IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)及其實(shí)現(xiàn)IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)及其實(shí)現(xiàn)IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)及其實(shí)現(xiàn)資料僅供參考文件編號(hào)：2022年4月IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)及其實(shí)現(xiàn)版本號(hào)：A修改號(hào)：1頁(yè)次：1.0審核：批準(zhǔn):發(fā)布日期：IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)及其實(shí)現(xiàn)

IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的基本概念和定義

IEC61131-3對(duì)下述三個(gè)方面進(jìn)行了描述和定義：1、塊的概念，2、PLC的配置，3、編程系統(tǒng)應(yīng)具備的基本功能。

一、塊的概念

由POU（ProgramOrganizationUnit）構(gòu)成的程序和項(xiàng)目稱之為塊(Blocks)，POU與傳統(tǒng)PLC世界中的程序塊、組織塊、順序快、功能塊相對(duì)應(yīng)。

IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)非常重要的目的就是限制塊的種類及其隱含的意義，以便統(tǒng)一和簡(jiǎn)化它們的用法。為此，標(biāo)準(zhǔn)定義了三種類型的POU，分別如下：POU類型意義

程序（PROG）主程序，包括指定的I/O、全局變量和存取路徑

功能塊（FB）擁有輸入/輸出變量的塊，是最常用的POU類型

函數(shù)（FUN）帶有函數(shù)值的塊，作為PLC基本操作集的擴(kuò)展

三種POU的區(qū)別在于：

函數(shù)（FUN）函數(shù)POU可以指定參數(shù)，但沒有靜態(tài)變量也就是沒有存儲(chǔ)空間，在用相同的輸入?yún)?shù)調(diào)用函數(shù)時(shí)總是返回相同的結(jié)果。

功能塊（FB）功能塊POU即可以指定參數(shù)，也有靜態(tài)變量，在用相同的參數(shù)調(diào)用功能塊時(shí)，返回值取決于內(nèi)部變量和外部變量，并能將內(nèi)部變量保持到下一個(gè)執(zhí)行周期。

程序（PROG）此類POU代表“主程序”，整個(gè)程序的所有變量（包括指定的物理地址）都應(yīng)該在此POU（或資源、配置）中聲明，其他方面與功能塊POU類似。

POU是個(gè)封裝的單元，可以獨(dú)立地編譯，并作為其他程序的部件，經(jīng)編譯的POU可以連接在一起組成完整的程序。

POU的名字在整個(gè)項(xiàng)目中是唯一的、全局的。局部子程序在IEC61131-3中是禁止的，經(jīng)編程之后的POU，其名字和調(diào)用接口對(duì)項(xiàng)目中其他所有的POU是已知的。

POU的這種獨(dú)立性大大方便了自動(dòng)化任務(wù)的模塊化以及可以重復(fù)使用已經(jīng)獲得良好測(cè)試和執(zhí)行的軟件單元。

編寫PLC程序?qū)嶋H上就是構(gòu)造功能塊（FB）和程序塊。大多數(shù)情況，PLC已經(jīng)預(yù)先構(gòu)造和測(cè)試好了大量的功能塊（如：定時(shí)器和計(jì)數(shù)器），用戶只要將系統(tǒng)提供的功能塊按照邏輯要求組織成程序即可。

編寫POU的語(yǔ)言種類

IEC61131-3推薦了五種語(yǔ)言來(lái)構(gòu)造POU，分別是：IL(InstructionList)-指令表、FBD（FunctionBlockDiagram）-功能塊圖（或方塊圖）、LD（LadderDiagram）-梯形圖、SFC（SequenceFunctionChart）-順序功能圖，ST（StructuredText）-結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言。

每一種語(yǔ)言都有其優(yōu)點(diǎn)和適用的人群，梯形圖直觀明了，為大多數(shù)的工程人員所喜用，是編寫PLC的首選語(yǔ)言。

POU之間的關(guān)系

（1），POU可以互相調(diào)用；

（2），禁止遞歸調(diào)用；

（3），梯形圖（LD）、方塊圖（FBD）、順序功能圖（SFC）通常是能相互轉(zhuǎn)換的；

（4），由梯形圖（LD）轉(zhuǎn)換成的指令表（IL）通常也可以由指令表（IL）轉(zhuǎn)回梯形圖（LD）；（5），用指令表（IL）編寫的程序塊通常是不能轉(zhuǎn)換成梯形圖（LD）的，除非結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單。（6），用結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言（ST）編寫的程序塊不能轉(zhuǎn)換成其他四種的任何一種。

標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)

IEC61131-3只定義了約46個(gè)函數(shù)，分別是：

數(shù)字運(yùn)算ABS、SQRT、LOG、LN、EXP、SIN、COS、TAN、ASIN、ACOS、ATAN；

算術(shù)運(yùn)算ADD、SUB、MUL、DIV、MOD、EXPT、MOVE；

位移與位運(yùn)算SHL、SHR、ROR、ROL、AND、OR、XOR、NOT；

選擇SEL、MAX、MIN、LIMIT、MUX；

比較GT、GE、LT、LE、EQ、NE；

字符串操作LEN、LEFT、RIGHT、MID、CONTACT、INSERT、DELETE、RAPLACE、FIND；

標(biāo)準(zhǔn)功能塊

IEC61131-3只定義了5個(gè)功能塊，分別是：雙穩(wěn)觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、通訊功能塊；

實(shí)際的PLC中這些函數(shù)和功能塊是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠用的。

二、PLC的配置

用IEC61131-3推薦的語(yǔ)言（一種或多種）編寫的程序型POU（程序塊）通常是相互獨(dú)立的，如何將各個(gè)程序塊組成完整的程序就需要對(duì)程序塊進(jìn)行配置，IEC61131-3中引入配置元素的概念，通過聲明和定義配置元素將程序塊緊密地聯(lián)系在一起。

