输入/输出以开关量为主的自动化控制系统或者装置中。当前的PLC不仅能对开关量能有效地进行控制，而且对模拟量的处理能力也非常强，可以完成复杂的自动控制任务。
在确定控制对象和控制范围之后，就要开始PLC的选型。PLC的选择主要包括PLC容量的选择与确定、PLC外设的选择与确定、PLC生产厂家的选择与确定3个方面。 1. PLC容量的选择与确定。 PLC容量的选择，首先要对控制任务进行更加详细分析，把所有的I/O点找出来，包括开关量I/O和模拟量I/O以及这些I/O点的性质。I/O点的性质主要是指它们是直流信号还是交流信号，它们的电源电压，以及输出是继电器、电磁阀，还是直流24V的指示灯，则最后选用的PLC的输出点数可能大于实际点数。因此PLC的输出点一般是几个组成一组共用一个公共端，这一组输出只能有一种电源的种类和等级。这样就有可能造成输出点数的浪费，增加了生产成本。因此在设计中要尽量避免这种情况的出现。一般情况下，输出为继电器的PLC使用的最多，但是对于要求高速输出的情况，就要使用无触点的晶体管输出的PLC。分析与了解了这么多之后，就可以确定PLC的容量了，确定该使用多少点和I/O类型的PLC。
2. PLC外设的选择与确定。
PLC外设的选择也是在控制系统任务详细分析之后，根据实际的需要，选择与所使用的PLC相应的配套模块。 3. PLC生产厂家的选择与确定。PLC生产厂家的选择与确定主要考虑以下几个方面。
1）功能方面：所有的PLC一般都具有常规的功能，但对某些特殊要求，就要知道所选用的PLC是否有能力完成控制任务，比如，对PLC的通信能力的要求，对PLC运算速度的要求，对PLC程序存储空间的要求等。这就要求用户对市场上流行的PLC品种有一个比较详细的了解，以便做出正确的选择。
2）价格方面：不同厂家的PLC产品价格相差会很大，有些功能类似、质量相当、容量相当的PLC，其价格却相差40%以上。使用PLC作控制系统的开发与应用，必须考虑到生产成本的问题，必须要考虑PLC的价格。
3）设计个人的实际情况：PLC控制系统过程中的设计人员的个人喜好必然也会影响到PLC厂家的选择问题，比如设计人员一直以来对西门子S7-200系列产品比较熟悉，也做过相关的不少开发与应用，那么在相同的性能、相同的要求、相当的价格的情况下，就会首先考虑西门子S7-200系列PLC。
3.4 电路设计
PLC控制系统的硬件设计主要有PLC及外围线路的设计、电气线路的设计和系统抗干扰设计等。在选定了PLC以及其扩展模块与分配好I/O地址后，硬件设计主要包括以下几个方面的内容。 1. 电气控制系统原理图的设计
电气控制原理图的设计包括主电路的设计和控制电路的设计。主电路一般是指强电中的主干电路设计。而控制电路主要是指PLC控制部分的设计，包括PLC的I/O接线、自动部分接线、手动部分接线等。
一般地，电气控制系统原理图中还应该标注器件代号，或者附上安装图、端子接
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线图等，以便控制柜的设计。 2. 电气控制元、器件的选择
电气控制元器件的选择主要是指根据控制系统的需要，合理地选择开关按钮、传感器、保护电气、接触器、指示灯和电磁阀等PLC的辅助外部元器件。 合理地选择元、器件对整个控制系统的可靠性与实用性起到了很好的作用，由其是在工业设备的应用中，体现的更加鲜明。 3. 控制柜的设计
设计控制柜的主要依据是电气控制原理图及相关的元、器件，还必须要考虑到控制现场的实际情况，以经济又实用的思想来设计，考虑相关的结构技巧。若有发热大的硬件位于控制柜中，必须考虑控制柜的散热与通风情况。在抗干扰设计中，要考虑控制柜的隔离、防尘及电磁辐射的问题。
3.5系统硬件图设计
在完成了电器电路设计后，必须通过计算机辅助设计，将设计的详细原理用图形化的形式定量地表现出来，这就需要有硬件电路图的计算机辅助设计工具。常用于电器控制线路图设计的辅助工具有Auto CAD、Vis io、ECAD等。
系统硬件构成示意图如图5所示
Q0.0SK1SK2SK3SK4SB1SB2I0.0Q0.1I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5COM24VQ0.6ACKV1KV2KV3PLCQ0.2Q0.3Q0.4Q0.5KV4KM1HL1HL2L220V
