IEC61131-3工控编程语言国际标准及其应用 .pdfVIP

摘要针对当前控制系统编程语言的流行趋势，从基本编程

元素和编程语言两个方面详细介绍了标准IEC61131-3的内

容。并且以浙大中自SunyTech工业控制应用软件平台为背景，

对标准具体内容的应用作了针对性的阐述，充分展现了

IEC61131-3标准在控制系统软件编程中的作用。

关键词IEC61131-3；软件模型；编程语言；工控编程

软件；PLC；控制系统

1引言

IEC(InternationalElectrotechnicalCommission)61131-3

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。该标准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，又对各种工业控

制系统的编程语言、软件设计的概念和软件模型等进行了标

准化，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。

２标准的主要内容[1][2]

IEC61131-3将标准分为两个部分：公共元素和编程语言。

IEC61131-3标准的层次和结构如图1所示。图1IEC61131-3

标准的结构图

1

公共元素部分规范了数据类型、变量的定义，给出了软

件模型，并引入配置(Configuration)、资源(Resources)、

任务(Tasks)和程序(Program)的概念、程序组织单元

POU(PorgramOrganizitionUnit)和顺序功能图

SFC(SequentialFunctionChart)等。

IEC61131-3标准共规定了4种编程语言，其中两种图形化语

言，两种文本化语言。图形化语言有梯形图

LD(LadderDiagram)，功能块图FBD(FunctionBlockDiagram)；

文本化语言有指令表IL(InstructionList)和结构文本

ST(StructuredText)。

2.1基本编程概念和公共元素

1)软件模型

IEC61131-3标准的软件模型如图2所示。图

2IEC61131-3标准的软件模型图

该软件模型是一种分层结构，最上层是配置，它定义了

单元的结构，专指一个特定类型的控制系统，等同于一个PLC

应用系统，包括硬件装置、处理资源、I/O通道的存储地址和

系统能力。

在每一个配置中，有一个或多个“资源”，“资源”不仅

为运行程序提供了一个支持系统，而且它反映了PLC的物理

结构，在程序和PLC物理I/O通道之间提供了一个接口。

2

任务用于规定程序及其功能块的运行期特性。程序或功

能块通常保持完全的待用状态，由一个配置后的任务来周期

性地执行，或由一个特定的事件触发开始执行程序。

程序组织单元是标准PLC系统用户程序最小的、独立的

软件单元。包括3种统一的基本类型，分别为功能

FUN(Function)、功能块FB(FunctionBlock)和程序

PROG(Program)。

其中，功能FUN类型是一些在程序执行过程中的软件元

件，这些软件元件对一系列特定的输入值会产生相应的输出

结果，如算术功能COS()、SIN()等。IEC61131-3标准预定义

了一系列经常使用的标准功能集，其中包括50种功能和12

种功能块，它们的名称保留为关键字(详细的标准功能和功能

块的描述可参阅IEC61131-3标准)。

功能块FB类型是该标准中的核心元素，它体现了一种全

新的面向对象程序设计理念。功能块类型对应于经典面向对

象语言中的类的概念，功能块的实例(Instance)对应于对象

的概念。功能块类型具有天然的封装特性，能够把特定的算

法封装在某个特定的功能块中，它把具体的操作和操作数据

相分离，也把系统的总体算法组态和单个算法的研制开发过

程分开，以增加程序的可重用性和移植性。

程序PROG类型是任务的直接构成基础，PROG类型的程序组织

3

单元可构成系统的主程序，典型的IEC程序由主程序和许多

互连的功能和功能块组成，一个程序中的不同部分的执行通

过任务来控制。另外，当用户需要自己编写自定义算法块