157.保姆级 TIA 教程｜从继电器电路到 ST 代码，一步搞定电机换向控制

摘要

本文面向具备基础电气知识的工程师，系统阐述可编程逻辑控制器（PLC）的编程范式与工程实践。从继电器电路到现代IEC 61131-3标准，通过一个完整的电机正反转控制案例，详细对比梯形图（LD）与结构化文本（ST）两种编程语言。文章提供可直接运行的ST代码，并深入解析扫描周期、内存寻址、数据类型等核心机制，帮助读者建立从入门到精通的系统性认知。

应用场景

PLC广泛应用于工业自动化领域，典型场景包括：

• 离散制造：输送带控制、机械手动作序列、包装线逻辑
• 过程控制：温度PID调节、阀门开度控制、流量累计
• 安全系统：急停逻辑、光幕互锁、双通道冗余
• 运动控制：伺服电机定位、变频器速度给定、电子凸轮

以本文案例——电机正反转控制为例，该逻辑存在于几乎所有需要方向切换的驱动设备中：起重机、卷扬机、机床主轴、传送带换向。其控制要求包括：互锁保护（正反转不能同时接通）、过载保护、停止优先、状态指示。

核心原理

1. 扫描周期与程序执行模型

PLC采用循环扫描执行方式，每个扫描周期包含三个阶段：

• 输入采样：读取物理输入模块状态，存入过程映像区
• 程序执行：按顺序执行用户程序，仅操作过程映像区
• 输出刷新：将过程映像区的输出状态写入物理输出模块

关键特性：

• 同一扫描周期内，输入状态保持不变