其中Auto CAD与ECAD常用于中型电气线路的辅助设计，而Vis io是微软
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开发的专门用于各个领域图形设计的软件，能很好地与Word等文字处理软件兼容，非常适合于中、小型电气控制原理图的设计，并且简单易学，能够在短时间内掌握使用要领，这为硬件电路图的设计提够了很大的方便。
PLC种类繁多，但其组成结构和基本原理基本相同。用PLC实施控制，其实质是按控制功能要求，通过程序按一定算法进行输入/输出变换，并将这个变换给以物理实现并应用于工业现场。PLC专为工业现场应用而设计，采用了典型的计算机结构，它主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入/输出接口电路等组成。PLC的结构框图如图6所示。
图 6 PLC结构示意图
1. 中央处理器（CPU）
中央处理单元一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片内。CPU通过数据总线、地址总线和控制总线与存储单元、输入/输出接口电路相连接。
与一般计算机一样，CPU是PLC的核心，它按PLC中系统程序赋予的功能控制PLC有条不紊地进行工作。用户程序和数据事先存入存储器中，当PLC处于运行方式时，CPU按循环扫描方式执行用户程序。
CPU的主要任务是控制用户程序和数据的接受与存储；用扫描的方式通过I/O接口接收现场信号的状态或数据，并存入输入映像寄存器或数据存储器中；诊断
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PLC内部的工作故障和编程中的语法错误等；PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，经过命令解释后，按指令规定的任务进行数据传输、逻辑或算数运算等；根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映像寄存器中的内容、在经输出部分实现输出控制、指标打印和数据通信等功能。 不同型号的PLC其CPU芯片是不同的，又采用通用CPU芯片的，有使用厂家自行设计的专用CPU芯片的。CPU芯片的性能关系到PLC处理控制信号的能力与速度，CPU位数越高，系统处理的信息量越大，运算速度也越快。PLC的功能CPU芯片技术的发展而提高和增强。现在大多数PLC都采用32位CPU，所以，即使是小型的PLC，其性能也不一定比过去大中型的PLC差。
2.存储器
PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分。系统存储器用来存放由PLC生产厂家编写的系统程序，并固化在ROM内，用户不能更改。它使PLC具有基本的功能，能够完成PLC设计者规定的各项工作。
用户存储器包括用户程序存储器和用户数据存储器两部分。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务用规定的PLC编程语言编写的应用程序。用户程序存储器根据所选用的存储器单元类型的不同，可以是RAM、EPROM或EEPROM存储器，其内容可由用户任意更改。用户数据存储器可以用来存放用户程序中所使用器件的ON/OFF状态和数值、数据等，用户存储器的大小关系到用户程序容量的大小，是反映PLC性能的重要指标之一。而PLC使用的存储器类型有三种：ROM（只读存储器）、RAM（随机存取存储器）和EEPROM（可电擦出可编程的只读存储器）。
3. 输入/输出单元
PLC的输入和输出信号类型可以是开关量、模拟量。输入/输出接口单元包含两部分：一部分是与被控设备相连接的接口电路，另一部分是输入和输出的映像寄存器。
输入单元接受来自用户设备的各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其他一些传感器的信号。外部接口电路将这些信号转换成CPU能够识别和处理的信号，并存到输入映像寄存器。运行时CPU从输入映像寄存器读取输入信息并结合其他元器件最新的信息，按照用户程序进行计算，将有关输出的最新计算结果放到输出映像寄存器。输出映像寄存器由输出点相对应的触发器组成，输出接口电路将由弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器、指示灯等被控设备的执行元件。
