本文以三菱FX系列PLC梯形图为例，提出12部分框架优化流水线控制，涵盖初始化、信号处理、互锁、HMI交互等。强调模块化设计与调试技巧，避免冗余代码，提升可维护性。提供误区分析与实用案例，适合PLC程序员及自动化工程师。
由于工作的原因，我经常帮客户朋友修改许多别人写的程序。里面既有很多科班人士写的程序，也有很多野路子人士写的程序。这些程序，无一例外的都是非常臃肿，充满了大量的无效冗余代码。
那么，这篇文章，就以我最熟悉的三菱FX系列PLC的梯形图程序举例。一个易于调试维护的程序，应该是怎么样的。
以我们常见的生产流水线来讲，一般包含一个流水线主电机，以及前端进料，中间的多个加工工位，后端出料部分。
首先，我们要对程序进行整体规划，分区。以我的编程习惯，分区可以分为：
1.数据的初始化及地址位的规划:程序启动时，某些数据的初始化(最高优先级，且这部分内容必须放在总体程序的最前面，梯形图的首段)。数据分类，断电保持与非保持区域的协调，地址位的规划。如16位数（D寄存器），32位数（DD指令），浮点数（E指令），动作流程步计数（C计数器或D寄存器）。
2.数字信号处理：通讯协议的设置，与远端人机界面，变频器，总线系统等的数据交换等等。（如modbus，ethercat,can总线等。）
3.模拟信号处理（模拟量数据通道的输入与输出设置）：如称重传感器，压力传感器，温度传感器的量程设置，数据的读取。变频器输出频率的设置，比例阀的开度设置等等。
模拟信号在某些低成本场景下实时性较强，传感器价格更便宜；但数字信号在精度、抗干扰能力和长距离传输上更有优势。
在选择传感器的时候，需要根据具体情况进行选择。
4.程序的主流程：流水线主电机的启停及前后端进出料，加工工位的启动。启动前需要判断系统是否复位，所有电气设备都在准备位置，是否有电气设备报故障等等。如果有异常，禁止启动系统。
5.程序的子流程：前端进料的动作流程，各个加工工位的工作流程，后端出料部分的工作流程。（所有子流程完毕后，反馈信息到主流程启动主电机。)
子流程通过标志位（如M100表示工位1完成）反馈到主流程。若子流程未在规定时间（如10秒）内完成，使用定时器T0触发超时报警。
6.整机复位流程：例如系统发生故障，或者某些电机，气缸不在系统启动的位置的时候。我们需要先将各个工位的电气设备回到准备位置，然后将流水线主电机运行到准备位置。（此时需要注意工作顺序以避免撞机！）
7.程序互锁部分的设置(第一优先级)：如按下急停按钮或有工人触发保护光栅后，整体流程停止的判定。某工位启动后，其他工位能否启停的判定。自动模式运行下，禁止启动调试模式。某些电气设备报故障后，禁止启动自动/调试模式。
现场环境可能出现意外情况，需尽量考虑所有异常场景并设计相应互锁逻辑。
在程序执行顺序中，互锁逻辑（如急停、光栅触发）优先于报警逻辑，报警逻辑优先于主流程和其他模块。
8.调试模式：前面的主流程和子流程可能都会用到某个Y点输出，那么我为了防止双线圈，我会在各个主流程或子流程使用不同的线圈标记。例如：第一次启动电机A，标记为M1。第二次启动电机A，标记为M2。复位流程中，启动电机A，标记为M101。在调试模式中，启动电机A，标记为M201。然后我们在程序中，将M1,M2,M101,M201并联输出到电机A对应的Y0。这样我们在调试程序的时候，既可以避免双线圈的情况，也可以及时发现是哪段程序正在驱动电机A。
9.报警区的设定(第二优先级)：
严重报警是否需要立即停机，次要报警（如传感器轻微漂移）是否仅记录而不停机等等。某些气缸可能在规定时间内，未走到我们需要的位置，这样就会让整条生产线停滞。或者复位的时候，某些设备没有到准备位置，导致我们无法正常复位。那么这个时候，就需要输出信号，停止产线。并告知用户，哪里出了问题。
10.数据转换计算处理的部分：产品经过工位01后，重量为A，尺寸为B。工位02，需要根据产品的重量，尺寸进行再次加工。工位03，又要对上个站的数据进行处理分析，然后进行加工。连续次品过多的情况下，数据反馈给报警区。这部分程序，我一般是写在程序的后面。
11.其他程序：
某些特殊算法，设备的定时启停，设备维护周期管理，外部设备对接逻辑等。
12.数据采集与追溯：数据采集分析，PLC中实现XY图数据的生成，然后投射到HMI中进行保存截图处理等。
现在我们就可以把程序分成这样12部分:
1.数据的初始化
2.数字信号处理
3.模拟信号处理
4.程序的主流程
5.程序的子流程
6.整机复位流程
7.程序互锁部分的设置(第一优先级)
8.调试模式
9.报警区的设定(第二优先级)
10.数据转换计算处理的部分
11.其他程序
12.数据采集与追溯
在简单梯形图中，这12部分程序都是按照顺序写在一起的。现在新款的PLC也可以将这12个分区做成同步工作的12个主程序或者子程序。我们按照1-12部分的流程写程序，思路就会非常清晰，逻辑流程写出来也会非常简单。
在接下来的文章中，我将分别对以下内容，依次进行详解：1.程序注释和文档化。2.程序12部分的细节与易错点处理。3.子流程与主流程的反馈机制，复杂工况的处理与优化，流程如何写更加易于调试。4.程序的模块化与复用性。5.指令无法满足使用需求的时候，应该如何在有限的基础上满足我们的使用要求。（例如科学计数法，程序循环，PID算法等等。）6.数据采集与追溯。7.HMI交互设计与优化。
往期文章：
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