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摘要

可编程逻辑控制器（PLC）是工业自动化系统的核心控制单元。本文从底层硬件架构与扫描周期原理出发，系统讲解PLC编程的核心范式。以IEC 61131-3标准的结构化文本（ST）语言为载体，通过一个完整的物料分拣控制系统案例，展示从需求分析、变量声明、逻辑实现到仿真验证的全流程。文章提供可直接运行的Codesys平台代码，并深入剖析常见的数据类型陷阱、扫描周期影响和编程规范问题，帮助读者建立严谨的工业控制思维。

应用场景

PLC广泛应用于离散制造、过程控制、运动控制等领域。典型场景包括：

• 输送线控制：电机启停、变频器调速、传感器信号采集
• 物料分拣：根据颜色、重量或尺寸对工件进行分类
• 温度控制：PID闭环调节加热器输出
• 安全联锁：急停、光幕、门锁的互锁逻辑
• 数据采集：通过现场总线（Profinet/EtherCAT）与上位机通信

本文案例聚焦于一个典型的三通道物料分拣系统，涵盖数字量输入输出、定时器、计数器、状态机编程等核心要素。

核心原理

1. PLC硬件架构

PLC由CPU模块、电源模块、数字量I/O模块、模拟量I/O模块、通信模块组成。CPU内部包含：

• 处理器：执行用户程序，通常为ARM或x86架构
• 存储器：包括程序区（Flash）、数据区（RAM）、系统区
• 看门狗定时器：监控程序运行状态，防止死循环
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