第一回 使用IEC 61131-3和PLCopen的目的
IEC61131-3工控编程语言国际标准及其应用
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。
PLC技术培训班(第4讲)IEC61131-3标准教程 软件模型 SFC顺序功能图编程语言介绍 自动钻床的系统配置
有若干种类型的任务： a. 周期任务，b. 时间控制任务（时间间隔任务）， c. 事件控制任务(事件任务)，e. 中断任务
任务说明是由任务名，它的优先权级，以及任务执行时的条 件，条件可以是时间间隔，一个事件〈数字量输入的上升 沿或全局变量的伪(false)/真(true)变化〉或一个中断， 每一个任务能分配若干个程序，这些程序将由任务来激活。 程序是按照所指示的顺序来处理的。
PLC技术培训班 (第4讲)IEC61131-3标准教程
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热烈欢迎
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PLC培训班（第4讲）IEC 61131-3 编程语言标准介绍
1. IEC 61131-3 PLC 标准通用信息 2. IEC 61131-3 PLC 标准软件模型 3. IEC 61131-3 PLC 标准通信模式 4. IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元 5. IEC 61131-3 PLC 编程语言
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该标准还提供一个测试基础，允许制造商和 客户都能评估，每一个编程系统符合IEC标准 的接近程度。 为了进一步证明兼容性，PLCopen国际组织， 进一步定义兼容性等级的测试，而这些测试是 由独立的机构进行的。
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IEC 61131-3 PLC 标准软
件模型
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Function (功能)
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IEC 61131-3 PLC 标准软件模型 （程序）
整个程序具有实时性质，程序能在CPU中运行， 是由分配程序的任务来解决的，一个程序能分 配给若干个任务，亦即这若干个程序的背景是 在不同的实时性质下生成。程序中的一个是主 程序被分配给PLC外部设备、全局变量和访问路 径。
基于IEC61131-3标准的PLC底层开发的开题报告
基于IEC61131-3标准的PLC底层开发的开题报告一、选题背景及意义PLC(可编程逻辑控制器)已广泛应用于自动控制领域，其主要作用是将数字信号转换成控制信号，以实现指定的控制任务。
PLC软件是PLC系统的核心部分，其编程方式和编程语言直接影响PLC的性能和使用效果。
IEC61131-3标准是现阶段PLC开发的重要标准，主要定义了PLC编程语言、编程环境和软件结构等方面的内容。
本文将围绕基于IEC61131-3标准的PLC底层开发展开，重点介绍该标准的优势和在PLC开发中的应用。
通过本项目的研究，可以提高PLC底层开发的技术水平和开发效率，推动PLC技术的进步和应用于自动化控制领域的普及，对推进我国自动化技术的发展具有重要意义。
二、研究内容和研究方法本项目的研究内容主要包括基于IEC61131-3标准的PLC底层开发和应用。
研究方法主要采用文献调研和实验研究相结合的方式。
首先收集、整理和回顾IEC61131-3标准的相关文献，明确其优势和应用范围。
其次，对PLC底层开发的技术路线和研发流程进行分析和总结，结合实例进行实验研究和实际应用。
