  西门子S7-300 plc具有非常强大的故障诊断功能，通过STEP 7编程软件可以获得大量的硬件故障与编程错误的信息，使用户能*地查找到故障。
这里的诊断是指西门子S7-300 PLC内部集成的错误识别和记录功能，错误信息在CPU的诊断缓冲区内。有错误或事件发生时，标有日期和时间的信息被保存到诊断缓冲区，时间保存到系统的状态表中，如果用户已对有关的错误处理组织块编程，CPU将调用该组织块。
在SIMATIC管理器中用菜单命令“查看”→“在线”打开在线窗口。打开所有的站，查看是否有CPU显示了指示错误或故障的诊断符号。
诊断符号用来形象直观地表示模块的运行模式和模块的故障状态，如图所示。如果模块有诊断信息，在模块符号上将会增加一个诊断符号或者模块符号的对比度降低。
诊断符号
诊断符号
图   诊断符号
诊断符号“当前组态与实际组态不匹配”表示被组态的模块不存在或者插入了与组态的模块型号不同的模块。
诊断符号“无法诊断”表示无线上连接或该模块不支持模块诊断信息，例如电源模块或子模块。
“强制”符号表示在该模块上有变量被强制，即在模块的用户程序中有变量被赋予一个固定值，该数据值不能被程序改变。“强制”符号可以与其他符号组合在一起显示，如图中“强制与运行”符号。
从在线的SIMATIC管理器的窗口、在线的硬件诊断功能打开的快速窗口和在线的硬件组态窗口（诊断窗口），都可以观察到诊断符号。
通过观察诊断符号，町以判断CPU模块的运行模式是否有强制变量，CPU模块和功能模块(FM)是否有故障。
打开在线窗口，在SIMATIC管理器中执行菜单命令“PLC”→“诊断/设置”→“硬件诊断”，将打开硬件诊断快速浏览窗口。在该窗口中显示PLC的状态，看到诊断功能的模块硬件故障，双击“故障模块”可以获得详细的故障信息。
  尽管梯形图与继电器电路图在结构形式、元件符号及逻辑控制功能等方面相类似，但它们又有许多不同之处，plc梯形图有自己的编程规则。
1)每一逻辑行总是起于左母线，最后终止于线圈或右母线（右母线可以不画出），如图1所示。
2)无论选用哪种机型的PLC，所用元件的编号必须在该机型的有效范围内。例如西门子S7- 300 PLC中没有M99000.0。
图1    梯形图
a）错误b）正确
3)梯形图中的触点可以任意串联或并联，但继电器线圈只能并联而不能串联。
4)触点的使用次数不受限制。例如，辅助继电器M0.0可以在梯形图中出现无限制的次数，而实物继电器的触点一般少于8对，只能用有限次。
5)在梯形图中同*圈只能出现一次。如果在程序中，同*圈使用了两次或多次，称为“双线圈输出”。对于“双线圈输出”，有些PLC将其视为语法错误，**不允许（如三菱FX系列PLC）；有些PLC则将前面的输出视为无效，只有最后一次输出有效(如西门子PLC)；而有些PLC在含有跳转指令或步进指令的梯形图中允许双线圈输出。
6)西门子PLC的梯形图中不能出现Ⅰ线圈。
7)对于不可编程的梯形图必须经过等效变换，变成可编程梯形图。
8)在有几个串联电路相并联时，应将串联触点多的回路放在上方，归纳为“多上少下”的原则，如图2所示。在有几个并联电路相串联时，应将并联触点多的回路放在左方，归纳为“多左少右”原则，如图3所示。因为这样所编制的程序简洁明了，语句较少。但要注意图2a和图3a的梯形图逻辑上是正确的。
梯形图
梯形图
图2    梯形图
a)不合理b）合理
9) PLC的输入端所连的电器元件通常使用常开触点，即使与PLC对应的继电器一接触器系统原来使用的是常闭触点，改为PLC控制时也应转换为常开触点。如图4所示为继电器接触器系统控制的电动机的起/停控制，如图5所示为电动机的起/停控制的梯形图。可以看出：继电器一接触器系统原来使用常闭触点SB1和FR，改用PLC控制时，则在PLC的输入端变成了常开触点。
梯形图
梯形图
图3    梯形图
a)不合理b)合理
电动机起/停控制图
电动机起/停控制图
图4    电动机起/停控制图
电动机起/停控制的梯形图
电动机起/停控制的梯形图
图5   电动机起/停控制的梯形图
