工控编程语言IEC61131..doc

工控编程语言IEC 61131-3的现状和发展彭瑜（上海工业自动化仪表研究所，200233） 摘要: IEC 61131-3是可编程序控制器的编程语言的标准，它将现代软件的概念和现代软件工程的机制与传统的PLC编程语言成功地结合，使它在工业控制领域的影响越出PLC的界限，成为DCS、PC控制、运动控制,以及SCADA的编程系统事实上的标准。本文综述了该标准成功的原因，它的优势和不足，目前和今后的发展，以及推广应用的活动。 关键词： 编程语言，工业控制, PLC，DCS, IEC 61131,IEC 61499, 功能块, 分布式控制 1993年国际电工委员会（IEC）正式颁布了可编程控制器的国际标准IEC 1131（以后改称IEC 61131），其中的第三部分关于编程语言的标准，规范了可编程控制器的编程语言及其基本元素。这一标准为可编程控制器软件技术的发展，乃至整个工业控制软件技术的发展，起了举足轻重的推动作用。它是全世界控制工业第一次制定的有关数字控制软件技术的编程语言标准。此前，国际上没有出现过有实际意义的，为制定通用的控制语言而开展的标准化活动。这显然是注意到由于DCS（分散控制系统）等以数字技术为基础的控制装置在发展进程中过于专有化，给用户带来的大量不便。可以说，没有编程语言的标准化便没有今天PLC走向开放式系统的坚实基础。 国际标准IEC 61131概况 1992年以后，可编程序控制器国际标准IEC 61131的各个部分陆续颁布施行。已正式颁布的有： IEC 61131-1 通用信息 （1992） IEC 61131-2 装置要求与测试 （1992） IEC 61131-3 编程语言 （1993） IEC 61131-4 用户导则 （1995） IEC 61131-5 通信服务规范 （2000） IEC 61131-7 模糊控制编程软件工具实施 （2000） IEC 61131-8 IEC 61131-3语言实现导则 （2001） 2000年8月由PLCopen组织向IEC提出增加IEC 61131-X 功能安全性,这主要是依据《IEC 61508与安全有关的电气/电子/可编程电子系统的功能安全性》，结合PLC的具体情况提出。目前尚处在草案阶段。 中国的工业过程测量和控制标准化委员会按与IEC国际标准等效的原则，组织翻译出版工作。于1995年12月29日以GB/T15969.1,15969.2,15969.3,15969.4 颁布了PLC的国家标准。 该标准只涉及IEC 61131的第一、第二、第三和第四部分，没有纳入1995年以后出版的第五部分通信服务规范 ，第七部分模糊控制编程软件工具，第八部分IEC 61131-3语言的实现导则。目前正在启动该标准的修订和补充工作，为第二版的正式颁布进行准备。传统的梯形图编程语言的严重不足传统的PLC最常用的编程语言是梯形图。它虽然遵从了广大电气自动化人员的专业习惯，易学易用，但是也存在许多难以克服的缺点：[1,2] 不同厂商的PLC产品其梯形图的符号和编程规则均不一致。程序的可移植性差。 程序可复用性差。为了减少重复劳动，现代软件编程特别强调程序的可重复使用。传统的梯形图编程很难在调用子程序时通过变量赋值实现相同的逻辑算法和策略的反复使用。 缺乏足够的程序封装能力。一般要求将一个复杂的程序分解为若干个不同功能的程序模块。或者说，人们在编程时希望用不同的功能模块组合成一个复杂的程序，梯形图编程难以实现个程序模块之间具有清晰接口的模块化，也难以对外部隐藏程序模块内部数据从而实现程序模块的封装。 不支持数据结构。梯形图编程不支持数据结构，无法实现将数据组织成如Pascal、C语言等高级语言中的数据结构那样的数据类型。对于一些复杂应用的编程，它几乎无能为力。 程序执行具有局限性。由于传统PLC按扫描方式组织程序的执行，因此整个程序的指令代码完全按顺序逐条执行。对于要求即时响应的程序应用（如执行事件驱动的程序模块），具有很大的局限性。 进行顺序控制功能编程时，一般只能为每一个顺控状态定义一个状态位，难以实现选择或并行等复杂顺控操作。 传统的梯形图编程在算术运算处理、字符串或文字处理等方面均不能提供强有力支持。在IEC 61131-3标准的制定过程中就面临着在突破旧有的编程语言的不足的同时，又要继承其合理和有效的部分。解决好这个问题，会大大地推动PLC编程工具的发展，推动PLC的开放性。 兼容并蓄是IEC 61131-3成功的基础[3] IEC 61131-3的制定，集中了美国、加拿大、欧洲（主要是德国、法国）以及日本等7家国际性工业控制企业的专家和学者的智慧，以及数十年在工控方面的经验。在制定这一编程语言标准的过程中，PLC正处在其发展