傳統的工業控制系統：繼電器-接觸器 PLC（programmable logic controller）
PLC特點：
1、plc可靠性高（軟件代替復雜線路、抗干擾的CPU、電源采用多級濾波並用集成穩壓塊穩壓、IO采用光電隔離技術）
2、豐富IO口（交流、直流、開關量、模擬量、電壓、電流、脈沖、電位、強電、弱電都有相應的IO模塊和工業現場的設備）
3、模塊化結構（plc輔助觸點不受次數的限制，只需考慮輸入、輸出點個數即可）
4、編程簡單（梯形圖）、安裝簡單、設計施工周期短
PLC工作方式：采用循環掃描的工作方式其輸入/輸出存在響應滯后
PLC基本組成：中央處理單元（大型的多采用冗余系統或三CPU表決式系統）、存儲器、輸入/輸出接口（現場常用輸入接口：按鈕開關、行程開關、接觸器的觸點、傳感器輸出的開關量或模擬量（DAC后輸入進plc）輸入一般接光電耦合電路和微電腦輸入接口電路（輸入數據寄存器、選通電路、中斷請求電路） 現場常用輸出：電磁閥、接觸器、繼電器、信號燈、電動機等 其電路組成和輸入相近：輸出接口電路和功率驅動電路（繼電器方式輸出、晶閘管方式輸出、晶體管方式輸出）） 4、電源 5、底板和機架 6、PLC的外部設備（編程設備（RS232、RS422）、監控設備、存儲設備、輸入/輸出設備） 7、PLC的通信網絡（各廠家均在向標准通信協議靠攏）
PLC編程語言：因為廠家和機型不同，如今還沒有一個標准的編程語言
1、梯形圖編程語言：只用動合和動斷兩種觸電、最左邊是其實母線每一個邏輯行必須從其實母線開始畫起、順序為從左到右、從上到下控制器的執行順序就是這個、梯形圖語言中的觸電可以任意串聯和並聯、注意輸出繼電器只可以並聯不能串聯（！）、程序結束應有結束符（一般用END）
2、指令語句編程語言：不帶CRT的小型機對PLC進行編程時使用，類似於匯編語言
3、功能塊圖編程語言：以邏輯功能符號組成功能塊表達命令的圖形語言
PLC性能指標：
1、輸入/輸出點數（IO點數）：包括主機點數和最大擴展點數
2、存儲容量：（PLC中程序按照“步”來存放，一個指令往往不止一步，一“步”占一個地址單元，一個地址單元占兩個自己（16位CPU）比如一個內存容量為1000步的PLC，內存為2KB） 一定要注意，“內存容量”指的是實際用戶的程序容量，不包括系統程序存儲器的容量
3、掃描速度：一般指執行一步指令的時間（微秒/步）
4、指令條數：指令種類越多，軟件功能越強
5、內部寄存器：存放變量狀態、中間結果和數據。另外：許多輔助寄存器提供用戶特殊功能以簡化整個系統的設計。
6、功能模塊：（常用）A/D D/A轉換模塊、高速計數模塊、位置控制模塊、速度控制模塊、軸定位模塊、溫度控制模塊、遠程通信模塊、高級語言編輯模塊（？）、各種物理量轉換模塊
PLC基本工作原理：
1、工作方式：
重點提示：傳統的繼電器控制是並行處理的，即某些梯級同時滿足導通條件時繼電器線圈會同時通電。而PLC采用“循環掃描”的工作方式，工作在串行狀態，這就是兩者的區別。
解決方案：為了使PLC的響應和傳統繼電器的響應速度相近，一般使得PLC掃描用戶程序的時間小於100ms（因為傳統繼電器的動作時間一般在100ms以上）
掃描周期：自診斷、通信、輸入處理（掃描方式按順序從輸入鎖存器中讀取所有的輸入、端子的狀態或數據並將其存入內存中的專門暫緩區，之后進入程序執行階段。注：程序執行時輸入端狀態的任何變化，輸入映像區都不會改變，只能在下一掃描周期改變）、用戶程序執行、輸出處理（同輸入處理，此時將輸出狀態映像區的內容全部一次輸出到鎖存器，並通過一定的方式輸出）
2、掃描周期：
T=（讀入一點時間*輸入點數）+（運算速度*程序步數）+（輸出一點時間*輸出點數）+監視服務時間