三、预期成果及创新点本项目预期达到的成果主要包括：（1）深入分析IEC61131-3标准在PLC底层开发中的应用，并总结出一套较为完备的PLC开发流程和规范；（2）通过实验和应用验证IEC61131-3标准具有的优点和实际效果，为PLC底层开发提供可行性方案和技术支持；（3）撰写一篇具有较高学术价值和工程应用价值的论文，对相关领域的学者和工程师有较大借鉴和参考作用。
本项目的创新点主要有以下几个方面：（1）在PLC开发中，采用IEC61131-3标准，可以实现更为规范、简单、可重复使用的编程结构和编程语言；（2）通过本项目的实验和应用验证，可以为PLC底层开发提供一套有效的技术路线和规范，可以极大地提高开发效率和应用效果；（3）本项目的研究内容和方法对相关领域的学者和工程师具有一定的借鉴和参考价值，可以为该领域的发展和创新提供新的思路和参考依据。
基于IEC61131-3标准的嵌入式软PLC研究的开题报告
基于IEC61131-3标准的嵌入式软PLC研究的开题报告一、研究背景及意义随着工业自动化技术的不断发展，嵌入式软PLC作为一种新型的工业控制设备，逐渐得到了广泛的应用。
嵌入式软PLC具有占用资源少、响应速度快、易于程序编写等优点，成为实现高效的工业控制的重要手段之一。
而IEC61131-3作为工业自动化领域的国际标准，为嵌入式软PLC提供了统一的程序开发标准和规范。
本研究旨在基于IEC61131-3标准，研究开发一款嵌入式软PLC，实现高效的工业自动化控制。
具体研究内容包括：嵌入式软PLC体系结构研究、程序语言实现及开发工具的设计等。
二、研究内容1. 嵌入式软PLC体系结构研究（1）嵌入式软PLC的物理结构：研究嵌入式软PLC的硬件结构，包括CPU、内存、存储器等。
（2）嵌入式软PLC的软件结构：研究嵌入式软PLC的软件结构体系，包括操作系统、驱动程序等。
2. 程序语言实现（1）PLC程序语言实现：研究PLC程序语言的语法和应用，包括LD、FBD、IL、ST等。
（2）程序语言解释器开发：研究PLC程序语言的解释器实现，包括语法解析、编译、代码生成等。
3. 开发工具的设计（1）PLC编程软件：研究PLC编程软件的设计，包括界面设计、功能实现等。
（2）仿真软件：研究仿真软件的设计，包括仿真原理、仿真数据存储、仿真数据的输出等。
三、研究计划（1）第1年：嵌入式软PLC体系结构研究；PLC程序语言实现。
（2）第2年：PLC程序语言解释器开发；PLC编程软件设计。
（3）第3年：仿真软件设计；系统集成与测试。
四、预期成果本研究旨在开发一款基于IEC61131-3标准的嵌入式软PLC，具有良好的性能和稳定性，可广泛应用于工业自动化控制领域。
预期成果包括：软PLC源码、编程软件、仿真软件、测试报告等。
IEC61131-3程序组织单元POU及其应用
IEC61131-3程序组织单元POU及其应用1.IEC61131-3标准随着微处理技术在性能上的不断提高以及在体积上的日趋小型化的发展，计算机在工业控制领域的应用也在不断推陈创新，原先的众多生产厂商的互不相同的硬件及配套软件也不断升级换代。
但是，最终用户希望使用与设备制造商无关的、统一标准的、高水平的工业控制软逻辑编程语言。
于是，一个统一的而又非常重要的国际标准IEC61131-3产生了。
IEC61131-3充分利用现代软件编程技术的最新概念与成果，创立了统一的、实用的、功能完善丰富的近乎完美的控制逻辑编程语言。
不论是在DCS(Distributed Control System) 应用领域，还是在PLC(Programmed Logical Controller)应用领域，IEC61131-3已经成为一个事实上的行业标准，国内的DCS、PLC 用户已经普遍接受此标准，并在实际工作中大量应用。
IEC61131-3做为工控领域的软逻辑编程的行业标准，大大地拉近了设备制造商与最终用户之间的距离，可有效节约编程语言的培训费用，尤其对逻辑越来越复杂、规模日趋庞大的工业控制工程项目组态的规范化实施，效果更为显著。
IEC61131-3本身是软逻辑编程灵活的指导性准则，而不仅仅是一套呆板的条文。
