PLC（可编程逻辑控制器）系统的架构设计是自动化控制系统的核心，其结构可分为硬件架构和软件架构两部分，具体如下：

一、硬件架构

核心处理单元（CPU）

类似于计算机的大脑，负责执行用户程序和控制逻辑。例如S7-1200采用工业级微处理器，S7-1500系列适用于中大型系统。

输入/输出模块（I/O模块）

数字量输入（DI）：

采集开关信号（开/关两种状态）。

数字量输出（DO）：控制设备通断（如电机、指示灯）。

模拟量输入（AI）：采集连续信号（如温度、压力）。

模拟量输出（AO）：输出控制信号（如变频器控制）。

存储器结构

系统存储器：

存放定时器、计数器等系统资源。

输入映像区（I）：暂存输入信号副本。

输出映像区（Q）：暂存输出指令副本。

数据块区（DB）：存储用户数据（需注意数据类型匹配）。

通信接口与扩展模块

通信接口：

连接编程器、上位机等设备（如PROFINET、PROFIBUS-DP）。

扩展模块：当I/O需求超出内置模块时使用（如数字量IO、模拟量IO、通信模块）。

二、软件架构

实时操作系统（RTOS）

保证控制指令的及时执行，具有固定扫描周期、中断响应机制和任务优先级管理功能。

程序执行流程

输入采样：

周期性读取输入信号并存储到输入映像区。

程序执行：CPU根据输入映像区数据执行逻辑运算。

输出刷新：将处理结果写入输出映像区并驱动硬件设备。

数据块与存储管理

系统区（S）：

存放配置参数。

输入/输出区（I/Q）：分别存储输入输出信号的副本。

数据块区（DB）：用户自定义数据存储区域。

三、系统架构优化要点

硬件选型：

根据应用规模选择CPU（如S7-1200适合小型，S7-1500适合中大型）。

模块布局：

预留30%I/O和通讯负载余量，避免扩展时资源不足。

通信设计：

优先使用PROFINET等高可靠性协议，确保抗干扰能力。

通过以上架构设计，PLC系统可实现高效、稳定的工业控制，满足不同场景的自动化需求。