一般工業中用到的PLC大約為10ms，對於一般的開關量控制系統是完全允許的，而且還會抗干擾（工業現場中的干擾多是脈沖型的，時間短）
PLC內部資源分配（CPM1A為例）：內部繼電器區（IR）、特殊輔助繼電器區（SR）、暫存繼電器區（TR）、保持繼電器區（HR）、輔助記憶繼電器區（AR）、鏈接繼電器區（LR）、定時器/計時器區（TC）、系統設定區（DM）。（？個人理解為PLC中的繼電器相當於別的控制器中的寄存器，因為從特殊輔助繼電器區可以推得，西門子-200的PLC中SM繼電器是系統的某些標志）
以西門子為例：
一、硬件系統
基本組成：
1、主機單元：本身是一個完整的系統。
2、擴展單元：擴展各種IO（數量、性質或功能、供電電壓等）
3、特殊功能模塊：需要特殊功能的模塊（運動控制模塊、特殊通信模塊）
4、相關設備：編程設備、人機操作界面、網絡設備等
5、軟件：管理和使用設備而開發的相對應的程序，對於S7-200 來說有：編程軟件STEP7-Micro/WIN和HMI人機界面的組態編程軟件ProTool、WinCC flexible。
主機結構及性能特點：
1、主機模塊：
1-1：CPU221：6輸入/4輸出，無擴展能力，有一定的高速計數和通信功能。
1-2：CPU222：8輸入/6輸出，最多擴展兩個模塊。
1-3：CPU224：14輸入/10輸出，最多可擴展7個模塊，有內置時鍾，有更強的模擬 量和高速 計數的能力
1-4：CPU224XP：cpu224的增強版，在主機上增加了2輸入/1輸出的模擬量單元和 一個通信 口，適合在有少量模擬量信號的系統中使用。
1-5：CPU226:24輸入/16輸出，數據存儲達到10KB，有2個通信口。
2、CPU模塊技術規范:
2-1:供電電壓：24VDC 或者 220VAC
2-2：輸出方式：晶體管（DC） 或者 繼電器（DC/AC）
2-3：集成電源：主機集成24VDC 可以直接用於傳感器和執行機構的供電。
2-4：高速計數：可以用普通端子捕捉比CPU掃描周期更快的脈沖信號，進行高速 計數最大可達200kHz（CPU224XP）
2-5：脈沖輸出：2路最大可達100kHz（CPU224XP）的高頻脈沖輸出，可以驅動步 進電機或者伺服電機實現准確定位。
2-6：集成模擬電位器：用模塊上的電位器改變對應的特殊寄存器中的數值（如定 時器/計數器等過程量參數）
2-7：實時時鍾：對信息加注時間標記，記錄機器運行時間或對過程進行時間控制
3、存儲系統：
3-1:保持型數據存儲器
3-2：永久存儲器：存儲次數有限（小於100萬次），雖然可永久存儲，但不用於用戶程序把數據寫入。
3-3：存儲卡：可選件，移動的存儲卡，可存儲：用戶程序、數據塊、系統塊、強制設定值、配方和數據歸檔，文檔文件等。
I/O的擴展及功能的擴展：
原因：io點數不夠用或需要進行特殊功能的控制。
類型：IO點數的擴展/功能的擴展
1、IO擴展模塊：
1-1：輸入擴展模塊EM221：三種：8點DC、16點DC、8點AC
1-2：輸出擴展模塊EM222：五種：8點DC、4點DC（5A）、8點AC、8點繼電器、4點繼電器（10A）
1-3：輸入/輸出混合擴展模塊EM223：八種：4點（8點、16點、32點）DC輸入/4點（8點、16點、32點）DC輸出、4點（8點、16點、32點）DC輸入/4點（8點、16點、32點）繼電器輸出
1-4：模擬量輸入擴展模塊EM231：六種：4路（8路）AI、2路（4路）熱電阻輸入、4路（8路）熱電偶輸入
1-5：模擬量輸出擴展模塊EM232：兩種：2路AO、4路AO
1-6：模擬量輸入/輸出擴展模塊EM235：一種：4路AI/1路AO（占用2路輸出地址）？