在IEC61131-3标准的指导下，各个制造商的软逻辑编程系统都将尽可能地遵循IEC61131-3所定义的大量详细的标准，但实际中往往不可能与所有的内容完全一致。
在此意义下，符合IEC61131-3标准的软逻辑编程系统之间都存在各种各样的诸如编程界面、灵活性、功能实现方案等等的差异，但都与标准所定义的各种概念、范畴和实现相一致。
1.1IEC61131-3起源IEC61131-3代表了数十个不同标准（IEC50、IEC559、IEC617-12、IEC617-13、IEC848、ISO/AFNOR、ISO/IEC646、ISO8601、ISO7185、ISO7498）的不断融合与发展。
智能制造的PLCopen运动控制规范
Single Axes 单轴
Multiple Axes 多轴
MC_MoveAbsolute MC_Move Relative MC_PositionProfile MC_MoveAbsolute MC_MoveRelative MC_MoveSuperimposed MC_MoveAdditive MC_PositionProfile
MC_MoveAbsolute; MC_Move Relative; MC_MoveAdditive; MC_PositionProfile
所以我们说，IEC 6113-1-3与 PLCopen的运动控制规范的 紧密结合提供了理想的机电一体化的解决方案
PLCopen 运动控制规范概述
PLCopen制定运动控制功能库标准
PLCopen国际组织专门制定了运用于智能制造的运动控制库。 现已成为国际公认的运动控制规范。 有兴趣请登录查阅。
Power ClearPendingActions ReadStatus ReadAxisError ReadParameter WriteParameter ReadActualPosition
CamTableSelect
MoveAbsolute MoveRelative MoveSuperImposed
运动控制是智能机械控制的重要基础
机械装备的制造加工功能一般是通过其相关的部件的运动来实现的， 尽管制造加工的原理常常有很大的差异（如冷加工的金属切削、热加 工的焊接、锻造、……），但是都离不开机械部件的运动。从这个意义 上说，运动是机械装备的本质特征。不过，不同的工艺对运动控制的 关注点有很大差异，在技术细分时应予以特别之注意。 运动控制泛指通过某种驱动部件（诸如液压泵、直线驱动器，或电动 机，通常是伺服电机）对机械设备或其部件的位置、速度、加速度和 加速度变化率进行控制。 由此可见，运动控制系统是确保数控机床、机器人及各种先进装备高 效运行的关键环节。运动控制技术是装备制造领域的核心技术。 机器人和数控机床的运动控制要求更高，这是因为其运动轨迹和运动 形态远较若干专用的机械装置（如包装机械、印刷机械、纺织机械、 装配线、半导体生产设备）复杂。
IEC 61131-3结构：7步成功——PLCopen执行主席Eelco van der Wal
IEC 61131-3结构：7步成功——PLCopen执行主席Eelcovan der Wal佚名【期刊名称】《《可编程控制器与工厂自动化(PLC FA)》》【年(卷),期】2007(000)001【摘要】俗话说:"一流企业卖标准,二流企业卖技术,三流企业卖产品"。
标准之争其实是市场之争,谁掌握了标准,就意味着先行拿到市场的入场券,甚至成为行业的定义者。
回首过去的2006年,来自欧美的巨头们在中国大刀阔斧的建立新厂房、成立研究院、实施并购。
而为数众多的国际自动化组织也没有闲着,Profibus规范于11月成为中国国家标准,PLCopen 12月刚刚结束在中国的首次巡演,国内各大自动化展会上国际组织的身影也频频出现……拥有标准的巨头们在中国你方唱罢我登场。
全球化的趋势早已深入人心,而各项工控技术标准的统一互联或整合却遥遥无期,对于活跃在国内自动化行业的您来说,是否曾有过面对数十种现场总线标准而无从选择的体验?在自动化工程实践中,这只是冰山一角。
