三菱 PLC 与西门子 PLC 模拟量编程对比（核心差异 + 实操案例）
三菱（FX 系列）与西门子（S7-200/S7-1200/1500）PLC 的模拟量编程核心目标一致（模拟量采集、换算、控制），但在硬件寻址、数据处理逻辑、指令体系、标定方式上差异显著 —— 三菱以 “寄存器直接操作 + 简易指令” 为主，西门子以 “数据块 / 变量映射 + 标准化指令” 为核心，以下从核心维度对比，并结合典型案例落地。
一、核心维度对比表（FX3U vs S7-200/S7-1200）
| 对比维度 | 三菱 PLC（FX3U/FX5U） | 西门子 PLC（S7-200/S7-1200） |
|---|---|---|
| 硬件寻址方式 | 模拟量模块与 PLC 集成 / 扩展，直接映射到固定寄存器：- 输入：FX3U-4AD→D8030~D8033（通道 0~3）- 输出：FX3U-4DA→D8040~D8043无 “变量” 概念，直接操作 D 寄存器 | 模块化设计，按 “模块地址 + 通道” 寻址，支持变量命名：- S7-200：AIW0/AQW0（模拟量输入 / 输出字）- S7-1200/1500：PIW256/PQW256（过程输入 / 输出字），需先定义变量（如 Temp_Raw: Int） |
| 数据类型基础 | 仅支持 16 位整数（默认），浮点运算需专用指令（FLT/EINT） | 原生支持 Int、Real（浮点），S7-1200/1500 可直接用 Real 运算，无需类型转换 |
| 模拟量换算逻辑 | 手动计算：先读_raw 值→按量程换算为工程值，无标准化指令 | 标准化指令（NORM_X/SCALE_X）：一键完成 “_raw 值↔工程值” 转换，无需手动算系数 |
| 指令体系 | 简易指令为主，无专用模拟量指令：- 读值：MOV D8030 D100- 换算：MUL/DIV/FLT 组合- 输出：MOV D200 D8040 | 专用模拟量指令：- S7-200：SCALE/UNSCALE（库指令）- S7-1200/1500：NORM_X（归一化）/SCALE_X（标幺化） |
| 标定方式 | 纯程序手动标定：在程序中写死量程上下限（如 4-20mA 对应 0-100℃） | 支持 “程序标定 + 硬件组态标定”：S7-1200 可在 TIA Portal 中直接设置模块量程（4-20mA/0-10V），程序仅调用 |
| 中断 / 滤波支持 | 需手动编写滤波程序（如平均值滤波），无硬件滤波配置 | S7-1200/1500 可在组态中设置硬件滤波（如 100ms 平均），也可调用系统函数滤波 |
| 程序可读性 | 寄存器地址堆砌，需注释说明（如 D100 = 温度_raw 值），可读性差 | 变量命名化（如 Temp_Process: Real），程序逻辑直观，易维护 |
二、实操案例对比（4-20mA 采集温度，0-100℃换算）
场景：采集 4-20mA 模拟量（温度传感器），换算为 0-100℃工程值，输出 4-20mA 控制调节阀
1. 三菱 FX3U 编程（FX3U-4AD 模拟量输入 + FX3U-4DA 输出）
步骤 1：硬件基础（4-20mA 对应_raw 值范围）
步骤 2：核心程序（梯形图）
ladder
// 1. 读取模拟量输入（4AD通道0，温度传感器） LD M8000 MOV D8030 D100 // D100=AD_raw值（6400~32000） // 2. 手动换算为工程值（0~100℃） // 公式：工程值 = (raw值 - 6400) × 100 ÷ (32000 - 6400) LD M8000 SUB D100 K6400 D101 // 分子：raw值-最小值 MOV K100 D102 MUL D101 D102 D103 // ×量程上限 MOV K25600 D104 // 分母：32000-6400=25600 DIV D103 D104 D105 // D105=温度工程值（0~100℃，整数） // 3. 浮点优化（可选，提高精度） FLT D101 D200 FLT D104 D201 DIV D200 D201 D202 MUL D202 K100 D203 // D203=浮点温度值（如25.6℃） // 4. 模拟量输出（4DA通道0，控制调节阀） // 公式：输出raw值 = 工程值×25600÷100 + 6400 LD M8000 MUL D105 K25600 D300 DIV D300 K100 D301 ADD D301 K6400 D302 // D302=输出_raw值（6400~32000） MOV D302 D8040 // 写入4DA通道0，输出4-20mA