图5的梯形图中I0.1和I0.2用常闭触点，否则控制逻辑不正确。若读者一定要让PLC的输入端的按钮为常闭触点输入也可以（一般不推荐这样使用），但梯形图中I0.1和I0.2要用常开触点，对于急停按钮必须使用常闭触头，若一定要使用常开触头，从逻辑上讲是可行的，但在某些情况下，有可能急停按钮不起作用而造成事故，这是读者要特别注意的。另外，一般不推荐将热继电器的常开触点接在PLC的输入端，因为这样做占用了宝贵的输入点，较好将热继电器的常闭触点接在PLC的输出端，与KM的线圈串联。
  功能图(SFC)是描述控制系统的控制过程、功能和特征的一种图解表示方法。它具有简单、直观等特点，不涉及控制功能的具体技术，是一种通用的语言，是IEC（**电工**）可以选择的编程语言，近年来在plc的编程中已经得到了普及与推广。
功能图的基本思想是：设计者按照生产要求，将被控设备的一个工作周期划分成若干个工作阶段（简称“步”），并明确表示每一步要执行的输出，“步”与“步”之间通过制定的条件进行转换，在程序中，只要通过正确连接进行“步”与“步”之间的转换，就可以完成被控设备的全部动作。
PLC执行功能图程序的基本过程是：根据转换条件选择工作“步”，进行“步”的逻辑处理。组成功能图程序的基本要素是步、转换条件和有向连线，如图所示。
功能图
功能图
图    功能图
1．步
一个顺序控制过程可分为若干个阶段，也称为步或状态。系统初始状态对应的步称为初始步，初始步一般用双线框表示。在每一步中施控系统要发出某些“命令”，而被控系统要完成某些“动作”、“命令”和“动作”都称为动作。当系统处于某一工作阶段时，则该步处于激活状态，称为活动步。
2．转换条件
使系统由当前步进入下一步的信号称为转换条件。顺序控制设计法用转换条件控制代表各步的编程元件，让它们的状态按一定的顺序变化，然后用代表各步的编程元件去控制输出。不同状态的“转换条件”可以不同，也可以相同。当“转换条件”各不相同时，在功能图程序中每次只能选择其中一种工作状态（称为“选择分支”），当“转换条件”都相同时，在功能图程序中每次可以选择多个工作状态（称为“选择并行分支”）。只有满足条件状态，才能进行逻辑处理与输出。因此，“转换条件”是功能图程序选择工作状态（步）的“开关”。
3．有向连线
步与步之间的连接线称为“有向连线”，“有向连线”决定了状态的转换方向与转换途径。在有向连线上有短线，表示转换条件。当条件满足时，转换得以实现，即上一步的动作结束而下一步的动作开始，因而不会出现动作重叠。步与步之间必须要有转换条件。
图中的双框为初始步，M0.0和M0.1是步名，I0.0、I0.1为转换条件，Q0.0、Q0.1为动作。当M0.0有效时，输出指令驱动Q0.0。步与步之间的连线称为有向连线箭头省略未画。
在PID整定窗口设置采样时间为0.3s，预调节之前PID的增益为0.3，积分时间为3s，微分时间为0s。单击采样时间右边的“Start”按钮，启动测量。用右上角的选择框设置调节模式为“预调节”。用I0.0使设定值从0跳变到70%，立即单击“调节模式”区的“Start”按钮，启动预调节。下图左边是预调节的曲线，红色的是PID的输出值Output，PV是过程变量，SP为阶跃设定值。预调节成功地完成后，下面的状态栏出现“系统已调节”的信息。
在PID整定窗口设置采样时间为0.3s，预调节之前PID的增益为0.3，积分时间为3s，微分时间为0s。
单击采样时间右边的“Start”按钮，启动测量。用右上角的选择框设置调节模式为“预调节”。用I0.0使设定值从0跳变到70%，立即单击“调节模式”区的“Start”按钮，启动预调节。
下图左边是预调节的曲线，红色的是PID的输出值Output，PV是过程变量，SP为阶跃设定值。预调节成功地完成后，下面的状态栏出现“系统已调节”的信息。
过程变量和设定值曲线基本上重合后，将调节模式修改为“精确调节”。单击“调节模式”区的“Start”按钮，启动精确调节。经过一段时间后，红色的PID输出曲线以方波波形变换，通过自动控制PID输出的幅值和频率，**过程变量曲线在设定值水平线上下一定范围内波动。PID输出曲线经过若干次正、负跳变后，精确调节结束，下面的状态栏出现“系统已调节”的信息。精确调节成功完成后，单击PID调试窗口下面的“上传PID参数”按钮，将CPU中的PID参数上传到离线的项目中。单击“转到PID参数”按钮，切换到组态窗口PID参数页面，可以看到精确调节后CPU中得到的优化的PID参数。为了观察优化后的参数的控制效果，切换到PID调节窗口。令I0.0为FALSE，过程值下降到0以后，令I0.0为TRUE，使设定值由0跳变到70%，过程变量的响应曲线如下图所示。由图可知优化的PID参数的控制效果是比较理想的。