面对更多的来自国外的工控技术标准或组织名称的缩写词,您想必会一筹莫展。
有鉴于此,从本期开始,我们将开设国际组织专栏,陆续介绍活跃在自动化行业的国际组织的技术和标准及其应用文章,以求为您排忧解惑。
您不但可以了解这些技术标准,更有机会将它们运用在您的工作实践中。
我们的稿件将力求由这些国际组织直接提供,原汁原味的"一流企业"的第一手资料会让您站的更高,看的更远。
【总页数】3页(P22-24)【正文语种】中文【中图分类】T-652.1【相关文献】1.运用IEC 61131-3实现工控软件的结构化、分解和复用 [J], 彭瑜2.PLCopen开启中国门——访PLCopen主席Mr．Eelco van der Wal及PLCopen China主席彭瑜教授 [J],3.一类Van der Pol-Duffing系统的变结构滑模控制 [J], 李德奎;张怀德因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
利用IEC61131-3和PLCopen的运动控制功能块来创建独立于硬件的可再用
利用IEC61131-3和PLCopen的运动控制功能块来创建独立于硬件的可再用定义了七种状态1.保持静止2.回原位3.离散运动4.连续运动5.同步运动6.停止7.故障停止正常过程都从静止开始。
在此状态下，每个轴都可连通电源（通过供电命令）。
而且能够访咨询回原位状态（通过对每个轴公布回原位命令），正常完成后返回静止状态。
从那个地点能够将轴转成离散运动或连续运动。
通过停止状态能够返回到静止。
发生故障时轴将转换为故障停止状态。
通过重启命令（人工操作）能够返回到静止，接下来机器能够再次进入运行状态。
请注意这些状态都定义了功能块的功能性。
功能块集的定义功能块的粒度是差不多咨询题。
对应于低层次命令的功能性而言，每个轴至少有一个功能块。
一个中间层更好地实现了以上的要求，减轻处理器的负载并创建了更高水准的可伸缩性。
运行确实是在此层次的基础上进行。
而且，为了今后的扩展定义两个功能块输入和输出集：一个必须遵守的差不多集和一个扩展集。
轴的数据类型及实例导出数据类型AXIS_REF提供轴的索引。
所有制造商都提供这种数据类型。
它还为电机/驱动器提供接口。
实接口的技术性隐藏在结构和功能块中。
如此，当用户访咨询所有有关参数时，不同的结构看起来是一样的。
这种结构包括集成于操纵器的运动、集成于驱动器的操纵、分布型和网络型系统。
AxisRef作为Var_In_OutAxis_Ref作为Var_In_Out使用，表示在功能块图形中的水平线连接的一个输入和一个输出。
输入/输出变量值储备于FB的外部。
Axis_Ref使用的变量表现为输入和输出参数，能够在功能块内修改，以及从外部变量接收数值举例讲明如何进行那个操作：设想一个程序包括专门多功能块，所有的功能块都彼此相连（从左至右），都通过Axis_Ref参照到同一个轴。
此程序是在一个循环任务模式中，例如每一个毫秒。
第一个FB读取Axis_Ref 中的最新值，并在完成执行前可能更新其中一些值。
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第一回使用IEC 61131-3和PLCopen的目的
为从事PLC应用开发技术人员，进行此次说明，主要涉及IEC 61131-3国际标准和开发并有效推进该标准发展的PLCopen组织相关介绍。
IEC 61131-3的诞生
为了满足美国通用汽车制造部门的设备改造要求（表1），1969年Modicon公司（现归施耐德电气）开发出了符合的084型产品。
满足了当时主要进行的顺序控制以及安全互锁逻辑控制、定时器控制等。
PLC的诞生，使得工业控制技术得到飞跃发展。
进入上世纪70年代，欧洲和日本也进行了独立开发和应用。
1972年，日本的首台PLC SYSMAC（当时的立石电机）在欧姆龙公司诞生。
然而，因为每个设备制造商都采用各自的程序编辑软件和编程语言，这就使得使用者在每次更改设备时都要重新学习新设备系统，或一直使用特定制造商的产品。
