传统的生产机械自动控制装置—继电器控制系统的优点是：结构简单、价格低廉、容易操作；缺点是：体积庞大、工作寿命短、生产周期长、接线复杂、故障率高、可靠性及灵活性差；比较适用于工作模式固定，控制逻辑简单等工业应用场合。
传统的继电器控制系统已无法满足客户的需求，所以迫切需要寻找一种新的控制方式，因此PLC产生。随着PLC的普及和完善，以及PLC本身所具有的高可靠性、易编程修改的特点，在自动控制系统中的应用取得了良好的效果，可实现逻辑控制、定时控制、计数控制与顺序控制。
本节以西门子公司新一代的模块化小型PLCS7-1200为主要研究对象，S7-1200是西门子公司推出的一款PLC，主要面向简单而高精度的自动化任务。S7-1200充分满足中小型自动化的系统需求。在研发过程中充分考虑了系统、控制器、人机界面和软件的无缝整合和高效协调的需求。
PLC工作原理中主要是运用了扫描技术。PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户的控制要求，编制好程序并存于用户存储器中，按指令步序号（或地量号）做周期性循环扫描，如无跳转指令，从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束，然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。PLC的一个扫描周期必须经过输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。
（1）输入采样。首先以扫描方式按顺序读入所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据，并将其写入对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。
（2）程序执行。按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中的所有内容随着程序的执行而改变。
（3）输出刷新。当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。
S7-1200主要由CPU模块、信号板、信号模块、通信模块和编程软件组成，各种模块安装在标准DIN导轨上。S7-1200的硬件组成具有高度的灵活性，用户可以根据自身需求确定PLC结构，系统扩展性强。下面主要介绍CPU模块、信号模块、通信模块。
1.CPU模块
S7-1200的CPU模块（见图3-12）将微处理器、电源、数字量输入输出电路、模拟量输入输出电路PROFINET以太网接口、高速运动控制功能组合到一个设计紧凑的外壳中。每块CPU内可以安装块信号板（见图3-13）,安装以后不会改变CPU的外形和体积。
S7-1200集成的PROFINET接口用于与编程计算机、人机界面HMI、其他PLC或设备通信。此外它还通过开放的以太网协议支持与第三方设备的通信。
S7-1200现在有5种型号的CPU模块，本节主要选用CPU1214C。每种CPU有3种具有电源电压和输入、输出电压的版本（见表3-7）。
CPU1214CDC/DC/DC的接线如3-14所示，其电源电压、输入回路电压和输出回路电压均为DC24V电源。
2.信号模块
输入（Input）模块和输出（Output）模块简称为I/O模块，数字量（又称为开关量）输入（DZ）模块和数字量输出（DQ）模块、模拟量输入（AI）模块和模拟量输出
（AQ）模块统称为信号模块（SignalModule，SM）。
输入模块用来接收和采集输入信号，数字量输入模块用来接收从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等数字量输入信号。模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流、
电压信号，或直接接收热电阻、热电偶提供的温度信号。
数字量输出模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备，模拟量输出模块用来控制电动调节阀、变频器等执行器。
CPU模块内部的工作电压一般是DC5V，而PLC的外部输入/输出信号电压一般较高，如DC24V或AC220V。从外部引入的尖峰电压和干扰噪声可能损坏CPU中的元器件，或使PLC不能正常工作。在信号模块中，用光耦合器、光敏晶闸管、小型继电器等器件来隔离PLC的内部电路和外部的输入、输出电路。信号模块除了传递信号外，还有电平转换与隔离作用。
3.通信模块
通信模块安装在CPU模块的左边，最多可以添加3个通信模块，可以使用点对点通信模块、PROFIBUS通信模块、工业远程通信模块、AS-i接口通信模块和IO-Link通信
模块。S7-1200设计安装和现场接线的注意事项如下。
（1）使用正确的导线，采用1.50mm2~0.50mm2的导线。
（2）尽量使用短导线（最长500m屏蔽线或300m非屏蔽线），导线要尽量成对使用，用一根中性或公共导线与一根热线或信号线相配对。
（3）将交流线和高能量快速开关的直流线与低能量的信号线隔开。
（4）针对闪电式浪涌，安装合适的浪涌抑制设备。
（5）外部电源不要与DC输出点并联用作输出负载，这可能导致反向电流冲击输出，除非在安装时使用二极管或其他隔离栅。使用隔离电路时的接地与电路参考点应遵循以下几点。
（1）为每一个安装电路选一个合适的参考（0V）。
（2）隔离元件用于防止安装中不期望电流产生。应考虑到哪些地方有隔离元件，
哪些地方没有，同时要考虑相关电源之间的隔离及其他设备的隔离等。
（3）选择一个接地参考点。
（4）在现场接地时，一定要注意接地的安全性，并且要正确操作隔离保护设备。
