137.工业级模块化 PLC！ST 状态机分拣系统｜模拟量调速 + 故障联锁 + 超时保护

摘要

可编程逻辑控制器（PLC）是现代工业自动化的核心设备，广泛应用于制造业、能源、交通等领域。本文从工程实践出发，系统讲解PLC的核心原理、编程方法及调试技巧。通过一个完整的物料分拣控制系统案例，展示从需求分析到代码实现的全流程。文章采用IEC 61131-3标准中的结构化文本（ST）语言编写，所有代码均可在CoDeSys或TwinCAT等主流IDE中直接运行。读者将掌握PLC程序的模块化设计、状态机建模、故障处理等关键技能。

应用场景

PLC在以下工业场景中具有不可替代的作用：

1. 离散制造：汽车焊装线、电子产品装配线的顺序控制
2. 过程控制：化工反应釜的温度/压力PID调节
3. 运动控制：伺服电机的多轴同步定位
4. 能源管理：光伏电站的并网切换逻辑
5. 安全系统：冲压机的双按钮安全联锁保护

本文以“传送带物料分拣系统”为案例，该场景包含传感器检测、气缸驱动、变频器调速等典型工控元素，能完整覆盖PLC编程的核心知识体系。

核心原理

1. 扫描周期机制

PLC采用循环扫描工作模式，每个扫描周期包含三个阶段：

• 输入采样：读取物理输入模块的状态到输入映像区
• 程序执行：按顺序执行用户程序，更新输出映像区
• 输出刷新：将输出映像区的数据写入物理输出模块

扫描周期时间通常在1-100ms之间，取决于程序规模和CPU性能。理解扫