 機架，可以使用價(jia) 格便宜的IM 365接口模塊對，兩(liang) 個(ge) 接口 模塊用1m長的固定電纜連接。由於(yu) IM 365不能給機架1提供通信總線，機架1上隻能安裝信號模塊，不能安裝通信模塊和其他智能模塊。擴展機架的電源有IM 365提供，兩(liang) 個(ge) 機架的DC5V電源的總電流應在允許值之內(nei) 。
使用IM 360/361接口模塊可以擴展3個(ge) 機架，中央機架（CR）使用IM 360，擴展機架（ER）使用IM 361，各相鄰機架之間的電纜最長為(wei) 10m。每個(ge) IM361需要一個(ge) 外部DC24V電源，向擴展機架上的所有模塊供電，可以通過電源連接器連接PS 307負載電源。所有的S7-300模塊均可以安裝在ER上。接口模塊是自組態的，無需進行地址分配。

每個(ge) 機架上安裝的信號模塊、功能模塊和通信處理器除了不能超過8塊外，還受到背板總線DC5V供電電流的限製。0號機架的DC5V電源由CPU模塊產(chan) 生，其額定電流值與(yu) CPU的型號有關(guan) 。擴展機架的背板總線的DC5V電源由接口模塊IM361產(chan) 生，各類模塊消耗的電流可查S7-300模板手冊(ce) 。
S7-300係列PLC的I/O模塊地址的確定
S7-300的開關(guan) 量地址由地址標識符、地址的字節部分和位部分組成，一個(ge) 字節由0-7這8個(ge) 位組成。地址標識符I表示輸入，Q表示輸出，M表示存儲(chu) 器位。例如I3.2是一個(ge) 數字輸入量的地址，小數點前麵的3是地址的字節部分，小數點後的2表示這個(ge) 輸入點是3號字節中的第2位。
開關(guan) 量除了按位尋址外，還可以按字節、字和雙字尋址。例如輸入量I2.0-12.7組成輸入字節IB2，B是Byte的縮寫(xie) ；字節IB2和IB3組成一個(ge) 輸入字IW2，W是Word的縮寫(xie) ，其中的IB2為(wei) 高位字節；IB2-IB5組成一個(ge) 輸入雙ID2，D是Double Word的縮寫(xie) ，其中的IB2為(wei) 最高位的字節。以組成字和雙字的第一個(ge) 字節的地址作為(wei) 字和雙字的地址。
S7-300的信號模塊的字節地址與(yu) 模塊所在的機架號和槽號有關(guan) ，位地址與(yu) 信號線接在模塊上的哪一個(ge) 端子有關(guan) 。
對於(yu) 數字量模塊，從(cong) 0號機架的4號槽開始，每個(ge) 槽位分配4B（4個(ge) 字節）的地址，相當於(yu) 32個(ge) I/O點（見表1）。最多可能有32個(ge) 數字量模塊，共占有32×4B=128B。

                                                表1  S7-300 PLC的I/O模塊的字節地址

                                                 表2   S7-300 PLC信號模塊地址舉(ju) 例
模擬量模塊以通道為(wei) 單位，一個(ge) 通道占一個(ge) 字地址，或兩(liang) 個(ge) 字節地址。例如模擬量輸入通道IW640由字節IB640和IB641組成。S7-300位模擬量模塊保留了專(zhuan) 用的地址區域，字節地址範圍為(wei) IB256-767。可以用裝載指令和傳(chuan) 送指令訪問模擬量模塊。
一個(ge) 模擬量模塊最多有8個(ge) 通道，從(cong) 256開始，給每一個(ge) 模擬量模塊分配16B（8個(ge) 字）的地址。
數字量輸入/輸出模塊內(nei) 最低的位地址(例如I0.0)對應的端子位置最高，最高的位地址(例如16點輸入模塊的I1.7)對應的端子的位置最低。
模塊診斷與(yu) 過程中斷
1、模塊診斷功能
S7-300有的信號模塊具有對信號進行監視(診斷)和過程中斷的智能功能：通過診斷可以確定數字量模塊獲取的信號是否正確，或模擬量模塊的處理是否正確。
數字量輸入/輸出模塊可以診斷出以下故障：無編碼器電源、無外部輔助電壓、無內(nei) 部輔助電壓、熔斷器熔斷、看門狗故障、EPROM故障、RAM故障、過程報警丟(diu) 失。
模擬量輸入模塊可以診斷出無外部電壓、共模故障、組態/參數錯誤、斷線、測量範圍上溢出或下溢出。模擬量輸出模塊可以診斷出無外部電壓、組態/參數錯誤、斷線和對地短路。
2、過程中斷
通過過程中斷，可以對過程信號進行監視和響應。
根據設置的參數，可以選擇數字量輸入模塊每個(ge) 通道組是否在信號的上升沿、下降沿，或兩(liang) 個(ge) 邊沿都產(chan) 生中斷，信號模塊可以對每個(ge) 通道的一個(ge) 中斷進行暫存。
模擬量輸入模塊通過上限值和下限值定義(yi) 一個(ge) 工作範圍，模塊將測量值與(yu) 上、下限值進行比較。如果超限，則執行過程中斷。執行過程中斷時，CPU暫停執行用戶程序，桌暫停執行低優(you) 先級的中斷程序，來處理相應的診斷中斷功能塊（OB40）。