51.CODESYS/TwinCAT 通用！模块化 FB 架构 PLC 称重分拣控制系统

摘要

可编程逻辑控制器（PLC）是工业自动化的核心控制单元，广泛应用于制造业、能源、交通等领域。本文以IEC 61131-3标准中的结构化文本（ST）语言为主线，从硬件架构、扫描周期、数据类型等基础原理出发，逐步深入到状态机编程、模拟量处理、通信协议实现等进阶技术。通过一个完整的物料分拣控制系统案例，提供可直接运行的ST代码与详细注释，并总结高频踩坑点与解决方案。全文拒绝空洞理论，全部基于工程实践，适用于从设备调试到系统架构的全阶段学习。

应用场景

PLC的核心应用场景包括：

• 离散制造：传送带控制、机械手抓取、包装线同步
• 过程控制：温度PID调节、流量累积、阀门开度控制
• 基础设施：污水处理、电梯群控、交通信号灯
• 能源管理：光伏逆变器并网、储能系统BMS通信

本文案例聚焦于物料分拣系统，该场景覆盖了数字量输入（光电传感器）、数字量输出（电磁阀、气缸）、模拟量输入（重量传感器）、HMI交互（启动/停止/急停）以及状态机逻辑，是PLC编程的典型综合应用。

核心原理

1. PLC硬件架构与扫描周期

PLC采用循环扫描的工作模式，每个扫描周期包含三个阶段：

• 输入采样：CPU读取所有输入模块的状态，存入输入映像区
• 程序执行：CPU顺序执行用户程序，从输入映像区读取数据，计