4. 第一个简单程序
在掌握了 Codesys 开发环境的界面布局与基本操作逻辑之后，我们正式进入第一个可运行的 PLC 程序实战。本章将带领你从零开始，完整走通“创建工程 → 编写梯形图 → 编译下载 → 在线监控”的全流程。这个流程是后续所有复杂项目开发的骨架，无论你未来是编写运动控制程序、过程控制程序还是物联网采集程序，都离不开这一套标准动作。我们以一个最经典的“起保停电路”为案例载体，因为它包含了输入信号（按钮）、输出信号（接触器）、自锁逻辑（保持）和互锁逻辑（保护），麻雀虽小五脏俱全，非常适合作为第一个工程。
上图展示了本章的核心链路：从工程创建到最终监控调试的四个阶段，以及我们即将编写的梯形图逻辑结构。请注意，梯形图中的“自锁”触点与输出线圈是并联关系，这是起保停电路能够保持输出状态的关键。下面我们分步骤展开。
4.1 核心原理：工程结构、扫描周期与变量映射
在动手操作之前，必须先理解三个基本概念：工程结构、扫描周期和变量映射。Codesys 的工程结构采用树形组织，最上层是“设备”节点，它代表物理 PLC 或软 PLC 运行时；其下是“PLC 逻辑”节点，包含“应用”、“任务配置”和“全局变量”等子项。我们的梯形图程序写在“应用”下的程序组织单元（POU）中，而“任务配置”则决定了程序以何种周期执行。
扫描周期是 PLC 运行的基本节拍，它包含三个阶段：读取输入 → 执行程序 → 刷新输出。在读取输入阶段，PLC 将物理输入端子（如按钮）的状态快照到输入映像寄存器；在执行程序阶段，CPU 根据梯形图逻辑计算输出结果，但此时并不直接驱动物理输出；在刷新输出阶段，计算结果被一次性传送到输出端子。理解这一点非常重要，因为它解释了为什么 PLC 程序是“顺序扫描”而非“并行执行”的。
变量映射是连接梯形图符号与物理 I/O 的桥梁。在 Codesys 中，我们使用 %IX0.0 表示输入字节 0 的第 0 位，%QX0.0 表示输出字节 0 的第 0 位。这些地址在设备配置中与具体的 PLC 端子绑定。编写程序时，我们直接使用这些地址或为它们定义更有意义的别名（如 StartButton），这样既提高了程序可读性，也便于维护。
| 阶段 | 动作 | 说明 | 示例 |
|---|---|---|---|
| 输入采样 | 读取物理输入 | 将按钮、传感器状态存入输入映像区 | 启动按钮按下 → %IX0.0 = TRUE |
| 程序执行 | 逐行扫描梯形图 | 从左到右、从上到下执行逻辑 | 计算自锁条件，决定输出线圈状态 |
| 输出刷新 | 更新物理输出 | 将输出映像区状态一次性传送到端子 | %QX0.0 = TRUE → 接触器吸合 |
4.2 操作流程：从新建工程到编译下载
下面我们按照标准步骤，完成第一个工程的创建与下载。请确保你已经安装了 Codesys V3 开发环境，并且有一个可用的 PLC 运行时（可以是真实硬件，也可以是 Codesys Control Win V3 软 PLC）。
- 新建工程：打开 Codesys，点击“文件”→“新建工程”，选择“标准工程”模板。在弹出窗口中，为工程命名（例如
MyFirstPLC），并选择设备类型。如果你使用软 PLC，选择“CODESYS Control Win V3”；如果使用真实硬件（如汇川、信捷等），选择对应的设备描述文件。 - 添加程序组织单元：在左侧设备树中，右键点击“PLC 逻辑”→“应用”，选择“添加对象”→“程序组织单元”。命名 POU 为
MainProgram，实现语言选择“连续功能图”或“梯形图”，这里我们选择“梯形图”。 - 编写梯形图：双击打开
MainProgram，在编辑区域中，从右侧工具箱拖入“常开触点”、“常闭触点”和“线圈”元素。按照图 4-1 的逻辑连接：启动按钮（常开）串联自锁触点（常开），再串联停止按钮（常闭），最后驱动输出线圈。将自锁触点与启动按钮并联。 - 声明变量：在 POU 的变量声明区，定义如下变量：