4. 电源部分
PLC一般使用220V的交流电源或24V直流电源，内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电路提供5V、-12V/+12V、24V等直流电源，整体式的小型PLC还提供一定容量的直流24V电源，供外部有源传感器使用。PLC所采用的看管电源输入电压范围宽、体积小、效率高、抗干扰能力强。
电源不见的位置形式可有多种，对于整体式结构的PLC，通常电源封装到机壳内部；对于模块式PLC，则多采用单独的电源模块。
5. 编程设备
过去的编程设备一般是编程器，其功能仅限于用户程序读写和调试。读写程序智
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能使用最不直观的语句表语言，屏幕显示也只有2～3行，各种信息用一些特定的代码表示，操作繁琐不便。现在PLC生产厂家不再提供编程器，取而代之的是给用户配置在PC上运行的基于Windows的编程软件。使用编程软件可以在屏幕上直接生成和编辑梯形图、语句表、功能快图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的相互转换，程序被编译后下载到PLC，也可以将PLC中的程序上传到计算机。程序可
以保存和打印，通过网络，还可以实现远程编程和传送。更方便的是编程软件的实时调试功能非常强大，不仅能监视PLC运行过程中的各种参数和程序执行情况，还能惊醒智能化的故障诊断。
3.6控制系统的软件设计
S7-200的程序结构有两种，即线性结构和分块结构。在程序设计中叫线性程序和分块程序设计。
1) 线性程序设计
线性程序设计就是把工程中需要的控制的任务按照工艺要求书写在主程序中。线性程序设计结构简单，分析起来一目了然。这种结构适用于编写一些规模较小、运行过程比较简单的控制程序。对于一些控制规模较大、运行过程比较复杂的控制程序，特别对于分支较多的控制程序，则不宜选用这种结构。
2) 分块程序设计
分块结构的程序是根据工程的特点，把一个复杂的控制分成多个比较简单的，规模较小的控制任务。可以把这些控制任务分配给一个个子程序块。在子程序中编制具体任务的控制程序，最后由主程序调用的方式把整个控制程序统管起来。分块程序有更大的灵活性，适用于比较复杂、规模较大的控制工程的程序设计。由于具体任务的控制程序分配在各自的子程序中编制，而具体任务的控制程序相对来说都比较简单，用比较简单的线性程序就能够实现，因而可以使程序的编制相对容易。而且，如果觉得用一个线性程序编制具体任务的控制程序还有困难时，可以在编制具体任务控制程序时，再一次使用分块结构编程，因而使编程简单容易。令外，分块程序也给程序的调试带来方便。由于程序是分块的，调试程序也可以分块进行，等局部程序调制完之后，在总体合成，可以看出，分块结构便于调试。当工艺发生变化时，只需要修改变化部位的程序。分块结构的应用最广泛。 在了解了PLC程序结构之后，就要具体地编制程序了。 梯形图法是用梯形图语言去编制PLC程序。这是一种模仿继电器控制系统的编程方法。其图形甚至元件名称都与继电器控制电路十分相近。这种方法很容易地就可以把原继电器控制电路移植成PLC的梯形图语言。这对于熟悉继电器控制的人来说，是最方便的一种编程语言，因此软件采用最基本的功能指令：梯形图 根据加热反应炉对电气控制系统的要求，本设计控制系统包括手动在内的共6个输入信号：下液面检测信号SK1，上液面检测信号SK3，分别输入PLC接点I0.0,I0.2,温度变送器SK2接PLC接点I0.1,压力变送器输入信号SK4接PLC输入接点I0.3；SB1,SB2分别为自动手动切换按钮，接PLC输入接点I0.4,I0.5。PLC的7个输出信号Q0.0-Q0.6分别控制四个电磁阀KV1-KV4，一个加热炉电源接触器KM1的两个信号灯HL1,HL2。根据系统的电气逻辑及I/O资源分配，本系
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