3. 基于状态机的虚拟设备启停逻辑调试

输送带启停状态机的状态划分与转换条件

虚拟输送带的启停逻辑用状态机描述时，核心是四个稳定状态和它们之间的受控转换。启动、停止、急停、复位四个命令分别触发不同的转换路径，而急停具有最高优先级，任何状态下都必须立即进入急停状态。

状态机在虚拟调试环境中的实现

在虚拟调试平台中，状态机通常以PLC程序中的CASE语句或状态变量实现。以下代码展示一个基于整数状态变量的启停状态机，可直接在虚拟PLC中运行并与三维模型信号映射。

// 状态定义
// 0 = STOPPED, 1 = STARTING, 2 = RUNNING, 3 = E_STOP

VAR
    State : INT := 0;           // 当前状态
    StartCmd : BOOL;            // 启动按钮
    StopCmd : BOOL;             // 停止按钮
    EStopCmd : BOOL;            // 急停按钮
    ResetCmd : BOOL;            // 复位按钮
    BeltSpeed : REAL := 0.0;    // 当前带速 m/s
    TargetSpeed : REAL := 1.5;  // 目标带速 m/s
    AccelRate : REAL := 0.5;    // 加速度 m/s²
    GreenLamp : BOOL;           // 绿灯
    RedLamp : BOOL;             // 红灯
    YellowLamp : BOOL;          // 黄灯
    Buzzer : BOOL;              // 蜂鸣器
END_VAR

// 状态机主逻辑
CASE State OF
    0: // STOPPED
        BeltSpeed := 0.0;
        GreenLamp := FALSE;
        RedLamp := TRUE;
        YellowLamp := FALSE;
        Buzzer := FALSE;
        IF EStopCmd THEN
            State := 3;
        ELSIF StartCmd THEN
            State := 1;
        END_IF;

    1: // STARTING
        RedLamp := FALSE;
        YellowLamp := TRUE;
        BeltSpeed := BeltSpeed + AccelRate * 0.1; // 假设扫描周期100ms
        IF EStopCmd THEN
            State := 3;
        ELSIF StopCmd THEN
            State := 0;
        ELSIF BeltSpeed >= TargetSpeed THEN
            BeltSpeed := TargetSpeed;
            State := 2;
        END_IF;

    2: // RUNNING
        YellowLamp := FALSE;
        GreenLamp := TRUE;
        BeltSpeed := TargetSpeed;
        IF EStopCmd THEN
            State := 3;
        ELSIF StopCmd THEN
            State := 0;
        END_IF;

    3: // E_STOP
        BeltSpeed := 0.0;
        GreenLamp := FALSE;
        YellowLamp := FALSE;
        RedLamp := TRUE;
        Buzzer := TRUE;
        IF ResetCmd AND NOT EStopCmd THEN
            State := 0;
        END_IF;
END_CASE;

调试操作与状态一致性验证

将上述状态机变量映射到三维输送带模型的驱动信号和指示灯后，按以下顺序操作并观察模型动作与状态指示是否一致：

1. 初始状态确认：模型输送带静止，红灯常亮，绿灯和黄灯熄灭，蜂鸣器关闭。
2. 触发启动：置位StartCmd，观察输送带是否从静止逐渐加速，黄灯是否闪烁，带速是否在约3秒内达到1.5 m/s后转为绿灯常亮。
3. 运行中停止：置位StopCmd，观察输送带是否立即停止，绿灯熄灭、红灯亮起，状态回到STOPPED。
4. 急停测试：在RUNNING状态下置位EStopCmd，观察输送带是否立即切断动力（带速归零），红灯闪烁且蜂鸣器响，状态进入E_STOP。
5. 复位验证：保持EStopCmd为0，置位ResetCmd，观察状态是否回到STOPPED，红灯恢复常亮，蜂鸣器关闭。

常见状态转换异常与排查