第一章 硬件

一．汇川 PLC 选型

汇川技术作为工业自动化领域的核心企业，其 PLC 产品矩阵覆盖从小型到中型、从基础控制到高性能运动控制的全场景需求。科学选型是保障自动化系统稳定运行、控制成本、提升效率的关键环节，需结合实际应用场景的功能需求、性能指标、通信协议及成本预算综合判断。以下从产品分类、核心系列特性、选型维度及典型场景推荐四方面展开详细介绍。

一、汇川 PLC 产品体系分类

汇川 PLC 根据硬件架构、性能等级及适用场景，主要分为小型 PLC和中型 PLC两大类别，各类别下细分多个系列，形成覆盖不同需求的产品矩阵，具体分类如下：

产品类别	包含系列	核心定位	适用场景范围
小型 PLC	H0U 系列、H1S 系列、H1U 系列、H2S 系列、H2U 系列、H3S 系列、H3U 系列、H5U 系列	结构紧凑、成本可控、功能聚焦，满足单机设备或小型自动化系统的控制需求	单机设备（如机床、包装机、纺织机械）、小型生产线（3-5 台设备联动）、基础逻辑控制（开关量、简单模拟量）场景
中型 PLC	AM400 系列、AM600 系列	模块化设计、算力强劲、支持多轴运动控制与复杂网络拓扑，适配中型自动化系统	中型生产线（10 台以上设备联动）、多轴同步控制（如锂电池卷绕机、机器人工作站）、复杂工艺逻辑（如化工反应流程）场景

二、各核心系列关键特性与差异

不同系列的 PLC 在硬件配置、性能参数、通信能力上存在显著差异，需根据具体控制需求精准匹配。以下为各核心系列的详细特性说明：

（一）小型 PLC 系列

小型 PLC 以 “高性价比” 为核心优势，体积小巧（多为导轨式安装），集成常用接口，满足多数单机设备的控制需求，各系列差异如下：

系列	核心特性	性能参数	通信能力	适用场景
HOU 系列	显控一体设计，集成触摸屏与 PLC 功能，无需额外搭配人机界面，简化系统架构	开关量输入 / 输出（I/O）点数≤60 点，支持 2 路高速脉冲输出（最高 100kHz）	集成 RS485、以太网接口，支持 Modbus-RTU/TCP 协议	小型设备的 “控制 + 显示” 一体化需求，如小型注塑机、台式检测设备
H1S 系列	简易经济型，精简功能模块，聚焦基础逻辑控制，成本最优	I/O 点数≤40 点，无高速脉冲输出，仅支持开关量控制	仅集成 RS485 接口（Modbus-RTU 协议）	纯开关量控制场景，如输送带启停、指示灯控制、简单阀门切换
H1U 系列	简易型，在 H1S 基础上增加基础模拟量处理能力，兼顾成本与实用性	I/O 点数≤48 点，支持 2 路高速脉冲输出（最高 50kHz），可扩展 1 路模拟量输入 / 输出	集成 RS485 接口，部分型号支持以太网（Modbus-TCP）	需简单模拟量监测的场景，如温度采集（通过模拟量输入）、小型电机转速调节（模拟量输出）
H2S 系列	通用经济型，平衡功能与成本，支持基础运动控制，适配多数单机设备	I/O 点数≤64 点，支持 4 路高速脉冲输出（最高 200kHz），可扩展 2 路模拟量	集成 RS485、以太网接口，支持 Modbus-RTU/TCP、PPI 协议	中小型设备的通用控制，如包装机（简单定位）、小型机床（主轴转速控制）
H2U 系列	通用型，功能全面，支持多类型扩展模块，适配复杂单机控制需求	I/O 点数≤80 点，支持 6 路高速脉冲输出（最高 300kHz），模拟量扩展至 4 路	集成 RS485、以太网，部分型号支持 CANopen 协议	需多模块扩展的场景，如小型生产线（3 台设备联动）、检测设备（多传感器数据采集）
H3S 系列	高性能经济型，在 H2U 基础上提升算力与运动控制精度，性价比突出	I/O 点数≤96 点，支持 8 路高速脉冲输出（最高 500kHz），支持差分信号输出（抗干扰）	集成 RS485、以太网、CAN 接口，支持 Modbus、CANopen 协议	高精度定位场景，如贴标机（精准定位标签）、小型装配机器人（简单轨迹控制）
H3U 系列	CAN 总线高性能型，以 CAN 总线为核心通信方式，支持多设备协同控制	I/O 点数≤128 点，支持 10 路高速脉冲输出（最高 1MHz），模拟量扩展至 8 路	集成 RS485、以太网、CAN 总线接口，支持 CANopen、DeviceNet 协议	需多设备 CAN 总线联动的场景，如汽车零部件生产线（多工位协同）、物流分拣线（多分拣单元联动）
H5U 系列	EtherCAT 总线高性能型，汇川小型 PLC 的旗舰系列，支持高精度多轴同步控制	I/O 点数≤160 点，支持 16 路高速脉冲输出（最高 2MHz），支持 EtherCAT 总线同步（周期≤1ms）	集成 RS485、以太网、EtherCAT 接口，支持 Profinet、EtherNet/IP 协议（通过网关扩展）	高精度多轴运动控制场景，如锂电池极片裁切机（多轴同步裁切）、3C 产品组装线（高精度装配）

