传统的工业控制系统：继电器-接触器 PLC（programmable logic controller）
PLC特点：
1、plc可靠性高（软件代替复杂线路、抗干扰的CPU、电源采用多级滤波并用集成稳压块稳压、IO采用光电隔离技术）
2、丰富IO口（交流、直流、开关量、模拟量、电压、电流、脉冲、电位、强电、弱电都有相应的IO模块和工业现场的设备）
3、模块化结构（plc辅助触点不受次数的限制，只需考虑输入、输出点个数即可）
4、编程简单（梯形图）、安装简单、设计施工周期短
PLC工作方式：采用循环扫描的工作方式其输入/输出存在响应滞后
PLC基本组成：*处理单元（大型的多采用冗余系统或三CPU表决式系统）、存储器、输入/输出接口（现场常用输入接口：按钮开关、行程开关、接触器的触点、传感器输出的开关量或模拟量（DAC后输入进plc）输入一般接光电耦合电路和微电脑输入接口电路（输入数据寄存器、选通电路、中断请求电路） 现场常用输出：电磁阀、接触器、继电器、信号灯、电动机等 其电路组成和输入相近：输出接口电路和功率驱动电路（继电器方式输出、晶闸管方式输出、晶体管方式输出）） 4、电源 5、底板和机架 6、PLC的外部设备（编程设备（RS232、RS422）、监控设备、存储设备、输入/输出设备） 7、PLC的通信网络（各厂家均在向标准通信协议靠拢）
PLC编程语言：因为厂家和机型不同，如今还没有一个标准的编程语言
1、梯形图编程语言：只用动合和动断两种触电、最左边是其实母线每一个逻辑行必须从其实母线开始画起、顺序为从左到右、从上到下控制器的执行顺序就是这个、梯形图语言中的触电可以任意串联和并联、注意输出继电器只可以并联不能串联（！）、程序结束应有结束符（一般用END）
2、指令语句编程语言：不带CRT的小型机对PLC进行编程时使用，类似于汇编语言
3、功能块图编程语言：以逻辑功能符号组成功能块表达命令的图形语言
PLC性能指标：
1、输入/输出点数（IO点数）：包括主机点数和最大扩展点数
2、存储容量：（PLC中程序按照“步”来存放，一个指令往往不止一步，一“步”占一个地址单元，一个地址单元占两个自己（16位CPU）比如一个内存容量为1000步的PLC，内存为2KB） 一定要注意，“内存容量”指的是实际用户的程序容量，不包括系统程序存储器的容量
3、扫描速度：一般指执行一步指令的时间（微秒/步）
4、指令条数：指令种类越多，软件功能越强
5、内部寄存器：存放变量状态、中间结果和数据。另外：许多辅助寄存器提供用户特殊功能以简化整个系统的设计。
6、功能模块：（常用）A/D D/A转换模块、高速计数模块、位置控制模块、速度控制模块、轴定位模块、温度控制模块、远程通信模块、高级语言编辑模块（？）、各种物理量转换模块
PLC基本工作原理：
1、工作方式：
重点提示：传统的继电器控制是并行处理的，即某些梯级同时满足导通条件时继电器线圈会同时通电。而PLC采用“循环扫描”的工作方式，工作在串行状态，这就是两者的区别。
解决方案：为了使PLC的响应和传统继电器的响应速度相近，一般使得PLC扫描用户程序的时间小于100ms（因为传统继电器的动作时间一般在100ms以上）
扫描周期：自诊断、通信、输入处理（扫描方式按顺序从输入锁存器中读取所有的输入、端子的状态或数据并将其存入内存中的专门暂缓区，之后进入程序执行阶段。注：程序执行时输入端状态的任何变化，输入映像区都不会改变，只能在下一扫描周期改变）、用户程序执行、输出处理（同输入处理，此时将输出状态映像区的内容全部一次输出到锁存器，并通过一定的方式输出）
2、扫描周期：
T=（读入一点时间*输入点数）+（运算速度*程序步数）+（输出一点时间*输出点数）+监视服务时间
