PLC技术培训班IEC61131-3标准
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。
IEC 61131-3 PLC编程语言标准介绍
IEC 61131-3 PLC 标准通用信息
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。
IEC 61131-3 PLC 标准软件模型
IEC 61131-3 PLC 标准通用信息
IEC 61131－3本身只做为PLC的编程指导，而 不是强制的规则，若PLC制造商希望符合这个 标准，他们必须提供文件，说明其对标准的符 合程度，他们还必须通过认证，确认那些部分 符合标准，那些部分还不能满足标准。 这个标准附有62个性能表，制造商必须填写这 些表格并提供注释（例如；“完全满足”，不 能“实现”，“以下部分能实现”…）。
d. 在另一个任务正在被处理时，如果具有较高优先权级的任务 的条件被满足，则较低优先权级的任务将被中断，只有另一 任务已被完成后，再继续处理。
IEC 61131-3 PLC 标准软件模型 （组织单元POUs）
IEC 61131 － 3 定 义 程 序 (program), 功 能 块 (function block),功能(function)作为程序的组 织 单 元 或 POUs(Program Organization units POUs).
IEC 61131-3 PLC 标准软件模型（ 任务 ）
a. 带有条件的任务，在条件满足时将被执行，例如，当指示的 时间间隔已经超出，或变量的地址“伪”改变成“真”。
b. 如果若干个任务都满足条件，则具有最高优先权级的任务将 被执行。
c. 不允许将同一个优先权级分配给多个任务（优先权级0＝任 务禁止是例外）。
IEC 61131-3 PLC 标准通用信息
PLC技术培训班IEC61131-3标准
IEC 61131-3 PLC 标准软件模型 （ 任务 ）
a. 带有条件的任务，在条件满足时将被执行，例如，当指示 的时间间隔已经超出，或变量的地址“伪”改变成“真”。
b. 如果若干个任务都满足条件，则具有最高优先权级的任务 将被执行。
c. 不允许将同一个优先权级分配给多个任务（优先权级0＝任 务禁止是例外）。
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。
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IEC 61131-3 PLC 标准软件模型 （功能）
与功能块不同，功能没有内部变量的缓冲区。 这样，功能不能使用全局变量访问功能的组 织单元和直接说明地址变量。所有功能具有 一个共同点，如果功能的输入参数是相同的， 则它们将提供相同的输出参数。
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IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元 （文字 ）
IEC 61131－3说明文字做为字母，数字和时间的序列。 字母序列：字母序列文字具有0或更多字母，而且以’反 逗号’开始和结束（例如：’Character sequence’ ）。 数字：有两种不同类型的数字文字：整数和实数。整数 能定义带有基数，十进制数能具有（十或－）的符号， 实数能表示成指数形式。 时间：有两种不同的时间文字（间隔时间和天/日期时间）
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IEC 61131-3 PLC 标准通用信息
plc的几种iec标准
plc的几种iec标准
PLC的IEC标准主要有以下几种：
1. IEC 61131-3：这是定义PLC编程语言的国际标准，包括图形化编程语言和文本化编程语言。
图形化编程语言包括梯形图（LD）、功能块图（FBD）和顺序功能图（SFC）；而文本化编程语言则包括指令表（IL）和结构化文本（ST）。
这个标准是IEC工作组对世界范围的PLC厂家的编程语言合理地吸收、借鉴的基础上形成的一套针对工业控制系统的国际编程语言标准，它不但适用于PLC系统，而且还适用于更广泛的工业控制领域。
2. IEC 61158：这个标准定义了PLC网络通信的国际标准，包括Fieldbus和Industrial Ethernet等通信协议。
3. IEC 60870-5：这个标准定义了PLC在电力系统自动化领域中的通信协议和数据交换标准。
这些标准共同构成了PLC系统的标准体系，为全球的PLC用户和制造商提供了统一的规范和参考。
IEC61131-3_标准
IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元 （评论 ）
评论或程序的一部分用来帮助理解程序且是重要 的沟通方法。评论允许在任何位置以所有文本编辑 的形式而且必须以特殊的字母序列（*and*）开始和 结束。每一个网络段能对它的功能评论成一段文本。
IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元 （文字 ）
IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元 （ 标识符）
标识符用来寻址变量，功能，程序等，它们是一 些单元且能支持程序的可读性。
标识符是一个字母数字和下划线的序列，以一个 字母或下划线开始。 以下各项不可以做为标识符： a.空格和德文中的元音变音字母 b.以同一方式说明两次 c.用关键字做为标识符（参看4.2节）
IEC 61131-3 PLC 标准通用信息
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。
IEC 61131-3 PLC 标准软件模型
