摘要
可编程逻辑控制器（PLC）是工业自动化系统的核心执行单元。本文从底层原理出发，系统梳理PLC的工作机制、扫描周期、I/O映射与编程范式，并以IEC 61131-3标准中的结构化文本（ST）语言为主线，提供一套从环境搭建到完整项目落地的全流程指南。文章包含一个可直接在CODESYS或TwinCAT环境中运行的交通灯控制系统完整代码，并针对工程中常见的扫描竞争、数据类型溢出、看门狗超时等问题给出避坑策略。全文不依赖任何图形化编程界面，聚焦于严谨的工程逻辑与可复用的代码结构。
应用场景
PLC广泛应用于以下工业控制场景：
- 生产线自动化：传送带启停、物料分拣、机械臂联动控制。
- 过程控制：温度、压力、流量的PID调节与报警联锁。
- 交通系统：交通灯时序控制、道闸系统、隧道通风控制。
- 楼宇自动化：电梯调度、照明控制、空调机组启停。
- 能源管理：光伏逆变器控制、储能系统BMS逻辑、发电机并网切换。
在这些场景中，PLC承担着“实时读取传感器状态，按预设逻辑计算输出，驱动执行器动作”的核心任务。理解PLC的本质——一个确定性、周期执行的实时控制计算机——是入门的起点。
核心原理
1. 扫描周期（Scan Cycle）
PLC的运行模式不是事件驱动，而是周期扫描。每个扫描周期严格按以下顺序执行：
- 读输入阶段：将物理输入模块的状态（如按钮、传感器）批量复制到输入映
