编者按IEC 61131-3是第一个为工业控制系统提供标准化编程语言的国际标准。该标准针对工业控制系统所阐述的软件设计的概念和软件模型等适应了当今世界软件、工业控制系统的发展方向,是一种非常先进的设计技术。符合IEC 61131-3的软件系统是一个结构完美、可重复使用、可维护的工业控制系统软件,不但能被应用在PLC可编程控制器,而且还能被应用在运动控制系统、分散型控制系统和软逻辑/PC、SCADA等。本专题包括六篇文章,第一、二、三、四、六篇是对IEC 61131-3国际标准的介绍,第五篇是对IEC 61131国际标准通信部分的介绍。第一篇文章主要对IEC 61131-3国际标准的一些主要特点、国际组织及其在国内外的发展情况作了简单介绍;第二篇文章通过对IEC国际标准的两个模型的介绍,从理论角度对IEC国际标准所具备的诸多优点做了理论剖析和阐述;第三、第四篇文章主要对IEC 61131-3国际标准的两种文本化语言IL和ST及三种图形化语言FBD、LD和SFC做了简单介绍,使读者对IEC 61131-3程序语言及其编程有一基本认识;第六篇文章包括两部分:第一部分主要介绍了一个IEC 61131-3编程系统所应具有的一些主要特征,第二部分举例说明了如何用IEC 61131-3编程系统解决一个实际的工业问题。第五篇文章从理论上对IEC 61131-3编程系统如何与其它的工业自动系统进行通信和集成做了简介,以让读者了解到IEC 61131国际标准所具有的开放性和先进性。 WWW_PLCJS※COM-PLC-技×术_网(可编程控※制器技术门户)
摘要 WWW_PLCJS※COM-PLC-技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
本文主要对IEC 61131-3国际标准的一些主要特点、国际组织及IEC 61131-3国际标准在国内外的发展情况作了简单介绍,以让读者对IEC 61131-3国际标准的基本情况及其所具有的诸多优点有一总体认识,为读者进一步阅读后续文章做了必要铺垫。 WWW_PLC※JS_COM-PLC-技.术_网(可编程控※制器技术门户)
IECInternational Electrotechnical Commission61131-3是IEC 61131国际标准的第三部分,是第一个为工业自动化控制系统的软件设计提供标准化编程语言的国际标准,它得到了世界范围的众多厂商的支持,但又独立于任何一家公司。该国际标准的制定,是IEC工作组在合理地吸收、借鉴世界范围的各可编程序控制器PLCs厂家的技术、编程语言、方言等的基础之上,形成的一套新的国际编程语言标准。61131-3国际标准随着可编程序控制器PLCs技术、编程语言等的不断进步也在不断地进行着补充和完善。 P_L_C_技_术_网——可——编——程——控-制-器-技——术——门——户
61131-3国际标准得到了包括有美国AB公司、德国西门子公司等世界知名大公司在内的众多厂家的共同推动和支持,它极大地改进了工业控制系统的编程软件质量及提高了软件开发效率;它定义的一系列图形化语言和文本语言,不仅对系统集成商和系统工程师的编程带来很大的方便,而且对最终用户同样带来很大的方便;它在技术上的实现是高水平的,有足够的发展空间和变动余地,能很好地适应于下一个世纪。IEC 61131-3标准最初主要用于可编程序控制器PLCs的编程系统,但它目前同样也适用于过程控制领域、分散型控制系统、基于控制系统的软逻辑、SCADA等。61131-3国际标准正在受到越来越多的国内外公司、厂商的重视和采用。 WWW※PLCJS_COM-PL#C-技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
IEC 61131国际标准包括8部分。Part 1:综述;Part 2:硬件;Part 3:可编程语言;Part 4:用户导则;Part 5:通信;Part 6:现场总线通信;Part 7:模糊控制编程;Part 8:编程语言的实施方针。IEC 61131-3是IEC 61131中最重要、最具代表性的部分。IEC 61131-3国际标准将是下一代PLC的基础。IEC 61131-5是IEC 61131的通信部分,通过IEC 61131-5,可实现可编程序控制器与其它工业控制系统、如机器人、数控系统、现场总线等的通信。 WWW_PLCJ-S_COM-PLC-技.术_网(可-编程控-制器技术-门户)
1 采用IEC 61131-3国际标准的必要性 WWW_PLCJS※COM-PLC-技×术_网(可编程控※制器技术门户)
1.1对系统“开放性”的要求 ——可——编——程——控-制-器-技——术——门——户
成熟的工业控制市场已经开始对“开放性系统”产品提出了越来越多的要求,IEC 61131-3国际标准正是适应了这种要求。 WWW※PLCJS_COM-PL#C-技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
1.2传统PLC梯形图编程的缺点 WWW_P※LCJS_CO※M-PLC-技-.术_网
不同PLC产品的梯形图符号和编程变化很大。 WWW_PLCJS@_COM%-PLC-技.术_网
有限的数据封装能力,很难将一个复杂的程序分解为数个简单的程序部分:现在的梯形图编程,一个程序块的内部数据还缺乏对外部隐藏其数据的封装能力,因而,一个大的程序要想分解为几个简单的小程序,并且各个小程序之间具有的清晰的接口是很困难的。 WW.W_PLC※JS_C,OM-PL,C-技.术_网
