2、PLC选型基础：PLC工作原理、主流品牌对比、I/O点数估算
好，咱们进入正题。PLC选型这事儿，说难不难，说简单也不简单。很多新手上来就问“哪个牌子好”，其实这是个伪命题。你得先搞清楚PLC到底是怎么工作的，再谈选型。
2.1 PLC工作原理：别被“扫描周期”吓到
PLC说白了就是个“傻大个”——它只会不停地重复做三件事：读输入、跑程序、写输出。这就是所谓的“循环扫描”。
我刚开始接触PLC时，总觉得这东西很神秘。后来拆开一台老旧的西门子S5，发现里面就是个单片机加一堆光耦。嗯，原理其实很简单。
扫描周期的三个阶段：
- 输入采样阶段：PLC一次性读取所有输入点的状态（比如按钮按没按、传感器通没通），存到“输入映像区”。
- 程序执行阶段：CPU从上到下、从左到右执行用户程序，结果存到“输出映像区”。
- 输出刷新阶段：把输出映像区的数据一次性送到物理输出端口（比如继电器、晶体管）。
这里有个坑——输入信号的变化，只有在下一个扫描周期才能被读到。我曾在项目中遇到过一台包装机，传感器信号只有10ms，而PLC扫描周期是20ms，结果信号死活读不到。后来换了高速输入模块才解决。
我的经验：一般逻辑控制，扫描周期10-50ms完全够用。但如果你要做高速计数、脉冲捕捉，就得考虑PLC的“最小脉冲宽度”参数。三菱FX系列一般能做到5μs，西门子S7-1200能做到1μs。
2.2 主流品牌对比：西门子、三菱、欧姆龙
这三个品牌，基本占了国内PLC市场的七成以上。我三个都用过，说说我的真实感受。
| 对比项 | 西门子 | 三菱 | 欧姆龙 |
|---|---|---|---|
| 编程软件 | TIA Portal（博途） | GX Works2/3 | CX-Programmer / Sysmac Studio |
| 编程语言 | LAD、FBD、SCL、ST、GRAPH | LAD、FBD、ST、SFC | LAD、FBD、ST、SFC |
| 通信协议 | Profinet、Profibus、MPI | CC-Link、MELSECNET | EtherCAT、EtherNet/IP |
| 强项领域 | 大型系统、过程控制、运动控制 | 中小型设备、定位控制、性价比高 | 中小型设备、温度控制、高速处理 |
| 价格定位 | 中高端 | 中低端 | 中端 |
| 学习曲线 | 陡峭（博途太庞大了） | 平缓（上手快） | 中等 |
我个人习惯这样选：
- 如果项目是大型系统（比如汽车生产线、化工装置），闭眼选西门子。S7-1500的稳定性确实没话说，博途虽然大，但功能集成度高。
- 如果是单机设备（比如包装机、注塑机），三菱FX系列性价比最高。我做过一个项目，用FX3U控制四轴伺服，成本比西门子S7-1200低了30%。
- 如果是温度控制或高速处理（比如热处理炉、电子装配线），欧姆龙CP系列或NJ系列很合适。它的PID指令和高速计数器性能很出色。
避坑指南：我曾经在一个项目中，客户指定用三菱，但现场有Profinet通信需求。结果三菱FX系列不支持Profinet，只能加网关，增加了成本和故障点。所以选型前，一定要先确认通信协议是否匹配。
2.3 I/O点数估算：别多也别少
I/O点数估算，说白了就是数清楚你的设备需要多少个输入和输出。我见过太多人在这上面翻车——要么点数不够，后期加扩展模块；要么点数太多，浪费钱。
估算步骤：
- 列出所有输入设备：按钮、选择开关、限位开关、光电传感器、接近开关、编码器（注意：编码器可能需要高速计数模块）。
- 列出所有输出设备：接触器、继电器、电磁阀、指示灯、伺服驱动器、变频器。
- 分类统计：数字量输入（DI）、数字量输出（DO）、模拟量输入（AI）、模拟量输出（AO）。
- 预留余量：一般预留15%-20%的备用点，用于后期维护或功能扩展。
举个例子：一台简单的传送带分拣机
- DI：启动按钮×1、停止按钮×1、急停×1、光电传感器×3、限位开关×2 → 共8点
- DO：电机接触器×1、电磁阀×3、指示灯×2 → 共6点
- AI：无（如果加变频器调速，可能需要1路模拟量输出）
- AO：无
总点数：8+6=14点。预留20% → 14×1.2≈17点。所以选一个20点左右的PLC（比如三菱FX3U-16MT，再加一个扩展模块）就够用了。
这里有个细节：模拟量输入输出，一个通道就算一个点。比如一个4-20mA的温度变送器，占用1个AI点。但有些PLC的模拟量模块是4通道或8通道的，你得按通道数算。
我的习惯：选型时，我会把I/O点数估算表做成Excel，列清楚每个设备的信号类型、电压等级、是否需要隔离。这样采购时不会漏东西。另外，千万别忘了急停按钮——它必须直接切断主回路电源，不能只靠PLC程序控制。
2.4 选型总结：三个核心原则
好了，说了这么多，最后总结三条我自己的选型原则：
- 够用就好：别追求高配。一个简单的传送带控制，用S7-1500就是杀鸡用牛刀。FX3U或CP1H完全够用。
- 通信先行：先确定上位机用什么协议（Profinet、EtherCAT、Modbus TCP？），再选PLC。否则后期加网关很麻烦。
- 留有余量：I/O点数、程序容量、通信接口，都留20%的余量。我见过一个项目，客户为了省200块钱，选了刚好够点数的PLC，结果后来加了一个传感器，只能换整台PLC，亏大了。
下一章，咱们聊聊PLC的硬件结构——CPU模块、电源模块、I/O模块、通信模块，到底该怎么搭？