3. PLC硬件选型与组态基础
地铁站级控制系统中，PLC承担着对环控设备、给排水泵、照明回路、电扶梯状态等现场设备的采集与控制任务。硬件选型不是“挑一个够用的型号”，而是从I/O点数、负载类型、通信对象、安装环境和后期扩展五个维度反推出来的工程决策。选型一旦确定，后续的硬件组态、地址分配和程序结构都会围绕它展开，因此这一步做扎实，能避免后期大量返工。
一、从现场清单到I/O需求表
选型的第一步是把工艺要求翻译成I/O清单。以一座典型地铁车站的环控电控室为例，假设需要监控：4台隧道风机（每台有运行反馈、故障反馈、就地/远控状态共3个DI，启停控制1个DO）、6台冷水机组接口（每台2个DI、1个DO）、8路照明回路（每路1个DO、1个DI反馈）、4台排水泵（每台2个DI、1个DO），以及若干温度、湿度模拟量信号（约8路AI）。按此估算：
- DI ≈ 4×3 + 6×2 + 8×1 + 4×2 = 40点，考虑20%备用量，取48点；
- DO ≈ 4×1 + 6×1 + 8×1 + 4×1 = 22点，考虑备用取32点；
- AI ≈ 8路，取16通道模块一块（留一半备用）。
这里要注意两个工程细节：一是DI点数要区分“干接点”和“有源信号”，现场设备反馈多为无源触点，需由PLC模块提供查询电源；二是DO要区分继电器输出和晶体管输出，风机、水泵接触器线圈属于感性负载，应选继电器输出型模块，并在选型时核对单点额定电流与浪涌能力。
二、PLC型号与电源的确定
以西门子S7-1200系列为例，CPU 1214C DC/DC/DC自带14DI/10DO，可扩展8个信号模块，适合中小型车站的单体控制；若站点规模较大、需要与多条通信链路对接，可选用CPU 1215C或S7-1500系列。选型时重点核对三项参数：本机I/O是否覆盖基础点数、最大扩展模块数量是否满足备用需求、通信接口是否包含项目所需的以太网口和串口（或通过通信模块扩展）。
电源选型常被忽视。S7-1200的CPU与扩展模块由背板总线供电，但传感器、中间继电器和触摸屏需要外部24V直流电源。计算负载时，把CPU、各模块的24V消耗电流、所有DI查询电源电流、外部继电器和HMI的功耗相加，再留30%余量。例如某配置合计约3.2A，则应选5A输出的24V开关电源，而不是刚好3.2A的型号。同时要确认电源具备短路保护和过载保护，并单独设置断路器，避免现场短路导致整个控制柜失电。
三、通信接口与网络规划
地铁项目中PLC通常需要同时面对两类通信对象：向上与车站BAS或综合监控系统通信，向下与变频器、智能仪表、HMI触摸屏通信。前者多采用以太网（如Modbus TCP、IEC 104或OPC UA），后者常见Modbus RTU（RS-485）或PROFINET。选型时应确认CPU自带以太网口数量，若需双网隔离（控制网与信息网分开），则要增加通信模块或使用工业交换机划分VLAN。RS-485接口若CPU未集成，需选配通信板（如CB 1241）或通信模块，并注意终端电阻和屏蔽接地的处理。
四、硬件组态的实际操作
硬件组态在博途（TIA Portal）中完成，核心动作是把选定的电源、CPU、信号模块和通信板按实际安装顺序添加到设备视图中，并为每个模块分配I/O地址。以示例配置为例：CPU本机DI地址为I0.0~I1.5，DO为Q0.0~Q1.1；扩展DI模块地址从I2.0开始，扩展DO模块从Q2.0开始，AI模块从IW64开始。地址分配应遵循“按设备分组、预留间隔”的原则，例如把4台隧道风机的信号连续放在I0.0~I0.7，把冷水机组放在I1.0~I1.7，这样程序中按设备读取时逻辑清晰，后期增加点位也不至于打乱整段地址。
组态完成后需要做两项检查：一是编译设备配置，确认无地址冲突和模块型号不匹配；二是核对模块的电源属性，特别是继电器输出模块的负载组划分，确认同一公共端上的负载电流不超过模块允许值。对于模拟量模块，还要在设备属性中设置测量类型（电流4~20mA或电压0~10V）和干扰频率抑制（通常选50Hz），这两项设置直接影响采集值的稳定性。
五、常见选型与组态问题
实际项目中有几类高频问题值得提前规避。第一类是DO模块类型选错：把继电器输出用于高频动作的脉冲负载，触点寿命会迅速下降，此类负载应改用晶体管输出并外加中间继电器。第二类是电源容量估算不足：只计算了模块本身，漏掉了DI查询电源和外部继电器，导致上电后电压跌落、模块报错。第三类是通信接口数量不够：CPU只有一个以太网口，却要同时连接HMI、BAS和编程电脑，此时应通过工业交换机扩展，而不是频繁插拔网线。第四类是模拟量通道未做屏蔽和接地处理，信号波动大，组态时即使参数正确也无法得到稳定读数。
完成硬件组态后，建议先做一次“空载上电检查”：不接现场设备，只给控制柜上电，观察CPU和模块的指示灯状态，在博途在线诊断中确认所有模块被正确识别、无总线故障，再逐路核对DI/DO地址与分配表一致。这一步通过后，硬件基础才算真正落地，后续的程序编写和HMI组态才有可靠的起点。