摘要
PLC 作为工业自动化核心控制器，其本质是一个面向工业环境的专用计算机。本文从硬件架构与扫描周期原理出发，基于 IEC 61131-3 标准，系统阐述梯形图与结构化文本的编程范式。通过一个完整的物料分拣系统案例，展示从需求分析、I/O 分配、程序编写到调试验证的全链路过程，并给出可直接运行的西门子 S7-1200 代码。本文旨在帮助读者建立 PLC 工程的系统化思维，规避常见工程陷阱。
应用场景
PLC 广泛应用于离散制造与过程控制领域。典型场景包括：
- 流水线控制：传送带启停、工件计数、气缸顺序动作。
- 温度/压力 PID 调节：锅炉、反应釜的恒温控制。
- 运动控制：伺服电机定位、步进电机脉冲输出。
- 安全联锁：急停、光幕、双手启动等安全回路。
本文案例聚焦于物料分拣系统，该场景覆盖了数字量输入输出、定时器、计数器、状态机等核心编程要素，具有普遍代表性。
核心原理
1. 扫描周期
PLC 采用循环扫描工作方式，一个扫描周期包含三个阶段：
- 输入采样：读取物理输入信号到输入映像区。
- 程序执行：按顺序执行用户程序，结果存入输出映像区。
- 输出刷新：将输出映像区数据同步到物理输出点。
关键约束：同一扫描周期内，输入状态在程序执行阶段保持不变。这决定了编程时必须考虑信号同步问题。