Start AT %IX0.0 : BOOL;、Stop AT %IX0.1 : BOOL;、Motor AT %QX0.0 : BOOL;。这样，梯形图中的符号就与物理地址绑定了。 - 编译工程：点击菜单栏的“生成”→“生成”或按 F7，检查是否有编译错误。如果一切正常，输出窗口会显示“0 个错误，0 个警告”。
- 登录与下载：点击“登录”按钮（或按 F5），Codesys 会尝试连接 PLC。连接成功后，点击“下载”按钮，将程序下载到 PLC 中。下载完成后，点击“启动”按钮（或按 F5），PLC 进入运行状态，程序开始循环执行。
4.3 案例拆解：起保停电路的完整调试过程
现在，我们通过一个具体的调试场景来验证程序逻辑。假设我们使用 Codesys Control Win V3 软 PLC，并添加了可视化模拟面板（或使用 Modbus 从站模拟 I/O）。我们的目标是：按下启动按钮后，输出线圈保持吸合；按下停止按钮后，输出线圈断开。
初始状态：PLC 处于运行状态，所有变量为 FALSE。我们打开“监视”视图（右键点击 POU → “监视”），可以看到梯形图上每个触点和线圈的实时状态（绿色表示 TRUE，灰色表示 FALSE）。
操作步骤与观察：
- 在可视化面板中，将
Start按钮置为 TRUE（模拟按下）。观察梯形图：启动触点变为绿色，电流路径导通，输出线圈Motor变为 TRUE。此时，即使将Start按钮恢复为 FALSE，由于自锁触点（Motor）已经闭合，输出线圈仍然保持 TRUE。 - 将
Stop按钮置为 TRUE（模拟按下）。观察梯形图：停止触点（常闭）断开，电流路径中断，输出线圈Motor变为 FALSE。此时，即使将Stop按钮恢复为 FALSE，输出线圈也不会自动恢复，必须再次按下启动按钮。
关键参数与指标：在监控过程中，我们关注三个变量的布尔值变化。通过“监视”窗口，可以实时看到 Start、Stop、Motor 的状态切换。此外，我们还可以在“任务配置”中查看程序的循环周期（例如 10ms），确保程序在预期的时间片内完成扫描。
风险与代价：如果停止按钮使用了常开触点（即程序逻辑为“停止按钮为 TRUE 时断开”），那么当停止按钮的线路断开或 PLC 输入点损坏时，将无法停止设备，这是严重的安全隐患。因此，工业标准中急停按钮必须使用常闭触点，并采用“失电停车”原则。
4.4 常见误区与总结复盘
初学者在编写第一个程序时，常犯以下几个错误，我们逐一分析并给出规避方法。
| 误区 | 现象 | 原因 | 正确做法 |
|---|---|---|---|
| 变量地址未绑定 | 梯形图符号无颜色变化 | 变量未关联到物理 I/O | 在变量声明中使用 AT %IX0.0 语法 |
| 自锁触点接错位置 | 输出无法保持 | 自锁触点未与启动按钮并联 | 确保自锁触点与启动按钮并联，且位于停止触点之前 |
| 停止按钮使用常开 | 停止功能失效 | 逻辑错误或安全设计缺陷 | 使用常闭触点，并考虑硬件急停回路 |
| 下载后程序未运行 | PLC 处于 STOP 状态 | 未点击“启动”或任务未配置 | 下载后点击“启动”，并检查任务配置 |
| 在线修改后未生效 | 程序行为不变 | 未执行“在线更改”或“下载” | 使用“在线更改”功能，或停止 PLC 后重新下载 |
总结复盘：本章的核心目标是建立“工程化”的思维。创建工程不仅仅是写代码，还包括设备选型、变量规划、任务配置和调试验证。起保停电路虽然简单，但它涵盖了 PLC 编程的三大基础要素：输入采样、逻辑运算、输出控制。在后续章节中，我们会引入定时器、计数器、功能块和状态机，但所有复杂逻辑都建立在这套标准的工程流程之上。
最后，请务必养成以下习惯：每次修改程序后先编译再下载；下载前确认 PLC 处于安全状态；调试时使用“监视”功能观察变量实时变化，而不是盲目猜测。这些习惯将帮助你在未来的项目中减少排障时间，提高开发效率。