有限的程序可重用性:程序可重用性是现在编程的一个发展趋势,传统的PLC不能通过重复调用相同的逻辑策略和算法实现程序重复使用。 WWW※PLCJS_COM-PL#C-技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
不支持数据结构:在许多复杂的应用中,程序需要把一些数据组织成象高级语言PASCAL、C中的数据结构那样的数据类型,而目前的梯形图程序还不支持数据结构。 WW.W_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
支持有限的对顺序操作功能的编程:复杂的PLC梯形图编程对顺序操作的处理方法是,为每一个顺序状态提供一个状态位,这种对顺序操作的处理能力是很有限的。 W1WW_P4LCJS_COM-PLC-技.术_网
程序执行的局限性:PLC程序是顺序执行的,执行一次程序的时间取决于程序的长短和复杂性,对很大和很复杂的程序,执行一次程序的时间就较长,这对有些对时间有苛刻要求的应用,是有很大的局限性的。 WWW_P※LCJS_CO※M-PLC-技-.术_网
执行算术操作的局限性:传统的PLC梯形图程序对算术操作处理是很困难的。 WWW_PL※CJS_COM-PLC-技.术_网
1.3采用IEC 61131-3国际标准的优点 WWW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
因采用一致的IEC 61131-3国际标准编程,各个PLC厂家的编程系统都是统一的,因而,对用户来说具有如下优点: W1WW_P4LCJS_COM-PLC-技.术_网
减少了人力资源如培训、调试、维护和咨询的浪费 WWW_PLCJS@_COM%-PLC-技.术_网
高水平软件再使用性,它主要解决控制中的问题 P_L_C_技_术_网——可——编——程——控-制-器-技——术——门——户
减少了编程中的误解和错误 WWW※PLCJS_COM-PL#C-技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
适用于宽环境范围的编程技术:通用的工业控制 WWW_P※LCJS_CO※M-PLC-技-.术_网
连接来自不同程序、项目、公司、地区或国家的部件 WWW_PLC※JS_COM-PLC-技.术_网(可编程控※制器技术门户)
2IEC 61131-3国际标准的主要特点 P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
2.1IEC 61131-3标准开发的程序具有完美的结构,支持进行“顶-底”或“底-顶”的程序开发。允许一个程序被分解为几个功能元素即程序组织单元POUs,程序组织单元包括功能块、功能和程序。 WWW_PLCJS※COM-PLC-技×术_网(可编程控※制器技术门户)
2.2新标准的PLC程序对错误类型数据具有很强的检测能力。当一个程序员试图向一个变量写一个错误类型数据时,新标准的PLC程序能自动检测出来,传统的PLC程序是无能为力的。 WWW_PL※CJS_COM-PLC-技.术_网
2.3对程序执行的完全控制能力。传统PLC程序只能顺序扫描和执行程序,对某一段程序不能按用户的实际要求定时执行。IEC 61131-3程序允许程序的不同部分在不同的时间、以不同的比率并行执行。 WWW_P※LCJS_CO※M-PLC-技-.术_网
2.4支持复杂的顺序操作功能处理。IEC 61131-3程序可通过一个称为顺序功能图的图形化语言将一个复杂的顺序功能行为或操作分解并进行描述。 WW.W_PLC※JS_C,OM-PL,C-技.术_网
2.5支持数据结构。在一个IEC 61131-3程序中,可象高级语言PASCAL、C那样,用户在程序中对某一具体设备定义数据结构类型数据,这大大地增强了程序的可读性,并保证了结构数据能正确地存取。 WWW_PL※CJS_COM-PLC-技.术_网
2.6可柔性地选择编程语言。IEC 61131-3有三种图形化语言和两种文本语言,编程人员可根据自己的喜好及实际应用的要求自由地选择这五种语言。一个程序的不同部分可用任何一种语言来描述。 WWW_PLC※JS_COM-PmLC-技.术_网
2.7独立于任一目标系统的编程系统。IEC 61131-3提供了标准的程序执行的语言和方法,独立于任一具体的目标系统,所以,IEC 61131-3可最大限度地运行在来自不同目标系统的PLC上。 WWW_PLCJS@_COM%-PLC-技.术_网
3IEC 61131-3国际标准在国外的发展 WWW_P※LCJS_COM-PLC-)技.术_网
3.1PLCOpen介绍 WWW_PLCJS※COM-PLC-技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
PLCOpen是一独立于生产商和产品的国际性协会,主要工作就是支持、宣传和推广IEC 61131-3国际标准。PLCOpen的目标是:通过在众多的程序开发环境中应用这个标准,用户即可在不同品牌产品和不同类型的控制之间移植控制程序,并且能方便地互换。为了达到这个目标,PLCOpen致力于提供与/或使用IEC 61131-3的兼容产品。为保证产品兼容性,由PLCOpen授权的研究机构颁发合格的认证证书,从而促进该标准的实施。PLCOpen成立于1992年,总部设立于荷兰,其支持机构分设于美国IL的Elgin和日本的东京。销售商、用户和研究单位作为PLCOpen会员单位会享有很多利益。PLCOpen的网站地址为:http//www.plcopen.org,PLCOpen出版季度简报“PLCOpening”,可免费获取。 WW.W_PLC※JS_C,OM-PL,C-技.术_网