2. 西门子PLC硬件选型与I/O分配

智能灌溉系统的控制核心是PLC，而PLC选型是否合理，直接决定了系统能否稳定运行、后期能否方便扩展。本节围绕一个典型的小型灌溉控制场景，说明如何根据数字量输入（土壤湿度开关、液位开关、按钮）与数字量输出（电磁阀、泵接触器）的数量，选择S7-1200或S7-1500主机及扩展模块，并完成I/O地址分配表与接线图设计。

一、先统计I/O点数，再谈选型

选型的第一步不是看PLC型号，而是把现场信号逐条列清楚。以一个包含4个灌溉分区、1台增压泵的教学示例为例（以下参数均为合理假设，用于说明方法）：

• 数字量输入：4个土壤湿度开关（每个分区1个，湿度低于设定值时闭合，作为“缺水”信号）；1个高位液位开关与1个低位液位开关（用于水源水池的满/缺水保护）；1个启动按钮、1个停止按钮、1个手动/自动切换开关、1个急停按钮（常闭触点）。合计 10点DI。
• 数字量输出：4个电磁阀线圈（经中间继电器驱动，DC 24V）；1个泵接触器线圈（AC 220V，经中间继电器隔离）；1个运行指示灯、1个故障报警指示灯。合计 7点DO。

工程上不能按“刚好够用”选型，通常预留15%～20%的备用点，便于后期增加分区或传感器。按10 DI、7 DO计算，建议按 12 DI、9 DO 的容量规划。S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC 本体集成14 DI、10 DO，单机即可满足，且留有备用点，是本场景最经济的选择；若系统分区扩展到8个以上，或需要与上位SCADA、变频器做较多通信，则可考虑CPU 1215C，或选用S7-1500系列（如CPU 1511-1 PN）以获得更强的处理能力和更大的扩展空间。

二、I/O地址分配表

地址分配要遵循“按功能分区、输入输出分开、预留备用”的原则。S7-1200本体I/O的默认地址从I0.0、Q0.0开始连续编排，扩展模块地址紧随其后。下表为上述示例的分配方案：

三、接线图设计要点

接线图要体现“电源、公共端、负载回路”三条主线。S7-1200 DC/DC/DC型CPU的DI公共端1M接DC 24V负极，输入信号接+24V（源型输入）；DO为晶体管输出，公共端1L+接DC 24V正极，输出端经负载接负极。由于电磁阀和接触器线圈属于感性负载，且泵接触器为AC 220V，必须通过中间继电器隔离，PLC输出只驱动继电器线圈，避免浪涌损坏输出晶体管。

急停按钮SB0采用常闭触点串入输入回路，正常时I0.3为1，按下后变为0，程序中用常开触点判断“急停未动作”，这符合故障安全原则。液位开关SL2低液位信号应同时参与“停泵”和“禁止开阀”逻辑，防止水泵空转。所有输入输出端子建议使用带编号的线号管，并在接线图上标注端子号（如CPU的1M、1L+、DI a/b、DQ a/b），便于现场查线。

四、选型与接线的核对方法

完成分配后，建议做一次“点数复核”：把分配表中实际使用的DI、DO数量与CPU本体加扩展模块的容量逐项对照，确认备用点数量；再核对每个输出负载的电压类型与电流，确认是否需要中间继电器。例如本例中泵接触器线圈为AC 220V，而CPU 1214C的晶体管输出只能驱动DC 24V负载，因此必须经KA5继电器转换，这一条在接线图上要明确画出，不能省略。

此外，S7-1200的DC/DC/DC型输出为源型（PNP）晶体管输出，公共端1L+接+24V，负载另一端接0V；若现场使用漏型输入的传感器，需注意输入公共端1M的接法要与传感器类型匹配。对于S7-1500，其DI/DQ模块有独立的电源端子与背板总线连接器，接线时先确认模块的电源分组，再按端子图逐点接入，避免将不同电压等级的回路混接在同一公共端上。

把I/O分配表和接线图作为硬件设计的交付物，后续编写符号表、梯形图程序和现场调试都可以直接引用同一套地址，减少“图、表、程序”三者不一致带来的排障困难。这也是智能灌溉程序开发中，硬件选型环节最值得投入时间的一步。