2、特殊功能擴展模塊
2-1：調制解調器模塊EM241
2-2：定位模塊EM253：用於高精度的運動控制系統
2-3：PROFIBUS-DP模塊EM277
2-4：以太網模塊CP243-1
2-5：以太網模塊CP243-1 IT
2-6：AS-i接口模塊CP243-2
2-7：SIWAREX MS稱重模塊
2-8：SINAUT MD720-3 調制解調器
！3、IO點數擴展和編址：
地址空間分配原則：
1、同類型輸入或輸出點的模塊進行順序編址（一定是同類型的，不同類型的模塊之間編址不影響）
2、對於數字量（IO開關量）：輸入/輸出映像寄存器單位長度為8位（一個字節 半個字）。本模塊高位未滿8位的，不能分配給IO鏈中的后續模塊，后續同類地址必須重新從一個“連續的字節”開始。
3、對於模擬量（ ）：輸入/輸出映像寄存器單位長度為32位（兩個字 兩點 兩個通道） 遞增方式分配空間，同樣的，本模塊高位未滿的不能分給后續的，后續的必須從新的2個字后的地址開始。
三、內部資源
軟元件（軟繼電器）
定義：用戶使用的PLC中的每一個輸入/輸出、、內部存儲單元、定時器、計數器
特點：有其不同的功能，有其固定的地址。
本質：有電子電路、寄存器、存儲單元組成（可認為是寄存器，而不是實體的繼電器！！？？繼電器與映像寄存器的關系？）
1、輸入繼電器（I）：
有輸入電路和輸入映像寄存器組成。每個輸入繼電器都對應一個輸入端子。在掃描周期開始，對各輸入點采樣然后存入映像寄存器。用戶程序執行中不再改變。注：外加IO不能超過輸入映像寄存器
2、輸出繼電器（Q）：
有輸出電路和輸出映像寄存器組成。每個輸出端子對應一個輸出繼電器。用戶程序執行時，結果只傳送到輸出映像寄存器，只在掃描周期的最后階段“同時”傳送到輸出鎖存器，對輸出點進行刷新
3、通用輔助繼電器（M）：
相當與“繼電器觸點控制系統”中的中間繼電器，無輸入/輸出。承擔程序設計中的處理邏輯控制任務。
4、特殊繼電器（SM）
功能：具有特殊功能 或 存儲系統的狀態變量、有關的控制參數和信息。
目的：建立PLC與被控對象之間的關系，讀取程序運行過程中的設備狀態和運算結果信息，利用這些進行一些特殊的控制動作（高速計數、中斷）
主要有：
4-1：表示狀態：SMB0、SMB1、SMB5
4-2：存儲掃描時間：SMW22、SMW26
4-3：存儲模擬電位器值：SMB28、SMB29
4-4：用於通信：
SMB2\SMB3\SMB30\SMB130：用於自由口通信
SMB86~SMB94\SMB186~SMB194:接收信息控制。
4-5：用於高速計數：SMB36~SMB65\SMB131~SMB165
4-6:用於脈沖輸出：SMB66~SMB85\SMB166~SMB185
4-7:用於中斷：SMB4\SMB34\SMB35
常用的SMB0和SMB1狀態位信息：
SM0.1：始終為ON SM0.1：首次掃描時為ON，常用作初始化脈沖 SM0.2：保持數據丟失時為ON一個掃描周期，可用做錯誤存儲器位 SM0.3：開機進入RUN時為ON一個掃描周期，可在“不斷電”情況下代替SM0.1 SM0.4：時鍾脈沖：30s閉合/30s斷開 SM0.5：時鍾脈沖：0.5s閉合/0.5s斷開 SM0.6：掃描時鍾脈沖：閉合1個掃描周期/斷開一個掃描周期 SM0.7：開關放置在RUN時為1，在TERM時為0 常用於自由口通信處理中
SM1.0：執行某些指令，結果為0時置位 SM1.1:執行某些指令，結果溢出或非法數值時置位 SM1.2：執行運算指令，結果為負數時置位 SM1.3：試圖除以0時置位 SM1.4：執行ATT指令，超出表范圍置位 SM1.5：從空表中讀數時置位 SM1.6：非BCD數轉換成二進制數時置位 SM1.7：ascii碼-16進制轉換出錯時置位