一般工业中用到的PLC大约为10ms，对于一般的开关量控制系统是完全允许的，而且还会抗干扰（工业现场中的干扰多是脉冲型的，时间短）
PLC内部资源分配（CPM1A为例）：内部继电器区（IR）、特殊辅助继电器区（SR）、暂存继电器区（TR）、保持继电器区（HR）、辅助记忆继电器区（AR）、链接继电器区（LR）、定时器/计时器区（TC）、系统设定区（DM）。（？个人理解为PLC中的继电器相当于别的控制器中的寄存器，因为从特殊辅助继电器区可以推得，西门子-200的PLC中SM继电器是系统的某些标志）
以西门子为例：
一、硬件系统
基本组成：
1、主机单元：本身是一个完整的系统。
2、扩展单元：扩展各种IO（数量、性质或功能、供电电压等）
3、特殊功能模块：需要特殊功能的模块（运动控制模块、特殊通信模块）
4、相关设备：编程设备、人机操作界面、网络设备等
5、软件：管理和使用设备而开发的相对应的程序，对于S7-200 来说有：编程软件STEP7-Micro/WIN和HMI人机界面的组态编程软件ProTool、WinCC flexible。
主机结构及性能特点：
1、主机模块：
1-1：CPU221：6输入/4输出，无扩展能力，有一定的高速计数和通信功能。
1-2：CPU222：8输入/6输出，最多扩展两个模块。
1-3：CPU224：14输入/10输出，最多可扩展7个模块，有内置时钟，有更强的模拟 量和高速 计数的能力
1-4：CPU224XP：cpu224的增强版，在主机上增加了2输入/1输出的模拟量单元和 一个通信 口，适合在有少量模拟量信号的系统中使用。
1-5：CPU226:24输入/16输出，数据存储达到10KB，有2个通信口。
2、CPU模块技术规范:
2-1:供电电压：24VDC 或者 220VAC
2-2：输出方式：晶体管（DC） 或者 继电器（DC/AC）
2-3：集成电源：主机集成24VDC 可以直接用于传感器和执行机构的供电。
2-4：高速计数：可以用普通端子捕捉比CPU扫描周期更快的脉冲信号，进行高速 计数最大可达200kHz（CPU224XP）
2-5：脉冲输出：2路最大可达100kHz（CPU224XP）的高频脉冲输出，可以驱动步 进电机或者伺服电机实现准确定位。
2-6：集成模拟电位器：用模块上的电位器改变对应的特殊寄存器中的数值（如定 时器/计数器等过程量参数）
2-7：实时时钟：对信息加注时间标记，记录机器运行时间或对过程进行时间控制
3、存储系统：
3-1:保持型数据存储器
3-2：永久存储器：存储次数有限（小于100万次），虽然可永久存储，但不用于用户程序把数据写入。
3-3：存储卡：可选件，移动的存储卡，可存储：用户程序、数据块、系统块、强制设定值、配方和数据归档，文档文件等。
I/O的扩展及功能的扩展：
原因：io点数不够用或需要进行特殊功能的控制。
类型：IO点数的扩展/功能的扩展
1、IO扩展模块：
1-1：输入扩展模块EM221：三种：8点DC、16点DC、8点AC
1-2：输出扩展模块EM222：五种：8点DC、4点DC（5A）、8点AC、8点继电器、4点继电器（10A）
1-3：输入/输出混合扩展模块EM223：八种：4点（8点、16点、32点）DC输入/4点（8点、16点、32点）DC输出、4点（8点、16点、32点）DC输入/4点（8点、16点、32点）继电器输出
1-4：模拟量输入扩展模块EM231：六种：4路（8路）AI、2路（4路）热电阻输入、4路（8路）热电偶输入
1-5：模拟量输出扩展模块EM232：两种：2路AO、4路AO
1-6：模拟量输入/输出扩展模块EM235：一种：4路AI/1路AO（占用2路输出地址）？
