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在三菱 PLC 中，气缸控制的通用功能块（Function Block, FB）可封装气缸的伸出、缩回、急停、状态反馈等核心逻辑，简化编程并提高复用性。以下以FX5 系列和Q 系列为例，设计通用气缸控制功能块，涵盖单作用气缸和双作用气缸的典型控制逻辑。

一、气缸控制功能块设计思路

气缸控制的核心需求：

1. 动作控制：伸出（电磁阀 A 得电）、缩回（电磁阀 B 得电，双作用）或复位（单作用靠弹簧）；

2. 状态反馈：通过磁性开关检测 “伸出到位”“缩回到位”；

3. 安全逻辑：动作超时报警、急停时强制复位；

4. 模式选择：手动 / 自动控制切换。

功能块需包含输入参数（控制信号）、输出参数（驱动信号）、内部状态（动作逻辑）和报警信号（超时、异常）。

二、双作用气缸通用功能块（FB_Cylinder_Double）

双作用气缸通过两个电磁阀控制伸出 / 缩回（如两位五通电磁阀），需两个磁性开关反馈位置。

1. 功能块参数定义

2. 内部逻辑（状态机设计）

通过状态机实现气缸动作的有序切换，核心状态包括：

• S0：初始状态（缩回到位，电磁阀全断）；

• S1：伸出过程（Solenoid_Extend=ON，等待 Sensor_Extend=ON）；

• S2：伸出到位（保持 Solenoid_Extend=ON）；

• S3：缩回过程（Solenoid_Retract=ON，等待 Sensor_Retract=ON）；

• S4：急停状态（强制 Solenoid_Retract=ON，直到缩回到位）。

关键逻辑：

• 自动模式下，通过Auto_Extend/Auto_Retract触发动作，到位后保持；

• 手动模式下，通过Man_Extend/Man_Retract直接控制电磁阀（支持点动）；

• 超时检测：进入伸出 / 缩回过程时启动定时器，超时未到位则触发Alarm_Timeout；

• 异常检测：若Sensor_Extend和Sensor_Retract同时 ON，触发Alarm_Fault。

3. GX Works3 中功能块实现（示例代码片段）

plaintext

// 功能块：FB_Cylinder_Double
// 状态定义
VAR_INTERNAL
    CurrentState: INT := 0; // 0=初始,1=伸出中,2=伸出到位,3=缩回中,4=急停
    Timer_Extend: TON;      // 伸出超时定时器
    Timer_Retract: TON;     // 缩回超时定时器
END_VAR

// 急停优先
IF EStop THEN
    CurrentState := 4;
ELSE
    CASE CurrentState OF
        0: // 初始状态（缩回到位）
            IF (AutoMode AND Auto_Extend) OR (NOT AutoMode AND Man_Extend) THEN
                CurrentState := 1; // 触发伸出
            END_IF;
        
        1: // 伸出过程
            Solenoid_Extend := TRUE;
            Solenoid_Retract := FALSE;
            Timer_Extend(IN:=TRUE, PT:=Timeout_Set * 100); // 超时计时
            IF Sensor_Extend THEN
                CurrentState := 2; // 伸出到位
                Timer_Extend(IN:=FALSE);
            ELSIF Timer_Extend.Q THEN
                Alarm_Timeout := TRUE; // 超时报警
            END_IF;
        
        2: // 伸出到位
            IF (AutoMode AND Auto_Retract) OR (NOT AutoMode AND Man_Retract) THEN
                CurrentState := 3; // 触发缩回
            END_IF;
        
        3: // 缩回过程
            Solenoid_Extend := FALSE;
            Solenoid_Retract := TRUE;
            Timer_Retract(IN:=TRUE, PT:=Timeout_Set * 100);
            IF Sensor_Retract THEN
                CurrentState := 0; // 缩回到位
                Timer_Retract(IN:=FALSE);
            ELSIF Timer_Retract.Q THEN
                Alarm_Timeout := TRUE;
            END_IF;
        
        4: // 急停状态
            Solenoid_Extend := FALSE;
            Solenoid_Retract := TRUE;
            IF Sensor_Retract THEN
                CurrentState := 0; // 急停后缩回到位
            END_IF;
    END_CASE;
END_IF;

// 状态反馈
Status_Extend := (CurrentState = 2) OR (CurrentState = 1 AND Sensor_Extend);
Status_Retract := (CurrentState = 0) OR (CurrentState = 3 AND Sensor_Retract);

// 异常报警（双到位）
Alarm_Fault := Sensor_Extend AND Sensor_Retract;

三、单作用气缸功能块（FB_Cylinder_Single）

单作用气缸仅需一个电磁阀（得电伸出，失电靠弹簧缩回），磁性开关检测伸出到位。

• 输入参数：减少Solenoid_Retract，增加Spring_Retract（弹簧复位状态反馈）；

• 逻辑简化：缩回过程无需电磁阀控制，仅需失电并等待弹簧复位（可通过Sensor_Retract或延时判断）。

四、功能块调用示例（双作用气缸）

在主程序中调用功能块，关联实际 I/O 点：

plaintext

// 实例化气缸1功能块
FB_Cyl1: FB_Cylinder_Double;

// 输入参数映射
FB_Cyl1.EN := TRUE;
FB_Cyl1.AutoMode := X0; // 自动/手动切换开关（X0=ON为自动）
FB_Cyl1.Auto_Extend := M0; // 自动伸出指令（来自程序逻辑）
FB_Cyl1.Auto_Retract := M1; // 自动缩回指令
FB_Cyl1.Man_Extend := X1; // 手动伸出按钮
FB_Cyl1.Man_Retract := X2; // 手动缩回按钮
FB_Cyl1.EStop := X3; // 急停按钮
FB_Cyl1.Sensor_Extend := X10; // 伸出到位传感器
FB_Cyl1.Sensor_Retract := X11; // 缩回到位传感器
FB_Cyl1.Timeout_Set := K50; // 超时5秒

// 输出参数映射
Y0 := FB_Cyl1.Solenoid_Extend; // 伸出电磁阀
Y1 := FB_Cyl1.Solenoid_Retract; // 缩回电磁阀
M10 := FB_Cyl1.Status_Extend; // 伸出状态指示
M11 := FB_Cyl1.Alarm_Timeout; // 超时报警

五、功能块设计要点

1. 通用性：通过参数化（如超时时间、I/O 映射）适配不同气缸，避免重复编程；

2. 安全性：急停优先、超时报警、异常检测（如双传感器同时触发）需强制保护逻辑；

3. 可维护性：状态机逻辑清晰，便于后期调试（可通过监控CurrentState判断故障阶段）；

4. 兼容性：FX5 系列和 Q 系列均支持 FB 功能，Q 系列可通过多实例调用控制多个气缸（如FB_Cyl1、FB_Cyl2）。

六、扩展功能

• 增加互锁逻辑：若多个气缸动作存在干涉，可在功能块间添加互锁信号（如Cyl1_Extend_Lock禁止 Cyl2 动作）；

• 手动模式优化：支持 “点动”（按钮松开即停止）或 “自锁”（按钮切换状态），通过参数Man_Mode选择；

• 报警复位：添加Alarm_Reset输入，用于清除超时 / 异常报警。

通过通用功能块，可快速实现气缸控制逻辑，尤其适合多气缸的非标设备（如装配线、分拣机），显著提高编程效率和可靠性。