（二）中型 PLC 系列

中型 PLC 采用模块化设计，可根据需求灵活配置 CPU、I/O 模块、通信模块，算力与扩展性远超小型 PLC，适用于中型自动化系统：

系列	核心特性	性能参数	通信能力	适用场景
AM400 系列	经济型中型 PLC，精简模块化设计，平衡性能与成本	支持最大 I/O 点数≤512 点，CPU 算力≥100k 步 / 秒，支持 16 轴运动控制（脉冲型）	集成以太网、CAN 总线接口，可扩展 Profinet、EtherCAT 模块	中型生产线的基础联动控制，如食品包装线（5-8 台设备联动）、建材加工线（多工序协同）
AM600 系列	通用型中型 PLC，高性能 CPU + 丰富扩展模块，支持复杂工艺与多协议兼容	支持最大 I/O 点数≤1024 点，CPU 算力≥300k 步 / 秒，支持 32 轴 EtherCAT 运动控制（同步周期≤0.5ms）	集成以太网、EtherCAT、CAN 总线接口，原生支持 Profinet、Modbus-TCP、EtherNet/IP 协议	复杂中型系统，如新能源电池组装线（多轴同步装配）、汽车焊接生产线（机器人与输送线协同）

三、PLC 选型核心维度与决策流程

选型需围绕 “需求匹配” 核心原则，从以下 5 个关键维度逐步筛选，确保所选 PLC 既满足当前需求，又预留一定扩展空间：

1. 明确控制需求：确定 I/O 点数与信号类型

开关量 I/O 点数：统计系统中所有输入设备（按钮、传感器、行程开关等）和输出设备（继电器、指示灯、电磁阀等）的数量，按 “实际点数 ×1.2” 预留扩展空间（避免后期增加设备时无法适配）。例：某包装机需 8 个输入（3 个按钮、5 个光电传感器）、6 个输出（2 个电机继电器、4 个指示灯），实际点数 14 点，选型时需至少支持 17 点（14×1.2）。

模拟量 I/O 需求：判断是否需要采集模拟量信号（如温度、压力、流量，需模拟量输入模块）或输出模拟量信号（如电机转速调节、阀门开度控制，需模拟量输出模块），明确信号类型（如 4-20mA 电流信号、0-10V 电压信号）。

运动控制轴数：若涉及电机定位、同步控制，需确定轴数（如单轴定位、双轴同步、多轴插补）及控制精度（如普通脉冲控制、EtherCAT 总线高精度控制）。

2. 匹配性能参数：算力与响应速度

程序步数：PLC 的 “程序步数” 代表其可存储的逻辑指令总量，小型 PLC 通常支持 10k-50k 步，中型 PLC 支持 100k-500k 步。若程序包含复杂工艺逻辑（如多条件判断、循环控制），需选择步数更大的型号。

