选择适合的 PLC 主机、扩充机和扩展模块需结合控制需求、功能扩展、兼容性、成本等多方面因素，遵循 “按需选型、预留余量、兼容可靠” 的原则。以下是具体的选型步骤和关键考量点：
一、明确控制需求（核心前提）
在选型前，需梳理清楚系统的基本需求，为后续选型提供依据：
I/O 点数统计
数字量：如按钮、接近开关、电磁阀、指示灯等；
模拟量：如温度、压力、流量传感器（AI），调节阀、变频器给定（AO）。
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） 的数量：
注意：需预留 20%~30% 的冗余点数（应对后期增加设备或故障替换）。
控制复杂度
简单逻辑控制（如启停、联锁）：选择小型 PLC（如西门子 S7-1200、三菱 FX5U）；
复杂控制（如运动控制、PID 调节、高速计数）：选择中型 PLC（如西门子 S7-1500、罗克韦尔 CompactLogix），需支持专用功能模块；
分布式控制（多站点协同）：选择支持总线通讯（PROFINET、EtherNet/IP）的 PLC，方便扩展分布式 I/O。
通讯需求
需连接触摸屏、变频器、仪表等：确保 PLC 带对应的通讯接口（如 RS485、Ethernet）；
需接入工厂 MES 系统：选择支持工业以太网（如 PROFINET）的 PLC。
环境条件
温度、湿度：常规 PLC 工作温度 - 10~55℃，恶劣环境需选宽温型（如 - 25~70℃）；
振动、粉尘：选加固型外壳（IP65/IP67）的模块（如西门子 ET200pro）；
电磁干扰：优先选带屏蔽设计的模块，或通过光纤通讯抗干扰。
二、PLC 主机选型（核心控制单元）
主机是系统核心，需满足基本控制能力和扩展潜力：
按规模选型
特点：高可靠性（冗余 CPU），支持大量分布式扩展，如西门子 S7-1518FH、三菱 Q 系列。
特点：支持多扩展模块，功能丰富（如运动控制、冗余设计），如西门子 S7-1511、罗克韦尔 1769-L32E。
特点：结构紧凑，自带部分 I/O，价格低（如三菱 FX5U-32MT，西门子 S7-1214C）。
小型 PLC：适合 I/O 点数≤256 点，单设备控制（如单机自动化、小型生产线）。
中型 PLC：适合 I/O 点数 256~1024 点，多设备协同控制（如流水线、包装线）。
大型 PLC：适合 I/O 点数＞1024 点，复杂工业场景（如冶金、化工生产线）。
关键参数考量
CPU 处理速度：复杂逻辑或高速控制（如 1ms 以内的脉冲输出）需选高速 CPU（如 S7-1516-3PN/DP）；
内存容量：程序大、数据量大（如大量数据块、配方管理）需选大内存型号（如≥1MB 程序内存）；
电源容量：主机自带 24V 电源需满足自身 I/O + 初期扩展模块的功耗（如 S7-1214C 的 24V 输出为 2A，需计算模块总电流）；
接口数量：至少 1 个以太网口（用于编程和触摸屏连接），按需增加 RS485、PROFIBUS 等接口。
三、扩充机（扩展单元）选型
当主机自带 I/O 不足或电源容量不够时，需选扩充机（带独立电源的扩展单元）：
选型原则
匹配主机品牌 / 系列：扩充机需与主机同品牌同系列（如三菱 FX5U 主机只能配 FX5 系列扩充机，不能配 FX3U）；
I/O 类型匹配：根据缺省的 I/O 类型选择（如缺数字量输出则选带 DO 的扩充机，如 FX5U-40ER/ES）；
电源能力：扩充机的 24V 输出需覆盖其自身 I/O + 后续连接的扩展模块功耗（如某扩充机 24V 输出 3A，需确保连接的模块总电流≤3A）。
适用场景
主机电源不足（如扩展多个高功耗模块，如模拟量模块）；
需远距离扩展（扩充机可通过长电缆连接，分担主机负载）；
批量扩展同类型 I/O（如一条生产线需增加 80 个数字量输入）。
四、扩展模块选型
扩展模块用于补充特定功能（如模拟量、通讯、运动控制），需根据需求精准选择：
按功能分类选型
示例：三菱 FX5-1HC（高速计数），西门子 SM 1278（运动控制模块）。
示例：西门子 CP 1243-1（PROFINET），罗克韦尔 1769-SDN（DeviceNet）。
示例：4 路电流输入选西门子 SM 331（AI 4×20mA），2 路电压输出选三菱 FX5-2DA。
示例：西门子 SM 321（DI）、SM 322（DO）；三菱 FX5-16ET/ES。
数字量 I/O 模块：补充开关量点数，注意输出类型（继电器输出：驱动大功率设备，交直流通用；晶体管输出：高速开关，仅直流）。
模拟量模块：根据信号类型（电压 0~10V、电流 4~20mA、热电偶、热电阻）和通道数选择。
通讯模块：扩展总线接口（如 PROFIBUS、DeviceNet）或无线通讯（如 4G、Wi-Fi）。
特殊功能模块：高速计数（如 100kHz 计数）、运动控制（如脉冲输出控制伺服）、PID 调节等。
关键参数
通道数：按需选择（如 4 通道 AI 可同时采集 4 个模拟量信号，减少模块数量）；
精度：模拟量模块需满足测量精度（如 ±0.1% FS 适合高精度温控）；
响应速度：高速信号（如高频脉冲）需选高速模块（如晶体管输出模块响应≤10μs）。
五、兼容性与扩展性验证
品牌兼容性
严格遵循 “同品牌同系列” 原则：例如，西门子 S7-1200 主机只能搭配 SM 1200 系列模块，不能用 S7-300 的 SM 300 模块；三菱 FX5U 只能扩展 FX5 系列模块，不兼容 FX3U。
扩展能力限制
查看主机手册，确认最大可扩展模块数量（如 S7-1214C 最多扩展 8 个模块，FX5U 最多扩展 16 个）；
分布式扩展（如 ET200SP）需确认总线支持的最大节点数（如 PROFINET 最多 1000 个节点）。
软件兼容性
确保编程软件支持所选模块（如 TIA Portal V17 支持 S7-1500 最新模块，旧版本可能不识别）。
六、成本与可靠性平衡
成本控制
小型系统优先选 “主机 + 必要模块”（如单机控制用 FX5U-32MT+1 个扩展模块，避免选中型 PLC 浪费成本）；
批量扩展时，优先选多通道模块（如 8 路 DI 模块比 2 个 4 路 DI 模块更便宜）。
可靠性选择
关键场合（如化工、冶金）选冗余设计（双 CPU、冗余电源）；
恶劣环境选工业级模块（防护等级 IP65 以上，宽温设计）。
总结选型步骤
统计 I/O 点数、功能需求（逻辑 / 模拟量 / 通讯）、环境条件；
按规模和处理能力选 PLC 主机（小型 / 中型 / 大型）；
若 I/O 不足或电源不够，选匹配的扩充机；
按功能需求选扩展模块（数字量 / 模拟量 / 特殊功能）；
验证兼容性（品牌 / 系列 / 扩展数量）和成本合理性；
预留 20%~30% 冗余（点数、扩展位、电源容量）。
通过以上步骤，可确保所选 PLC 系统既能满足当前需求，又具备后期扩展的灵活性，同时平衡成本与可靠性。
