196.基于结构化文本 ST 分层功能块有限状态机带料仓满保护的金属非金属自动分拣 PLC 控制系统设计

摘要可编程逻辑控制器（PLC）是工业自动化领域的核心控制设备。本文以IEC 61131-3国际标准为理论框架，从PLC的硬件架构、扫描周期原理出发，系统讲解梯形图与结构化文本的编程方法。通过一个完整的物料分拣控制系统案例，展示从需求分析、I/O分配、程序编写到调试验证的全流程。文中提供可直接运行的ST语言代码，并针对工程实践中常见的扫描周期问题、数据类型陷阱、通信干扰等痛点给出解决方案。本文旨在帮助工程师建立从底层原理到工程落地的完整知识体系。应用场景PLC广泛应用于以下工业控制领域：生产线自动化：传送带控制、机械手动作序列、装配线节拍控制过程控制：温度PID调节、压力闭环控制、流量比例控制离散制造：物料分拣、包装计数、质量检测基础设施：电梯控制、污水处理、楼宇自动化以本文案例为例，某工厂需要将传送带上的金属与非金属物料自动分拣到两个料箱。系统包含一个光电传感器、一个金属接近开关、一个气动推杆、两个料箱满检测传感器，以及启动/停止按钮。要求实现自动分拣、料箱满报警、手动/自动切换功能。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）、模拟量模块（AI/AO）及通信模块组成。CPU执行用户程序，通过总线读取输入状态，执行逻辑运算，更新输出状态。2. 扫描周期P