2、特殊功能扩展模块
2-1：调制解调器模块EM241
2-2：定位模块EM253：用于高精度的运动控制系统
2-3：PROFIBUS-DP模块EM277
2-4：以太网模块CP243-1
2-5：以太网模块CP243-1 IT
2-6：AS-i接口模块CP243-2
2-7：SIWAREX MS称重模块
2-8：SINAUT MD720-3 调制解调器
！3、IO点数扩展和编址：
地址空间分配原则：
1、同类型输入或输出点的模块进行顺序编址（一定是同类型的，不同类型的模块之间编址不影响）
2、对于数字量（IO开关量）：输入/输出映像寄存器单位长度为8位（一个字节 半个字）。本模块高位未满8位的，不能分配给IO链中的后续模块，后续同类地址必须重新从一个“连续的字节”开始。
3、对于模拟量（ ）：输入/输出映像寄存器单位长度为32位（两个字 两点 两个通道） 递增方式分配空间，同样的，本模块高位未满的不能分给后续的，后续的必须从新的2个字后的地址开始。
三、内部资源
软元件（软继电器）
定义：用户使用的PLC中的每一个输入/输出、、内部存储单元、定时器、计数器
特点：有其不同的功能，有其固定的地址。
本质：有电子电路、寄存器、存储单元组成（可认为是寄存器，而不是实体的继电器！！？？继电器与映像寄存器的关系？）
1、输入继电器（I）：
有输入电路和输入映像寄存器组成。每个输入继电器都对应一个输入端子。在扫描周期开始，对各输入点采样然后存入映像寄存器。用户程序执行中不再改变。注：外加IO不能超过输入映像寄存器
2、输出继电器（Q）：
有输出电路和输出映像寄存器组成。每个输出端子对应一个输出继电器。用户程序执行时，结果只传送到输出映像寄存器，只在扫描周期的最后阶段“同时”传送到输出锁存器，对输出点进行刷新
3、通用辅助继电器（M）：
相当与“继电器触点控制系统”中的中间继电器，无输入/输出。承担程序设计中的处理逻辑控制任务。
4、特殊继电器（SM）
功能：具有特殊功能 或 存储系统的状态变量、有关的控制参数和信息。
目的：建立PLC与被控对象之间的关系，读取程序运行过程中的设备状态和运算结果信息，利用这些进行一些特殊的控制动作（高速计数、中断）
主要有：
4-1：表示状态：SMB0、SMB1、SMB5
4-2：存储扫描时间：SMW22、SMW26
4-3：存储模拟电位器值：SMB28、SMB29
4-4：用于通信：
SMB2\SMB3\SMB30\SMB130：用于*口通信
SMB86~SMB94\SMB186~SMB194:接收信息控制。
4-5：用于高速计数：SMB36~SMB65\SMB131~SMB165
4-6:用于脉冲输出：SMB66~SMB85\SMB166~SMB185
4-7:用于中断：SMB4\SMB34\SMB35
常用的SMB0和SMB1状态位信息：
SM0.1：始终为ON SM0.1：首次扫描时为ON，常用作初始化脉冲 SM0.2：保持数据丢失时为ON一个扫描周期，可用做错误存储器位 SM0.3：开机进入RUN时为ON一个扫描周期，可在“不断电”情况下代替SM0.1 SM0.4：时钟脉冲：30s闭合/30s断开 SM0.5：时钟脉冲：0.5s闭合/0.5s断开 SM0.6：扫描时钟脉冲：闭合1个扫描周期/断开一个扫描周期 SM0.7：开关放置在RUN时为1，在TERM时为0 常用于*口通信处理中
SM1.0：执行某些指令，结果为0时置位 SM1.1:执行某些指令，结果溢出或非法数值时置位 SM1.2：执行运算指令，结果为负数时置位 SM1.3：试图除以0时置位 SM1.4：执行ATT指令，超出表范围置位 SM1.5：从空表中读数时置位 SM1.6：非BCD数转换成二进制数时置位 SM1.7：ascii码-16进制转换出错时置位