关键注意：
2. 西门子 S7-200 编程（EM235 模拟量模块）
步骤 1：硬件基础（变量定义）
| 变量地址 | 变量名 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|---|
| AIW0 | Temp_Raw | Int | 温度_raw 值（6400~32000） |
| VW100 | Temp_Process | Int | 温度工程值（0~100℃） |
| AQW0 | Valve_Raw | Int | 调节阀输出_raw 值 |
步骤 2：核心程序（用 SCALE 库指令）
ladder
// 1. 读取模拟量输入 LD SM0.0 MOVW AIW0, VW0 // VW0=Temp_Raw // 2. 换算为工程值（调用SCALE指令） CALL SCALE, IN:=VW0, OUT:=VW100, HI_LIM:=100, LO_LIM:=0, SCALED:=M0.0 // IN：raw值；OUT：工程值；HI_LIM/LO_LIM：工程量程；SCALED：完成标志 // 3. 模拟量输出（调用UNSCALE指令，工程值→raw值） CALL UNSCALE, IN:=VW100, OUT:=VW200, HI_LIM:=32000, LO_LIM:=6400, SCALED:=M0.1 MOVW VW200, AQW0 // AQW0=Valve_Raw，输出4-20mA
3. 西门子 S7-1200 编程（TIA Portal，AI 8x13bit 模块）
步骤 1：硬件组态（可视化设置）
步骤 2：核心程序（标准化指令）
stl
// 1. 归一化（Raw值→0~1之间的标幺值） "Temp_Norm" := NORM_X( X := "Temp_Raw", // 输入Raw值 XMIN := 6400.0, // 4mA对应Raw值 XMAX := 32000.0, // 20mA对应Raw值 YMIN := 0.0, // 归一化最小值 YMAX := 1.0 // 归一化最大值 ); // 2. 标幺化（0~1→工程值0~100℃） "Temp_Process" := SCALE_X( X := "Temp_Norm", // 归一化值 XMIN := 0.0, // 归一化最小值 XMAX := 1.0, // 归一化最大值 YMIN := 0.0, // 工程值最小值 YMAX := 100.0 // 工程值最大值 ); // 3. 模拟量输出（工程值→Raw值） "Valve_Norm" := NORM_X( X := "Valve_Process", XMIN := 0.0, XMAX := 100.0, YMIN := 0.0, YMAX := 1.0 ); "Valve_Raw" := SCALE_X( X := "Valve_Norm", XMIN := 0.0, XMAX := 1.0, YMIN := 6400.0, YMAX := 32000.0 );
三、核心差异总结
1. 编程复杂度：三菱手动化 vs 西门子标准化
2. 数据处理：三菱整数优先 vs 西门子浮点原生
3. 硬件适配：三菱固定寄存器 vs 西门子组态化
4. 滤波与抗干扰：三菱手动 vs 西门子软硬结合
四、选型与移植建议
| 场景 | 推荐 PLC | 核心原因 |
|---|---|---|
| 小型设备、简单模拟量（≤4 路） | 三菱 FX3U | 成本低，指令简单，无需复杂组态 |
| 中大型设备、多模拟量（≥8 路） | 西门子 S7-1200 | 标准化指令，组态便捷，维护性强 |
| 高精度控制（如温度 ±0.1℃） | 西门子 S7-1500 | 浮点运算精准，硬件滤波能力强 |
三菱→西门子移植关键：
西门子→三菱移植关键：
综上，三菱模拟量编程更偏向 “底层寄存器操作”，适合简单场景；西门子更偏向 “标准化、模块化”，适合复杂场景和高精度控制，核心差异本质是 “面向寄存器” 与 “面向变量 / 对象” 的编程思想区别。
