第一章：PLC概述与选型基础
各位同学，大家好。我是你们这门课的老朋友。今天咱们聊聊PLC的选型基础。说实话，我干这行快二十年了，见过太多因为选型不当导致的“惨案”。有的项目，PLC买回来发现点数不够，只能外挂扩展模块，机柜乱得像蜘蛛网。有的呢，通信协议不匹配，折腾了三天才连上变频器。所以，第一章咱们把地基打牢。
1.1 什么是PLC？
PLC，全称是可编程逻辑控制器。说白了，它就是工业现场的一台“小电脑”。专门用来控制机器和产线的。你想想看，一个自动化产线，几十个传感器、几十个电机、气缸，谁在背后指挥它们协同工作？就是PLC。
我个人习惯把PLC理解成一个“三明治”：
- 输入层：接收按钮、传感器、开关的信号。
- 逻辑层：CPU根据你写的程序做判断。
- 输出层：驱动继电器、接触器、电磁阀去干活。
嗯，这里要注意：PLC和普通的单片机不一样。它天生就是为工业环境设计的。抗干扰、耐高温、能连续运行几年不关机。我在项目现场见过一台西门子S7-200，在粉尘极大的水泥厂跑了8年，愣是没坏。这就是PLC的可靠性。
1.2 PLC的发展历史
PLC的历史其实不长。1968年，美国通用汽车公司（GM）提出了需求：能不能搞一个设备，代替那些复杂的继电器控制柜？于是，1969年，第一台PLC诞生了，叫Modicon 084。
我刚开始学PLC时，老师傅跟我说过一句话：“PLC的发展史，就是一部从‘硬接线’到‘软逻辑’的进化史。” 我深以为然。
| 年代 | 特点 | 代表产品 |
|---|---|---|
| 1969-1975 | 替代继电器，功能单一 | Modicon 084 |
| 1976-1990 | 引入微处理器，增加通信 | 西门子S5系列 |
| 1991-2010 | 模块化、网络化、小型化 | 三菱FX系列、西门子S7-200 |
| 2010至今 | 集成运动控制、物联网、AI | 西门子S7-1200/1500、欧姆龙NJ |
1.3 PLC的分类
PLC按规模分，一般有三类：小型、中型、大型。怎么区分？看I/O点数。
- 小型PLC：I/O点数在256点以内。比如西门子S7-200 SMART、三菱FX3U。适合单机设备、小型产线。
- 中型PLC：I/O点数在256到2048点之间。比如西门子S7-1200、欧姆龙CP1H。适合多工位、中等规模系统。
- 大型PLC：I/O点数超过2048点。比如西门子S7-1500、罗克韦尔ControlLogix。适合大型产线、DCS系统。
为什么会这样分类？因为点数越多，CPU的运算能力、内存、通信带宽都要跟上。你想想看，一个大型PLC要同时处理几千个信号，扫描周期还得控制在10ms以内，这对CPU是很大的考验。
1.4 主流品牌对比
目前市面上主流的PLC品牌，我总结为“四大天王”：西门子、三菱、欧姆龙、罗克韦尔。每个品牌都有自己的“脾气”。
| 品牌 | 优势 | 劣势 | 适合场景 |
|---|---|---|---|
| 西门子 | 生态完善，通信强大，TIA Portal集成度高 | 价格偏高，学习曲线陡峭 | 中大型项目、汽车、制药 |
| 三菱 | 性价比高，指令丰富，运动控制强 | 软件界面老旧，网络功能一般 | 中小型设备、包装、电子 |
| 欧姆龙 | 编程灵活，通信协议开放，NJ系列性能强 | 小型PLC性价比不如三菱 | 中型系统、物流、食品 |
| 罗克韦尔 | 稳定性极高，北美市场占有率第一 | 价格昂贵，软件授权费高 | 大型项目、石油、化工 |
我个人习惯是：如果项目预算充足，且甲方指定用欧美品牌，我首选西门子。如果项目是单机设备，追求性价比，我选三菱。嗯，这里有个小技巧：如果你做出口设备，去欧洲就用西门子，去日本就用三菱或欧姆龙，去美国就用罗克韦尔。这样售后维护会方便很多。
1.5 选型核心指标
选型不是拍脑袋决定的。我总结了三个核心指标，你照着这个思路去选，基本不会出错。
1.5.1 I/O点数
这是最基础的。先统计你需要的输入信号（按钮、传感器、限位开关）和输出信号（继电器、电磁阀、指示灯）的数量。然后乘以1.2到1.3的系数。为什么要留余量？因为现场调试时，甲方经常会说：“这里再加一个传感器。” 你如果没有预留，就只能加扩展模块，既费钱又占空间。
1.5.2 扫描周期
扫描周期就是PLC执行一遍程序的时间。单位是ms。对于普通逻辑控制，10ms-20ms就够了。但如果涉及高速计数、运动控制、PID调节，扫描周期必须控制在5ms以内。我记得有一次做伺服定位项目，用的PLC扫描周期是20ms，结果伺服电机定位误差达到了2mm。后来换了扫描周期1ms的PLC，问题才解决。
1.5.3 通信协议
现在的PLC，通信能力比点数还重要。常见的协议有：Modbus RTU、Modbus TCP、Profinet、EtherCAT、CC-Link等。选型时，一定要确认你的上位机、变频器、伺服驱动器支持什么协议。我曾经犯过一个错误：选了一台只支持Modbus RTU的PLC，结果变频器只支持Profinet。最后只能加一个协议转换器，不仅多花了钱，还多了个故障点。
1.6 总结
好了，第一章的内容就到这里。总结一下：
- PLC是工业控制的核心，选型要慎重。
- 小型、中型、大型，按点数分，留余量。
- 四大品牌各有千秋，根据项目需求选。
- 核心指标：I/O点数、扫描周期、通信协议。
下一章，咱们开始讲PLC的硬件结构。我会带你看清楚CPU、电源、I/O模块到底是怎么工作的。到时候见。