摘要
可编程逻辑控制器（PLC）是工业自动化的核心控制单元。本文从PLC的基本原理出发，以IEC 61131-3标准的结构化文本（ST）语言为主线，结合一个完整的物料分拣控制系统案例，系统讲解PLC的硬件架构、扫描周期机制、数据类型、指令系统及工程调试方法。文章提供一套可直接运行的ST代码，涵盖数字量输入输出、模拟量处理、PID闭环控制及通信协议封装，并针对工程实践中常见的时序竞争、看门狗超时、数据类型溢出等问题给出解决方案。适合自动化工程师、电气工程师及嵌入式开发者从理论到实践全面掌握PLC开发。
应用场景
PLC广泛应用于以下工业场景：
- 离散制造：汽车焊装线、包装机械、机床上下料系统，需要高速数字量IO与顺序控制。
- 过程控制：化工反应釜温度/压力控制、水处理加药系统，依赖模拟量采集与PID调节。
- 运动控制：伺服电机定位、步进电机速度控制，需要高速脉冲输出与电子凸轮功能。
- 远程监控：通过Modbus TCP/RTU或Profinet与上位机SCADA系统通信，实现数据采集与远程运维。
本文案例聚焦于一个典型的物料分拣系统：传送带将工件送至检测位，光电传感器识别物料类型，气缸推动至对应料仓，同时通过模拟量传感器监测传送带速度并自动调节电机频率。
核心原理
1. PLC硬件架构
PLC由CPU模块、电源模块、数字量输入模块（DI）、数字量输出模块（DO）、模拟量输入模块（AI）、模拟量输出模块（AO）及通信模块