5、變量存儲器（V）
存儲變量的值（過程控制邏輯操作的中間結果、保存與工序或任務相關的其他數據） 可以是數值，也可以是邏輯值
6、局部變量存儲器（L）
存放局部的變量，類似於V （注：全局有效是指可以被任何程序例如主程序、子程序、中斷程序 訪問） 一般用於作暫時存儲器 或 給子程序傳遞參數 最多的場合是在帶參數的子程序調用過程中。
7、順序控制繼電器（S）
又稱“狀態器”，用於順序控制或步進控制中，也可作為一般中間繼電器。
8、定時器（T）
累計時間增量的內部元件。使用時提前輸入時間預設值，定時器輸入條件滿足時開始計時，從0開始單位增加，達到預設值時，定時器觸點動作（虛擬觸點相當於時間繼電器的觸點）
9、計數器（C）
累計脈沖的個數。累計輸入脈沖的上升沿次數，達到預設值時觸點動作（同為虛擬觸點）
10、模擬量輸入映像寄存器（AI）/模擬輸出量映像寄存器（AQ）
注：編址內容包括“元件名稱+數據長度+起始字節的地址”（AIW6 AQW12） 6和12為起始字節。
11、高速計數器（HC）
原理與普通計數器基本相同。累計比主機頻率更快的高速脈沖。
12、累加器（AC）
s7-200 PLC提供4個32位累加器 分別為AC0 AC1 AC2 AC3。 目的：用來暫存數據的寄存器。
注：補充點 如 作雙字使用 MOVD AC1 VD200 //VB200=.. VB201=.. VB202=.. VB203=..
四、尋址方式
1、數據類型及常數
數據類型：
字符串、布爾型、整形、實形（浮點數）。 實形用32位單精度數來表示
在西門子PLC中區分有無符號：
無符號：字節B(8位)、字W(16位)、雙字D（32位）
有符號：字節B（只用於SHRB指令）、INT（16位）、DINT（32位）
常數表示方法：
十進制：十進制數值 1052
十六進制：16#十六進制值 16#8AC6
二進制：2#二進制值 2#1010_0011_1101_0001
ASCII碼 ：‘文本’ ‘Show terminals’
浮點數 ：ANSI/IEEE754-1985標准
字符串 ：“文本” “WHY”
2、直接尋址
ATx.y 其中 A(元件名稱)、T（數據類型 B W D “缺省為位尋址”）、x（字節地址）、y（字節內的位地址 只有位尋址才有該項）
特殊器件的尋址格式：“不用指出它們的字節地址，而是直接寫出其編號”
字節、字、雙字的尋址格式（只要記住為“類似大端模式”即可）
字符串的尋址：每個字符以“字節”的形式存儲
3、間接尋址：
建立指針，不再詳細學習
五、程序結構
三部分：用戶程序、數據塊、參數塊
六、幾個基本概念
輸出線圈：對於輸出繼電器Q、中間繼電器M等器件就用線圈的方式
指令盒 ：對定時器T、計數器C、大部分的功能指令。
網絡塊 ：S7-200 PLC中特殊標記 為一個最小的獨立的邏輯塊。
七：S7-200 PLC 的幾個特性
1、定義掉電保護區：定義掉電保持的地址范圍（元件包括V M C T），被定義過的區間，停電后保持數據
2、立即讀寫I/O：可直接訪問真正的輸入/輸出點。不必用映像寄存器
3、設置停止模式下的輸出值：為了安全考慮（可設置保持stop前的狀態，或設定值傳送到輸出端）
4、對輸入信號增加濾波器：允許為CPU模塊上的輸入點設置濾波器並定義延遲時間。對模擬量來說：可對每一路選擇軟件濾波器，濾波值為輸入采樣值的平均值
5、捕捉窄脈沖：當一個輸入點設置了脈沖捕捉功能后，輸入點的狀態變化就會被鎖存並且持續到下一個掃描周期。
6、模擬電位器：值存在特殊寄存器SMB28、SMB29中，不直觀，精度低
7、高速IO：高速脈沖計數、高速脈沖輸出。