这样的情况，对制造商和使用者而言，都不能说是最好的结果。
以欧洲为中心，产生了“尊重制作商的硬件独立性，但统一编程语言设计”这一举动。
根据这样的背景，由IEC SC65B/WG7/TF3国际标准的制定工作开始，1993年PLC 的程序设计语言的国际标准「IEC 61131-3」被发行了。
本规格规定着包含是以前主要的梯形图语言在内的四种语言和一个要素。
之后，1997年JIS标准(日本)，2006年GB/T标准(中国)和各国的国家标准也采用这一标准（表2）。
国土交通省发行的「公共建筑工程标准规范书（电气设备工程编辑H25年版）」JIS B 3501～B3503标准依据的可编程控制器标准，指定从事公共事业的工程标准。
PLCopen组织
PLCopen是为了提高PLC的应用开发效率而在1992年设立的第三方机构。
其欧洲本部中心设在荷兰，在北美、日本、中国都设立了分支机构，2013年9月设立了韩国分部。
其组织结构如图1所示。
目前，全世界约有100个会员公司。
在日本，PLCopen组织从2002年真正的开展运营，制造商会员有包括欧姆龙公司在内共18个会员单位，使用者会员更有350个以上（截至2013年10月）。
图1.PLCopen组织结构图
PLCopen的活动内容
随着PLC应用范围的不断扩展，程序变得越发复杂，程序大容量的趋势也越发显著。
图2表示着在FA（工厂自动化）的费用构成中，工程费用明显超过设备费用。
图2.工厂自动化成本分析
为了实现PLC应用开发的效率化，PLCopen组织主要开展以下两项活动。
Technical Committees：不依赖制造商的标准FB（功能块）的配置制定及认证；Promotional Committees：通过网站的营运，展览会，技术研讨会等手段，推广IEC 61131-3的普及等促进活动。
FB（功能块）概述
FB就像字面那样是个功能模块，将一个功能封装(部件化)做成程序。
因此，反复使用这样的程序就变得更容易。
IEC 61131-3关于定时器这类使用频率较高的通用类标准FB格式见图3。
图3.标准FB实例（接通延时定时器）
PLCopen组织的技术委员会，制定了运动控制的功能块MotionControlFB和安全控制功能块SafetyFB，公开技术规范的实施，促进了制造商开发按照公布的上述技术规格的编程工具。
通过实现产品基于PLCopen制定FB的认证，才可引用图4所示的PLC选型标识。
标准FB根据制定的规范，并保证其执行并不必依赖于制造商，统一的规范缩短了调试时间，也提高了设备和机器的质量。
此外，还可以在源代码审查和执行文档规范性上形成标准。
图4.PLCopen认证标志
在日本的普及现状
在欧洲销售的PLC，大体上100%都符合IEC 61131-3。
北美首位的Rockwell自动化也销售着符合的产品。
在欧美IEC 61131-3已是绝对主流，在亚洲普及稍迟。
在日本，现在有一半以上的使用者使用的程序设计工具都是梯形图，受到日元升值的持续影响，正在发生下列状况变化。
1．由于将生产工厂搬回国内，及日本国内客户自行购买的高性能、高品质的欧洲机器，现场的担当者不得不学习符合欧洲标准的PLC。
2．海外工厂及用户设备需求新增时，为了实现与当地的“协调性”和“统一性”，
选定符合IEC标准的PLC。
3．符合IEC标准的PLC制造商在不断增加，包括欧姆龙在内有10家公司以上。
随着机器设备出口的增加，海外工厂的新增，符合PLC的国际标准（IEC）将变得越来越重要。
以前能自如运用梯形图编程的工程师，对运用IEC 61131-3需要有一个学习的过程，然而，只要一旦掌握这一标准，以后的应用开发将会变得格外轻松。
在欧姆龙的现状
欧姆龙公司，作为PLCopen组织的制造商会员，正在不断普及IEC 61131-3。
欧姆龙的自动控制软件Sysmac Studio，支持国际标准IEC 61131-3，对应变量的指令，支持梯形图语言，ST语言和功能块程序设计。
并且，这一个软件可涵盖运动控制，逻辑控制，数字量控制，图像传感等功能，提供了集成化的开发环境。