过程变量和设定值曲线基本上重合后，将调节模式修改为“精确调节”。单击“调节模式”区的“Start”按钮，启动精确调节。经过一段时间后，红色的PID输出曲线以方波波形变换，通过自动控制PID输出的幅值和频率，**过程变量曲线在设定值水平线上下一定范围内波动。PID输出曲线经过若干次正、负跳变后，精确调节结束，下面的状态栏出现“系统已调节”的信息。精确调节成功完成后，单击PID调试窗口下面的“上传PID参数”按钮，将CPU中的PID参数上传到离线的项目中。单击“转到PID参数”按钮，切换到组态窗口PID参数页面，可以看到精确调节后CPU中得到的优化的PID参数。为了观察优化后的参数的控制效果，切换到PID调节窗口。令I0.0为FALSE，过程值下降到0以后，令I0.0为TRUE，使设定值由0跳变到70%，过程变量的响应曲线如下图所示。由图可知优化的PID参数的控制效果是比较理想的。
过程变量和设定值曲线基本上重合后，将调节模式修改为“精确调节”。单击“调节模式”区的“Start”按钮，启动精确调节。经过一段时间后，红色的PID输出曲线以方波波形变换，通过自动控制PID输出的幅值和频率，**过程变量曲线在设定值水平线上下一定范围内波动。PID输出曲线经过若干次正、负跳变后，精确调节结束，下面的状态栏出现“系统已调节”的信息。
精确调节成功完成后，单击PID调试窗口下面的“上传PID参数”按钮，将CPU中的PID参数上传到离线的项目中。单击“转到PID参数”按钮，切换到组态窗口PID参数页面，可以看到精确调节后CPU中得到的优化的PID参数。
为了观察优化后的参数的控制效果，切换到PID调节窗口。令I0.0为FALSE，过程值下降到0以后，令I0.0为TRUE，使设定值由0跳变到70%，过程变量的响应曲线如下图所示。由图可知优化的PID参数的控制效果是比较理想的。
  STEP 7中有梯形图、语句表和功能块图3种基本编程语言，可以相互转换。通过安装软件包，还有其他的编程语言，以下简要介绍。
(1)顺序功能图(SFC)
STEP 7中为S7 Graph，它不是STEP 7的标准配置，需要安装软件包，S7 Graph是针对顺序控制系统进行编程的图形编程语言，特别适合顺序控制程序编写。
(2)梯形图(LAD)
梯形图直观易懂，适合于数字量逻辑控制。“能流”(Power flow)与程序执行的方向。梯形图适合于熟悉继电器电路的人员使用。设计复杂的触点电路时较好用梯形图。其应用较为广泛。
(3)语句表(STL)
语句表功能比梯形图或功能块图的功能强。语句表可供喜欢用汇编语言编程的用户使用。语句表输入快，可以在每条语句后面加上注释。设计高级应用程序时建议使用语句表。
(4)功能块图(FBD)
“LOGO!”系列微型plc使用功能块图编程。功能块图适合于熟悉数字电路的人员使用。
(5)结构文本(ST)
STEP 7的S7 SCL（结构化控制语言）符合EN61131-3标准。SCL适合于复杂的公式计算、复杂的计算任务和较优化算法或管理大量的数据等。S7 SCL编程语言适合于熟悉高级编程语言（例如PASCAL或C语言）的人员使用。它不是STEP 7的标准配置，需要安装软件包。
(6) S7 HiGraph编程语言
图形编程语言S7 HiGraph属于可选软件包，它用状态图（Stategraphs）来描述异步、非顺序过程的编程语言。HiGraph适合于异步非顺序过程的编程。
(7) S7 CFC编程语言
可选软件包CFC（Continuous Function Chart，连续功能图）用图形方式连接程序库中以块的形式提供的各种功能。CFC适合于连续过程控制的编程。它不是STEP 7的标准配置，需要安装软件包。
在STEP 7编程软件中，如果程序块没有错误，并且被正确地划分为网络，在梯形图、功能块图和语句表之间可以转换。如果部分网络不能转换，则用语句表表示。