一、 前期准备与需求分析
1. 理解被控对象/过程：
详细研究工艺流程图、机械图纸、电气图纸。
明确设备的物理结构、运动方式、工作循环。
理解各个执行机构（电机、气缸、阀门、伺服驱动器等）的作用和控制要求（启/停、正/反转、速度、位置等）。
理解各个传感器（接近开关、光电开关、压力传感器、温度传感器、编码器等）的型号、安装位置、信号类型（NPN/PNP, NO/NC, 模拟量范围）及其检测目的。
理解操作员界面（HMI）的需求：需要显示什么信息？需要操作哪些功能？报警信息如何显示？
2. 明确控制要求：
功能需求： 设备需要实现哪些具体动作？顺序是怎样的？（手动、自动、单步、回原点、报警处理、配方管理、数据记录等）。
安全需求：
紧急停止功能：必须独立于PLC程序，采用硬接线，直接切断动力电源或使能。PLC需检测急停状态并做出安全响应（如停止所有输出）。
安全联锁：哪些动作必须在特定条件下才能执行？（如：门关闭才能启动、气压足够才能动作、互锁防止同时动作）。
故障保护：设备故障（传感器失效、执行机构超时、超限）时如何安全停机或进入安全状态？
性能需求： 对响应速度、控制精度（如PID调节）的要求。
操作模式需求： 需要哪些操作模式？（如：调试模式、手动模式、自动模式、维护模式等），不同模式下的权限和功能有何不同？
3. 定义输入/输出清单：
列出所有物理输入信号：按钮、选择开关、限位开关、传感器信号（DI、AI）。
列出所有物理输出信号：接触器线圈、指示灯、电磁阀线圈、变频器启停/速度给定（DO、AO）。
列出所有内部信号：程序内部使用的标志位、定时器、计数器、中间变量、数据块等。
为每个I/O点和内部变量定义清晰、无歧义、符合规范的名称（标签名），并做好详细注释。良好的命名和注释是程序可读性的基石！
4. 选择PLC硬件和软件：
根据I/O点数、性能要求、通信需求、成本等因素选择合适的PLC品牌和型号。
熟悉所选PLC的编程软件、指令集、特殊功能模块（如高速计数、脉冲输出、PID、通信）的使用方法。
二、 程序设计阶段 (结构化是关键)
1. 选择编程语言/方法：
梯形图： 最常用，直观易学，适合逻辑控制、顺序控制。是电气原理图的软件化表达。
顺序功能图： 非常适合描述清晰的顺序控制过程（步进流程），将流程分解为步、转换条件和动作。是设计复杂顺序逻辑的利器。
功能块图： 适合封装可重用的功能模块（如电机控制块、阀门控制块、PID控制块）。
结构化文本： 类似高级语言（Pascal/C），适合复杂计算、算法实现、数据处理。
指令表： 底层语言，较少直接使用。
通常结合使用： 例如，用SFC描述主流程，用LAD/FBD实现步内的具体逻辑，用ST处理复杂计算。
2. 采用结构化编程思想：
模块化： 将程序分解为功能独立的模块（子程序、功能块、函数）。
按功能划分： 如：初始化模块、手动操作模块、自动运行模块、报警处理模块、HMI通信模块、PID控制模块、数据记录模块等。
按设备划分： 如：传送带控制块、机械手控制块、加热炉控制块等。
分层组织：
主程序： 简洁清晰，主要负责调用各个功能模块（子程序/功能块）和协调模块间的执行顺序。避免在主程序中堆积大量逻辑。
子程序/功能块： 实现具体的功能逻辑。应尽量做到高内聚、低耦合（模块内部联系紧密，模块间依赖关系弱）。
数据抽象： 使用数据块或结构体来组织相关的数据（如一个电机的所有状态和控制变量：启动命令、停止命令、运行状态、故障状态、速度设定、速度反馈等）。
3. 设计程序结构框架：
使用SFC设计主流程（如果适用）。
规划好程序的组织结构树（Program Blocks, Function Blocks, Data Blocks）。
定义好模块间的接口（输入参数、输出参数、输入输出参数）。
4. 编写详细逻辑：
安全第一： 在任何逻辑编写之前，先实现急停响应和必要的安全联锁。确保在任何非预期状态下，设备都能安全停机。
清晰性原则：
使用标准的起保停电路、互锁电路、边沿检测等。
避免过于复杂的网络（梯形图）。如果一个网络行数过多或分支过杂，考虑拆分子程序或功能块。
合理使用注释，解释复杂逻辑、特殊处理的原因。
稳定性与可靠性：
考虑故障检测与处理：传感器信号抖动（使用定时器去抖）、执行机构动作超时、数值超限等。设置合理的报警和停机保护。
使用状态机思想：明确设备或子系统当前所处的状态（如：空闲、启动中、运行中、暂停、故障、急停等），根据状态和输入条件进行状态转移。这比一堆分散的标志位更清晰可靠。
初始化处理： 上电或模式切换时，进行必要的变量初始化、输出复位，确保设备从一个确定的状态开始运行。
操作模式处理：
清晰区分不同模式（手动/自动/调试）下的逻辑。
模式切换时，做好状态过渡和输出处理，避免误动作。
HMI交互： 设计好HMI需要读写的数据区域（DB），以及报警消息的触发和确认机制