3. PLC硬件选型与I/O分配
压载水系统的PLC选型不是“先买一个PLC再往上接设备”，而是从系统规模、I/O点数、信号类型、控制柜布置和通信对象反推硬件配置。选型一旦偏小，后期增加阀门或传感器就要换CPU或加扩展机架；选型过大则浪费成本并增加柜内布线复杂度。因此本节按“统计I/O→确定模块→核算电源与通信→编制点表与地址”的顺序展开，并给出可直接套用的点表样例。
一、先统计I/O点数与信号类型
压载水系统典型设备包括：压载泵、扫舱泵、海水泵（部分船型）、遥控阀（压载阀、排载阀、消防泵隔离阀等）、流量计、压力变送器、液位开关/液位计、压差变送器、滤器反冲洗阀、UV或电解单元（若为处理系统）、控制柜本地/遥控转换开关、急停按钮、报警输出等。统计时按“数字量输入DI、数字量输出DO、模拟量输入AI、模拟量输出AO”四类分别计数，并预留10%～20%的备用点。
以一个中型散货船压载水系统为例（示例参数，仅用于教学）：遥控阀16台，每台阀需要开到位、关到位2个DI，开/关2个DO，共32DI、32DO；压载泵3台，每台运行反馈、故障反馈、就地/遥控2个DI，启动/停止2个DO，共6DI、6DO；液位开关4个DI；压力变送器4路AI；流量计2路AI（4～20mA）；压差变送器2路AI；控制柜转换开关与急停共4DI；报警蜂鸣器与指示灯2DO。合计约46DI、40DO、8AI。加上15%备用，选型目标约为54DI、46DO、10AI。
二、按规模选择CPU与I/O模块
小型系统（I/O总数小于64点、无复杂通信）可选用一体式小型PLC，如西门子S7-1200 CPU 1214C（集成14DI/10DO/2AI）加1～2块扩展模块；中型系统（I/O在64～256点、需要与上位机、变频器、其他PLC通信）宜选用模块式PLC，如S7-1500或汇川AM系列，CPU带PN/以太网口，I/O通过背板或远程I/O扩展；大型系统（多机舱、多控制站）应采用“主站+分布式I/O”结构，通过PROFINET、Modbus TCP或CANopen把现场I/O箱挂在主站下，减少长距离电缆。
模块选择要与信号类型匹配：DI模块选24VDC漏型/源型要与现场开关接线方式一致；DO模块优先选继电器输出用于阀门和接触器线圈，若动作频繁则选晶体管输出并外加中间继电器；AI模块要区分4～20mA与0～10V，压载水系统变送器多为两线制4～20mA，需模块提供24VDC配电或外供电源；AO模块仅在需要调节阀或变频给定的时候配置。通信模块按对象确定：与变频器、电力管理系统通信常用Modbus RTU/TCP；与船舶监测报警系统通信常用以太网或串口网关。
三、电源与通信的核算
电源核算常被忽略。以24VDC系统为例，需统计CPU、各I/O模块背板电流、现场两线制变送器（每路约20～25mA）、继电器线圈（每只约0.5～1W）、指示灯与蜂鸣器负载。若16台阀的DO均经中间继电器驱动，每只继电器按0.6W计约9.6W，加上变送器8路约4W、模块与CPU约15W，总功率约30W，对应24VDC电流约1.25A；考虑启动涌流与20%余量，选5A电源模块较为稳妥。若现场电磁阀直接由DO驱动，则必须核对DO触点容量与阀线圈浪涌，通常应加中间继电器隔离。
通信方面，若系统需与变频器交换启停与频率给定，可在CPU以太网口下挂Modbus TCP从站，或在RS485口上以Modbus RTU轮询；与船舶监测报警系统对接时，需明确对方协议（常见Modbus TCP或IEC 61162串口语句），并预留独立通信模块或网关，避免与编程口争用。通信地址、波特率、站号应写入点表备注，便于调试时核对。
四、编制I/O点表与地址分配
点表是选型、编程、接线和调试的共同依据，建议至少包含以下字段：序号、设备位号、信号名称、信号类型（DI/DO/AI/AO）、PLC地址、模块槽位、端子号、量程/工程单位、正常状态、备注。地址分配遵循“按模块连续、按设备分组、同类信号集中”的原则：DI从I0.0开始按阀、泵、开关顺序排列；DO从Q0.0开始与DI设备顺序对应，便于程序中同一设备的输入输出成对阅读；AI从IW64起按变送器顺序分配，并在程序中用FC块统一做量程转换。
下面给出点表片段示例（示例参数，仅用于教学）：
| 序号 | 设备位号 | 信号名称 | 类型 | PLC地址 | 槽位/端子 | 量程或状态 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | BV01 | 1#压载阀开到位 | DI | I0.0 | 槽2 / 1 | 1=开到位 |
| 2 | BV01 | 1#压载阀关到位 | DI | I0.1 | 槽2 / 2 | 1=关到位 |
| 3 | BV01 | 1#压载阀开指令 | DO | Q0.0 | 槽4 / 1 | 1=开阀 |
| 4 | BV01 | 1#压载阀关指令 | DO | Q0.1 | 槽4 / 2 | 1=关阀 |
| 5 | P01 | 1#压载泵运行反馈 | DI | I1.0 | 槽2 / 17 | 1=运行 |
| 6 | P01 | 1#压载泵故障 | DI | I1.1 | 槽2 / 18 | 1=故障 |
| 7 | P01 | 1#压载泵启动指令 | DO | Q1.0 | 槽4 / 17 | 1=启动 |
| 8 | PT01 | 1#泵出口压力 | AI | IW64 | 槽6 / 1+ | 0～1.0MPa，4～20mA |
| 9 | FT01 | 压载总管流量 | AI | IW66 | 槽6 / 3+ | 0～500m³/h，4～20mA |
| 10 | LS01 | 1#压载舱高液位 | DI | I2.0 | 槽2 / 33 | 1=高液位报警 |
五、选型与分配的检查要点
完成点表后应做三项核对：一是点数核对，实际使用点不超过模块点数的85%，备用点单独列出并标注“备用”；二是地址核对，同一模块内地址连续、无重复、无跨槽错位，AI通道的正负端子与变送器接线一致；三是负载核对，DO所带继电器或电磁阀线圈总电流不超过模块额定值，AI回路的总负载电阻在变送器允许范围内（两线制变送器通常要求回路总电阻不超过其规定值，需按24V供电和20mA上限核算）。
综上，PLC硬件选型的实质是把系统规模翻译成点数、信号类型、电源与通信需求，再通过点表和地址分配把硬件与程序、接线固定下来。点表一旦确认，后续编程、柜内布线和调试都应以其为基准，任何现场变更都要回写点表并注明版本，避免出现“程序有地址、现场无对应”的隐性故障。