扫描周期：扫描周期越短，PLC 响应速度越快，适用于高频控制场景（如高速分拣、精准裁切）。小型 PLC 扫描周期通常为 1-10ms，中型 PLC 可低至 0.1-1ms。

高速脉冲输出频率：控制步进电机、伺服电机时，脉冲频率决定电机最高转速（频率越高，转速越快）。如控制伺服电机实现 3000rpm 转速，需脉冲频率≥200kHz（需结合电机参数计算）。

3. 确定通信协议与接口

根据系统中其他设备（如触摸屏、变频器、机器人、上位机）的通信方式，选择支持对应协议的 PLC：

基础通信：仅需连接触摸屏或变频器，选择支持 Modbus-RTU（RS485）、Modbus-TCP（以太网）的系列（如 H2S、H2U）。

总线控制：多设备协同或高精度同步，选择支持 CANopen（H3U）、EtherCAT（H5U、AM600）的系列，其中 EtherCAT 总线同步性最优，适合多轴运动控制。

工业以太网：需接入工厂 MES 系统或上位机（如西门子、施耐德 PLC），选择支持 Profinet、EtherNet/IP 协议的型号（如 AM600 原生支持，H5U 可通过网关扩展）。

4. 考虑安装环境与可靠性

供电条件：确认现场供电电压（如 AC 220V、DC 24V），多数小型 PLC 支持 AC 100-240V 宽电压，部分紧凑型型号仅支持 DC 24V。

环境温湿度：工业现场若存在高温（如冶金、化工）、高湿度（如食品加工、纺织），需选择宽温型 PLC（工作温度 - 10~60℃，湿度 20%-90% 无凝露），避免元器件故障。

抗干扰能力：强电磁干扰环境（如电机、变频器较多的场景），选择具备 EMC 认证（如 CE、UL 认证）的系列，优先选择支持差分信号输出的型号（如 H3S、H5U），减少信号干扰。

5. 平衡成本与扩展性

成本控制：纯开关量控制选 H1S、H1U 系列；需基础运动控制选 H2S、H3S 系列；高精度多轴控制选 H5U、AM600 系列，避免 “过度选型” 导致成本浪费。

扩展能力：预留 I/O 扩展模块接口（如 H2U 支持扩展模拟量、通信模块）、总线扩展能力（如 AM600 可扩展更多 EtherCAT 从站），满足未来系统升级需求。

四、典型应用场景选型示例

通过实际场景案例，进一步明确选型逻辑，帮助快速匹配适合的 PLC 系列：

场景 1：小型输送带控制（纯开关量）

需求：2 个启动按钮、2 个停止按钮、3 个光电传感器（输入共 7 点）；2 个电机继电器、3 个指示灯（输出共 5 点）；无模拟量与运动控制；仅需连接触摸屏（Modbus-RTU 通信）。

选型推荐：H1S 系列（如 H1S-1612MR），I/O 点数 16 输入 / 12 输出，支持 RS485 通信，成本最低，满足基础控制需求。

场景 2：包装机定位控制（单轴运动）

需求：5 个输入（按钮、光电传感器）、4 个输出（继电器、电磁阀）；1 路伺服电机定位（需高速脉冲输出≥100kHz）；需采集包装膜张力（1 路模拟量输入，4-20mA）；连接触摸屏（以太网通信）。

选型推荐：H3S 系列（如 H3S-2416MT），I/O 点数 24 输入 / 16 输出，支持 4 路高速脉冲（最高 500kHz），可扩展 1 路模拟量输入，集成以太网接口，性价比最优。

场景 3：锂电池极片裁切机（4 轴同步）

需求：10 个输入（传感器、按钮）、8 个输出（电磁阀、继电器）；4 路伺服电机同步裁切（需 EtherCAT 总线，同步周期≤1ms）；采集 4 路温度信号（模拟量输入）；连接上位机（Profinet 通信）。

