PLC编程是工业自动化控制的核心，其方法需结合标准化语言、结构化设计和实际应用需求。以下是系统化的PLC编程方法及关键要点：

一、核心编程标准：IEC 61131-3

国际电工委员会制定的五大语言标准：

1. 梯形图（Ladder Diagram, LD）

特点：类似继电器电路，直观易读

适用场景：离散量控制（如电机启停、联锁保护）

优势：电气工程师零门槛上手

局限：复杂数据处理能力弱

2. 功能块图（Function Block Diagram, FBD）

特点：模块化图形编程

典型应用：PID控制、模拟量处理

案例：温控系统常用PID功能块

3. 结构化文本（Structured Text, ST）

特点：类Pascal高级语言

适用场景：复杂算法、数学运算

示例： IF Temp > 100 THEN Valve.Open(); 

4. 指令表（Instruction List, IL）

特点：底层汇编风格

现状：逐渐被ST替代

5. 顺序功能图（Sequential Function Chart, SFC）

特点：状态机流程图

核心要素：Step（步骤） + Transition（转移条件）

应用场景：多工序生产线控制

二、结构化编程设计方法

1. 模块化分层架构

graph TD

A[主程序OB1] --> B[设备控制FC]

A --> C[报警处理FB]

B --> D[电机驱动FB]

C --> E[报警记录DB]

2. 面向对象编程（OOP）应用

功能块（FB）封装设备对象

数据块（DB）存储实例数据

案例：注塑机模块 = 温度控制FB + 压力控制FB + 运动控制FB

三、实战开发流程

1. 需求分析阶段

绘制IO清单（例：DI 24点，AO 8通道）

定义安全等级（SIL2/PLe）

2. 软件设计

制作控制时序图

设计SFC工艺流程图

创建变量命名规范（例：Motor01_Start）

3. 代码实现规范

统一注释格式： //[2023-08] 急停连锁 

信号滤波处理： MOV (AI_Raw * 0.2 + AI_Filtered * 0.8), AI_Filtered 

安全编程：双通道信号校验

4. 仿真与调试

利用PLC仿真器（如TIA Portal PLCSIM）

强制表（Force Table）测试边界值

交叉引用（Cross-Reference）排查地址冲突

四、先进编程技术

1. 状态机设计

CASE State OF

0: // IDLE

IF Start_Signal THEN State := 10;

10: // RUNNING

IF Product_Sensor THEN State := 20;

20: // COMPLETE

State := 0;

END_CASE

2. 安全编程（如西门子F-Language）

安全功能块：F_ESTOP, F_GUARD

通过TÜV认证的安全逻辑

3. 工业通信集成

PROFINET IO设备配置

OPC UA服务器数据对接

JSON报文解析（适用于上位机通信）

五、工程化实践要点

1. 版本管理

使用Git管理SCL代码

PLC项目比较工具（如Amerge）

2. 文档规范

自动生成IO映射表

变量字典导出功能

3. 维护性设计

预留15%备用IO点

故障诊断画面开发

添加维护计数器（如 Motor_Runtime ）

六、学习路径建议

1. 基础阶段：掌握LD/FBD + 定时器/计数器应用

2. 进阶阶段：ST语言算法实现 + 模块化设计

3. 专家阶段：安全系统设计 + 多PLC协同控制

关键提醒：现代PLC编程已从单纯的逻辑实现转向系统工程，需同步掌握：

工业网络拓扑（PROFINET/ETHERNET/IP）

信息安全（IEC 62443）

数据追溯（通过SQL数据库交互）

边缘计算集成（如CODESYS Runtime）

建议通过具体平台深化实践（如Rockwell Studio 5000或西门子TIA Portal），实际项目中优先采用SFC规划整体流程，用ST实现复杂运算模块，通过模块化FB降低维护成本。持续关注IEC 61499标准的发展，其为下一代分布式PLC编程框架。