配置元素有四種，分別是：配置（Configuration）、資源（Resource）、任務(wù)（Task）和運(yùn)行程序（Run-TimeProgram），它們之間是按層次劃分的。

四種配置元素的作用如下：

配置元素描述

Configuration(配置)定義全局變量（在本配置內(nèi)有效）

組合PLC系統(tǒng)內(nèi)的所有資源

定義配置之間的存取路徑

聲明直接表示的變量

Resource（資源）定義全局變量（在本資源內(nèi)有效）

給任務(wù)和程序指定資源

用輸入/輸出參數(shù)調(diào)用程序

聲明直接表示的變量

Task（任務(wù)）定義運(yùn)行屬性

Run-TimeProgram(運(yùn)行程序)給程序塊或功能塊指定運(yùn)行屬性

直接表示的變量聲明將整個(gè)配置映射到PLC的硬件地址，這些聲明可以在配置級(jí)、資源級(jí)或程序級(jí)實(shí)現(xiàn)，POU通過外部變量聲明存取這些變量。

當(dāng)將為所有的POU聲明的直接表示的變量放在一起時(shí)就組成PLC應(yīng)用的定位表。再重新布線時(shí)只要簡(jiǎn)單地修改這個(gè)表，將符號(hào)地址重新指到PLC的絕對(duì)地址即可。

配置元素通常是以文字形式聲明的。

配置元素之間的關(guān)系

配置元素之間是按層次分級(jí)的，配置定義了資源和存取路徑，資源定義了任務(wù)并將任務(wù)分派到PLC的物理資源，任務(wù)定義了程序運(yùn)行時(shí)的屬性，由此構(gòu)成了完整的聲明鏈。

三、PLC編程系統(tǒng)應(yīng)具備的基本功能

創(chuàng)新的PLC編程系統(tǒng)應(yīng)具備下列模塊：

（1），語(yǔ)言編輯器；

（2），編譯器、連接器、系統(tǒng)配置器；

（3），測(cè)試與授權(quán)、通信管理；

（4），項(xiàng)目管理器；

（5），器件管理器；

1，語(yǔ)言編輯器

IL、ST語(yǔ)言編輯器是文本的，LD、FBD、SFC是圖形的。

2，編譯器、連接器

編譯器、連接器在結(jié)構(gòu)化文本語(yǔ)言中是需要的，在LD、FBD、SFC并不時(shí)必需的。

3，系統(tǒng)配置器

系統(tǒng)配置器實(shí)現(xiàn)資源和任務(wù)的管理。

4，測(cè)試與授權(quán)、通信管理

測(cè)試與授權(quán)、通信管理部分應(yīng)具備的功能如下：

（1），下載整個(gè)項(xiàng)目或個(gè)別POU到PLD；

（2），從PLC上傳項(xiàng)目到PC；

（3），修改PLC中的程序(在“運(yùn)行”或“停止”模式)；

（4），啟動(dòng)和停止PLC；

（5），顯示變量的值（狀態(tài)）；

（6），在測(cè)試期間，為防止現(xiàn)場(chǎng)不安全的條件，PLC的輸出應(yīng)不會(huì)動(dòng)作，只有在正常操作時(shí)，程序才能執(zhí)行，其值才能賦給直接變量。附加的軟件和硬件能確保寫到輸出變量的值不影響物理輸出。

（7），從PLC中取回系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通信和網(wǎng)絡(luò)信息；

（8），程序的執(zhí)行控制（斷點(diǎn)、單步…）;

（9），在線修改程序；

（10），功率流顯示；

5，器件管理器

器件管理器管理除CPU之外的所有擴(kuò)展模塊和接口。

6，項(xiàng)目管理器

項(xiàng)目管理器是功能強(qiáng)大的管理器，要求能對(duì)系統(tǒng)中的所有資源進(jìn)行統(tǒng)一的管理，其應(yīng)具備的功能如下：

（1），登記新創(chuàng)建的文件；

（2），從其他項(xiàng)目導(dǎo)入文件；

（3），顯示所有已經(jīng)存在的POU；

（4），更名或刪除POU；

（5），整個(gè)項(xiàng)目的信息結(jié)構(gòu)；

PLC實(shí)現(xiàn)的功能

1，PLC完全實(shí)現(xiàn)了IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)中的POU的概念，將程序型的POU稱為程序塊，函數(shù)和功能塊統(tǒng)稱為指令并用圖形塊的方式在梯形圖中直觀地顯示。將函數(shù)和功能塊統(tǒng)稱為指令是為了與指令表中的稱謂統(tǒng)一。

2，每個(gè)程序塊用一個(gè)“視”（View）來(lái)顯示和編輯；

3，在梯形圖中同時(shí)實(shí)現(xiàn)了“網(wǎng)絡(luò)”（Network）的概念；

4，擴(kuò)充了標(biāo)準(zhǔn)中的函數(shù)和功能塊；

5，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中使用的文本配置方法進(jìn)行了重大改進(jìn)，用完全圖形化的界面代替了文本描述，減少了錯(cuò)誤，提高了效率；

6，支持程序的下載和上傳，并增加了程序的比較功能；

7，在PLC的工作模式（“編程”、“監(jiān)控”、“運(yùn)行”）中增加了“調(diào)試”模式，確保在調(diào)試期間不會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的誤動(dòng)作；

8，支持在線修改、編輯程序；

9，支持在線修改變量值、強(qiáng)制變量狀態(tài)；

10，支持在線觀察變量值，并以可選擇的格式顯示；