选型推荐：H5U 系列（如 H5U-X32T4-E），支持 16 路 EtherCAT 轴控制，集成 EtherCAT、以太网接口，支持 Profinet 协议，满足高精度多轴同步需求。

场景 4：中型汽车零部件生产线（多设备协同）

需求：30 个输入、25 个输出；8 路伺服电机（EtherCAT 控制）；连接 3 台机器人、2 台变频器（CANopen 通信）；接入工厂 MES 系统（EtherNet/IP 协议）；预留未来扩展 2 个工位的空间。

选型推荐：AM600 系列（如 AM600-0808ST），可扩展 I/O 模块至 100 点以上，支持 32 轴 EtherCAT 控制，原生支持 EtherNet/IP、CANopen 协议，满足中型系统多设备协同与扩展需求。

 

• H5U系列硬件结构介绍

H5U 系列 PLC 硬件结构设计紧凑，集成多种功能接口与状态指示元件，便于用户快速掌握设备运行状态及进行接线操作，各核心部件功能说明如下：

 

1.2.1 状态指示元件

数码管显示：用于直观呈现设备运行状态，显示 “00” 时表示 PLC 正常运行；显示 “88” 时则代表系统存在故障，需及时排查。

指示灯：包含 RUN、ERR、BAT、BF、CRUN、CERR 六种核心指示灯，分别对应不同系统状态：

RUN：指示 PLC 当前运行状态，灯亮表示设备处于运行模式。

ERR：当 PLC 系统出现故障时，该灯点亮，提醒用户进行故障诊断。

BAT：用于提示电池错误，灯亮可能意味着电池电量不足或电池连接异常。

BF：EtherCAT 总线错误指示灯，总线通信异常时点亮。

CRUN：CAN 总线运行状态指示灯，灯亮表示 CAN 总线正常运行。

CERR：CAN 总线报错指示灯，总线出现故障时点亮。

1.2.2 核心接口与操作部件

通信接口：

RS485/CAN 接口：包含 485+、485-、GND、CANH、CANL、CGND 引脚，其中 485 + 和 485 - 为 485 通信信号正负极，GND 为 485 通信地；CANH 和 CANL 为 CAN 通信信号正负极，CGND 为 CAN 通信地，满足不同通信场景需求。

以太网接口：支持以太网通信，可实现 PLC 与上位机或其他网络设备的数据交互。

EtherCAT 接口：专为 EtherCAT 总线通信设计，保障高速、稳定的实时数据传输，适用于高精度运动控制等场景。

 

功能操作部件：

拨码开关：设有 RUN/STOP 档位，用于手动切换 PLC 的运行与停止模式。

USB 接口：支持连接 USB 设备，可用于程序下载、数据传输及设备调试。

MFK 键：PLC 的 IP 地址复位键，当需要重置设备 IP 地址时，按下该键即可实现复位操作。

SD 卡插槽：用于插入 SD 卡，支持用户程序的下载与存储，方便程序备份与批量部署。

接线端子：涵盖输入（X 系列）、输出（Y 系列）信号端子及电源端子，为外部设备与 PLC 的连接提供接口。

电源接口：提供 + 24V（直流 24V DC 正极）、0V（直流 24V DC 负极）及 PE（接地）端子，确保设备稳定供电，保障运行安全。

• PLC输入信号

PLC 输入信号的接线方式及传感器连接需根据信号类型与设备特性合理配置，以确保信号稳定传输，具体操作规范如下：

1.3.1 输入端基础接线

输入信号分为漏型接法与源型接法，两者核心区别在于电流流向及 SS0 端接线方式，具体如下：

漏型接法：电流从 PLC 的 X 端子向外流出，因此需将 SS0 端连接至电源正极。接线示意图如下：

 

电流从外部设备流向 PLC 的 X 端子内部，因此需将 SS0 端连接至电源负极。接线示意图如下：

 

如图所示，以按钮接线为例：绿色按钮（常开）一端连接至 X0 端子，红色按钮（常闭）一端连接至 X1 端子，两个按钮的另一端（负极）短接后连接至电源 V-。在默认状态下，X1 端子显示为 “1”，表明常闭按钮处于导通状态。