5、变量存储器（V）
存储变量的值（过程控制逻辑操作的中间结果、保存与工序或任务相关的其他数据） 可以是数值，也可以是逻辑值
6、局部变量存储器（L）
存放局部的变量，类似于V （注：全局有效是指可以被任何程序例如主程序、子程序、中断程序 访问） 一般用于作暂时存储器 或 给子程序传递参数 最多的场合是在带参数的子程序调用过程中。
7、顺序控制继电器（S）
又称“状态器”，用于顺序控制或步进控制中，也可作为一般中间继电器。
8、定时器（T）
累计时间增量的内部元件。使用时提前输入时间预设值，定时器输入条件满足时开始计时，从0开始单位增加，达到预设值时，定时器触点动作（虚拟触点相当于时间继电器的触点）
9、计数器（C）
累计脉冲的个数。累计输入脉冲的上升沿次数，达到预设值时触点动作（同为虚拟触点）
10、模拟量输入映像寄存器（AI）/模拟输出量映像寄存器（AQ）
注：编址内容包括“元件名称+数据长度+起始字节的地址”（AIW6 AQW12） 6和12为起始字节。
11、高速计数器（HC）
原理与普通计数器基本相同。累计比主机频率更快的高速脉冲。
12、累加器（AC）
s7-200 PLC提供4个32位累加器 分别为AC0 AC1 AC2 AC3。 目的：用来暂存数据的寄存器。
注：补充点 如 作双字使用 MOVD AC1 VD200 //VB200=.. VB201=.. VB202=.. VB203=..
四、寻址方式
1、数据类型及常数
数据类型：
字符串、布尔型、整形、实形（浮点数）。 实形用32位单精度数来表示
在西门子PLC中区分有无符号：
无符号：字节B(8位)、字W(16位)、双字D（32位）
有符号：字节B（只用于SHRB指令）、INT（16位）、DINT（32位）
常数表示方法：
十进制：十进制数值 1052
十六进制：16#十六进制值 16#8AC6
二进制：2#二进制值 2#1010_0011_1101_0001
ASCII码 ：‘文本’ ‘Show terminals’
浮点数 ：ANSI/IEEE754-1985标准
字符串 ：“文本” “WHY”
2、直接寻址
ATx.y 其中 A(元件名称)、T（数据类型 B W D “缺省为位寻址”）、x（字节地址）、y（字节内的位地址 只有位寻址才有该项）
特殊器件的寻址格式：“不用指出它们的字节地址，而是直接写出其编号”
字节、字、双字的寻址格式（只要记住为“类似大端模式”即可）
字符串的寻址：每个字符以“字节”的形式存储
3、间接寻址：
建立指针，不再详细学习
五、程序结构
三部分：用户程序、数据块、参数块
六、几个基本概念
输出线圈：对于输出继电器Q、中间继电器M等器件就用线圈的方式
指令盒 ：对定时器T、计数器C、大部分的功能指令。
网络块 ：S7-200 PLC中特殊标记 为一个最小的独立的逻辑块。
七：S7-200 PLC 的几个特性
1、定义掉电保护区：定义掉电保持的地址范围（元件包括V M C T），被定义过的区间，停电后保持数据
2、立即读写I/O：可直接访问真正的输入/输出点。不必用映像寄存器
3、设置停止模式下的输出值：为了安全考虑（可设置保持stop前的状态，或设定值传送到输出端）
4、对输入信号增加滤波器：允许为CPU模块上的输入点设置滤波器并定义延迟时间。对模拟量来说：可对每一路选择软件滤波器，滤波值为输入采样值的平均值
5、捕捉窄脉冲：当一个输入点设置了脉冲捕捉功能后，输入点的状态变化就会被锁存并且持续到下一个扫描周期。
6、模拟电位器：值存在特殊寄存器SMB28、SMB29中，不直观，精度低
7、高速IO：高速脉冲计数、高速脉冲输出。