低成本轻量化的 CPG 程序架构优化与实践

轻量化CPG程序模板

在工业自动化项目实施中，程序架构的合理性直接影响项目成本、部署效率和后期维护难度。本文基于对传统 CPG 模板程序的深入理解，结合实际应用场景需求，从硬件适配、功能简化、架构优化等维度，提出一套低成本、易部署、便调试的程序架构方案，旨在为中小规模自动化项目提供高效的技术参考。

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一、程序框架

原CPG模板程序是基于1511及TP200开发，对项目硬件要求较高，实施成本增加。笔者将其中部分CPG程序结构简化，保留其中状态机部分。使其在1215及KTP700也能应用这套模板。
为适配 1215 PLC 及 KTP700 屏，在保证核心功能的前提下，通过 “简化结构 + 剥离非必要模块” 实现轻量化。在原版CPG模板中事件管理是CPG模板的另一大亮点，但这对PLC硬件要求较高，这部分程序在没有特殊要求的项目是不需要的，故不在此体现。

程序框架如图所示

二、层级结构

CM（最小控制单元）

如气缸、伺服等，直接关联硬件 IO，程序中采用标准化接口（如 “动作指令 + 状态反馈”），方便单独调试（例如：通过 KTP700 直接触发 CM 单步动作，快速定位硬件故障）。

EM（执行件组合）

整合多个 CM 实现特定功能（如 “抓取 EM” 包含 “伸缩气缸 + 旋转伺服”），层级化封装使调试时可定位至 “EM 级”（若抓取失败，先排查 EM 内各 CM 的协同逻辑，而非全局搜索）。

Unit（功能单元）

管理多个 EM 的协同（如 “上料 Unit” 包含 “推送 EM + 定位 EM”） ，其中Unit00是虚构的，作用是状态管理及作业管理等。

调用结构如图所示

三、作业序列

原版CPG模板程序里没有关于作业序列的描述，笔者参考西门子最新AF模板作业序列的实现并融入AF模板中作业序列控制程序提取并将其简化，实现作业序列单步或连续运行。并且状态机反馈的状态直接作用于EM，比如：设备处于“Reset”状态时，满足条件后EM执行复位作业序列。设备处于“Excute”状态时，满足条件后执行工艺序列等。程序部分如下图所示：

同一设备需要兼容多个的作业序列
当需要同一个设备需要兼容多个的作业序列时，可以在作业序列管理程序“JobSequenceManager”中编写相应的序列程序，通过Case语句分别调用如下图所示。

配方管理程序” RepiceManager_FB”可以保存不同作业序列的设备参数，并根据作业序列号索引参数并传递给作业序列。