 

1.3.2 传感器输入端接线

根据传感器的线制类型，需采用不同的接线方式，常见类型及操作如下：

两线制传感器：其工作原理与开关类似，但具有极性要求，电流从棕色线流入，从蓝色线流出。

漏型接法：按照漏型输入信号的接线规范，将传感器与 PLC 输入端连接，确保电流流向符合要求。

源型接法：遵循源型输入信号的接线原则，完成传感器与 PLC 的接线，保障信号正常传输。

以伸缩开关为例，当开关处于原位时，信号导通，对应的指示灯点亮，PLC 屏幕上显示该输入信号状态为 “1”。

 

漏型接法如图所示：

 

源型接法如图所示：

 

如图所示，伸缩开关在原位时，信号导通，指示灯亮，屏幕显示为1。

 

三线制传感器：仅含单个信号线，根据信号极性分为 NPN 型与 PNP 型：

NPN 型：零线与信号线直接连接，信号线与火线之间存在 24V 电压。可使用万用表的 200V 直流电压档，测试信号线与火线之间的电压，验证接线是否正确。

PNP 型：火线与信号线直接连接，信号线与零线之间存在 24V 电压。

 

如图所示，在万用表的200V直流电压档测试NPN型信号线与火线之间的电压。

 

四线制传感器：包含两个并联的信号线，同样分为 NPN 型与 PNP 型：

NPN 型：零线与信号线直连，信号线与火线之间有 24V 电压。

PNP 型：火线与信号线直连，信号线与零线之间有 24V 电压。可通过万用表 200V 直流电压档，测试信号线与零线之间的电压，确认接线是否无误。

 

如图所示，在万用表的200V直流电压档测试PNP型信号线与零线之间的电压。

 

• PLC输出信号

PLC 输出信号的类型及接线方式需结合负载特性选择，以保障负载稳定运行，具体说明如下：

1.4.1 输出信号类型

根据输出元件的不同，PLC 输出信号主要分为继电器输出与晶体管输出，两者的优缺点及适用场景对比如下：

输出类型	核心原理	优点	缺点	适用场景
继电器输出	通过小型继电器的机械触点实现通断控制	1. 可带动不同电压的交流、直流负载，兼容性强；2. 允许通过的电流较大（约 2A 左右），能驱动大功率负载	1. 响应时间较长（约 10ms），实时性较差；2. 不适用于高速脉冲输出控制（如伺服、步进系统）	适用于对响应速度要求不高、负载类型多样且功率较大的场景，如普通电机控制、照明控制等
晶体管输出	借助固体半导体元件，通过电信号控制通断	1. 响应时间极短（约 0.2ms 以下），实时性出色；2. 适合高速输出响应系统，可实现精准的脉冲控制	1. 仅支持 5-30V DC 电压，负载电压范围受限；2. 允许通过的电流较小（约 500mA 左右），无法驱动大功率负载	适用于对响应速度和控制精度要求高的场景，如伺服电机、步进电机的高速运动控制

1.4.2 输出端接线

PLC 输出端本质是一组可控制的开关，通过控制开关的通断，接通电流以驱动外部负载（如灯、继电器等）。以常见的负载驱动为例，接线方式如下：将 PLC 的 C0 端接入供电电源的零线，灯和继电器的正极短接后连接至电源的 V+，灯和继电器的负极则分别接入对应的 Y0、Y1 等输出端口。当 PLC 控制 Y0、Y1 端口导通时，电流流经负载，实现灯亮、继电器动作等功能。

 

如图所示，C0端接入PLC供电的零线，灯和继电器的正极短接接入到电源的V+，负极则接入对应的Y0，Y1输出端口。

 

在 AutoShop 软件中编写简单程序，可验证输出信号的控制效果：

强制中间变量 M0 为 ON 时，与 Y0 端口连接的红灯点亮；

 

强制中间变量 M1 为 ON 时，与 Y1 端口连接的继电器指示灯点亮。