IEC 61131－3的软件模型描述了诸多概念， 包 括 组 态 （ configuration ） 。 资 源 （ resource ） . 任务 (task). 程序 (program). 功 能 块 （ function block ） 以 及 功 能 （function）和它们之间的连接。
IEC 61131-3 PLC 标准通用信息
我国根据 IEC 的标准制定的中华人民共和国可 编程序控制器（Programmable Controller）的 国家标准，标准号为GB/T15969.1－15969.4 ， 该标准于1995年底发布，从1996年10月1 日起开 始实施。
iec61131-3标准
iec61131-3标准
IEC61131-3是一个用于控制系统的国际电工委员会（IEC）标准，它定义了用于编程工业控制系统的语言和编程环境的国际标准。
该标准定义了5种编程语言：枚举、控制程序语言（语法类似于PLC）、结构化文本（类似于BASIC）、函数块（使用图片图标）和适当的标准程序库。
IEC61131-3还指定了编程环境的标准，包括文件结构和程序组织，编程任务管理，报警管理，数据管理，用户界面和编程语言的扩展。
IEC61131-3标准的主要目的是使控制系统开发的程序可以在不同的控制系统之间轻松移植，并且只需要一个编程环境就可以完成。
由于采用了国际标准，IEC61131-3标准的使用可以让技术人员在不同的制造商之间轻松转换。
此外，该标准还为程序信息的收集和分发提供了一致性。
IEC61131-3标准
字母序列：字母序列文字具有0或更多字母，而且以’反 逗号’开始和结束（例如：’Character sequence’ ）。
数字：有两种不同类型的数字文字：整数和实数。整数 能定义带有基数，十进制数能具有（十或－）的符号， 实数能表示成指数形式。 时间：有两种不同的时间文字（间隔时间和天/日期时间）
IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元 （数据类型 ）
数据类型： IEC 61131－3定义了不同的标准数据类型， 它们帮助编译，推导以及用户定义数据类型。 每一个标识符被分配到一个数据类型，数据 类型决定了多大的存储容量将被保留以及什 么值相应于存储器的内容。
IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元 （数据类型 ）
IEC 61131-3 PLC 标准通用信息
这种编程语言的不统一情况，给用户带来极大的不 方便，使用不同公司产品，编制的程序完全不通用， 用户被迫要去熟悉不同公司的编程语言，要额外的 购置不同的编程工具，要想在一个大型的工程项目 中使用多家公司的产品，几乎是不可能的事。 早在上世纪80年代国际电工技术委员会IEC的第六 工 作 组 （ IEC/TC65B/WG6 ） 就 开 始 着 手 制 定 统 一 的可编程序控制器标准。并于1993年正式颁布了这 一标准，即IEC 1131－3国际标准。
IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元 （评论 ）
评论或程序的一部分用来帮助理解程序且是重要 的沟通方法。评论允许在任何位置以所有文本编辑 的形式而且必须以特殊的字母序列（*and*）开始和 结束。每一个网络段能对它的功能评论成一段文本。
IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元 （文字 ）
IEC61131-3标准及其实现Word版
IEC61131-3标准及其实现IEC61131-3标准的基本概念和定义IEC61131-3对下述三个方面进行了描述和定义：1、块的概念，2、PLC的配置，3、编程系统应具备的基本功能。
一、块的概念由POU（Program Organization Unit）构成的程序和项目称之为块(Blocks)，POU与传统PLC世界中的程序块、组织块、顺序快、功能块相对应。
IEC61131-3标准的一个非常重要的目的就是限制块的种类及其隐含的意义，以便统一和简化它们的用法。
为此，标准定义了三种类型的POU，分别如下：POU类型意义程序（PROG）主程序，包括指定的I/O、全局变量和存取路径功能块（FB）拥有输入/输出变量的块，是最常用的POU类型函数（FUN）带有函数值的块，作为PLC基本操作集的扩展三种POU的区别在于：函数（FUN）函数POU可以指定参数，但没有静态变量也就是没有存储空间，在用相同的输入参数调用函数时总是返回相同的结果。
功能块（FB）功能块POU即可以指定参数，也有静态变量，在用相同的参数调用功能块时，返回值取决于内部变量和外部变量，并能将内部变量保持到下一个执行周期。
程序（PROG）此类POU代表“主程序”，整个程序的所有变量（包括指定的物理地址）都应该在此POU（或资源、配置）中声明，其他方面与功能块POU类似。
POU 是个封装的单元，可以独立地编译，并作为其他程序的部件，经编译的POU可以连接在一起组成完整的程序。
POU 的名字在整个项目中是唯一的、全局的。
局部子程序在IEC61131-3中是禁止的，经编程之后的POU，其名字和调用接口对项目中其他所有的POU是已知的。
POU 的这种独立性大大方便了自动化任务的模块化以及可以重复使用已经获得良好测试和执行的软件单元。
编写PLC程序实际上就是构造功能块（FB）和程序块。
大多数情况，PLC已经预先构造和测试好了大量的功能块（如：定时器和计数器），用户只要将系统提供的功能块按照逻辑要求组织成程序即可。
IEC61131-3编程语言标准介绍
IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元 （评论 ）
评论或程序的一部分用来帮助理解程序且是重要 的沟通方法。评论允许在任何位置以所有文本编辑 的形式而且必须以特殊的字母序列（*and*）开始和 结束。每一个网络段能对它的功能评论成一段文本 。
IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元 （文字 ）
d. 在另一个任务正在被处理时，如果具有较高优先权级的任 务的条件被满足，则较低优先权级的任务将被中断，只有 另一任务已被完成后，再继续处理。
IEC 61131-3 PLC 标准软件模型 （组织单元POUs）
IEC
61131－3定义程序(program),功能块
(function block),功能(function)作为程序的
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。
IEC 61131-3 PLC 标准软件模型 （功能块）
IEC 61131-3 PLC 标准软件模型 （功能）
与功能块不同，功能没有内部变量的缓冲 区。这样，功能不能使用全局变量访问功 能的组织单元和直接说明地址变量。所有 功能具有一个共同点，如果功能的输入参 数是相同的，则它们将提供相同的输出参 数。
IEC 61131-3 PLC 标准通信模式
IEC 61131－3的通信方式使用： a.访问路径（Access paths） b.全局变量（Global variables） c.参数调用 (Call parameters) d.通信组织单元（IEC 61131－5） （Communication organization） 来说明组态单元的数据交换
iec6113-3 对应国标
iec6113-3 对应国标
IEC6113-3 是国际电工委员会（IEC）发布的标准，对应国家标准的中文名称为《电路板和电子印制板布局、设计、检验和试验要求第3部分：试验和测量方法》。
该标准规定了电路板和电子印制板的试验和测量方法，以确保其质量和可靠性。
IEC6113-3 标准主要包含了以下方面的内容：
1. 试验规范：详细描述了电路板和电子印制板试验的要求，包括试验的方法、条件和步骤。
2. 电气测量：规定了电路板和电子印制板的电气测量方法，如电阻、电容、电感等参数的测量。
3. 动态特性测量：包括对电路板和电子印制板的动态响应和频率特性的测量，以评估其在不同工作条件下的性能。
4. 电磁兼容性（EMC）测量：定义了电路板和电子印制板在电磁兼容性方面的测量方法，以确保其不受电磁干扰或产生电磁辐射。
5. 环境试验：对电路板和电子印制板进行不同环境条件下的试验，如温度、湿度、振动和冲击等，以验证其在不同环境下的可靠性。
IEC6113-3 标准的实施对于电路板和电子印制板的生产、检验和使用具有重要意义。
通过遵循该标准的要求，可以提高产品的质量、可靠性和一致性，确保其能够满足各种电气、机械和环境要求。
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1 2019/11/24
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
2 2019/11/24
IEC 61131-3 PLC 标准通用信息
众所周知，在开发可编程序控制器（PLC）的早期阶 段，由于没有一个统一的国际标准，各制造商根据自 己的习惯，使用自己的编程语言，这些编程语言从内 容到形式都很不相同，例如，德国的公司喜欢用功能 块图和语句表语言，这与他们早期将晶体管逻辑电路 用来完成控制功能有关系，而美国的公司则喜欢用梯 形图语言和控制鼓（Control Drum）。梯形图语言又 是从继电器控制逻辑延伸来的，至于法国公司除了用 梯形图语言外，还用GRAFCET语言，这一语言又特 别适用于完成顺序控制的功能。
任务能周期地或由于一定的事件来处理，它们具有优先权级， 优先权是定义在资源内部分配给CPU的时间段。
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。
16 2019/11/24
IEC 61131-3 PLC 标准软件模型 （功能块）
IEC 61131－3应用标准功能和功能块来标准化典 型PLC的功能。这一标准库是统一的，不依赖于制 造商的PLC系统编程的重要基础。 功能块（FBs）可以比作集成电路，它包括一定的 控制功能，它们用来设置输入/输出和内部变量， 功能块的状态要求被保留从一个周期到另一个周 期，只有功能的输入和输出变量能被请求的程序 寻址。一个功能块能被另一个功能块调用。
d. 在另一个任务正在被处理时，如果具有较高优先权级的任 务的条件被满足，则较低优先权级的任务将被中断，只有 另一任务已被完成后，再继续处理。
13 2019/11/24
IEC 61131-3 PLC 标准软件模型 （组织单元POUs）
IEC 61131 － 3 定 义 程 序 (program), 功 能 块 (function block), 功 能 (function) 作 为 程 序 的 组 织 单 元 或 POUs(Program Organization units POUs). POUs的性质允许用户程序广泛的模块化以及重复应 用已经实现和经过测试的软件模块。为了程序模 块能访问一个POU，至少需要有请求接口的说明， 在进行说明之后，一个POU对所有其他POU是存在 的。
Function (功能)
15 2019/11/24
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。
4 2019/11/24
IEC 61131-3 PLC 标准通用信息
我国根据 IEC 的标准制定的中华人民共和国可 编程序控制器（Programmable Controller）的 国家标准，标准号为GB/T15969.1－15969.4 ， 该标准于2019年底发布，从2019年10月1 日起开 始实施。
24 2019/11/24
IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元 （评论 ）
评论或程序的一部分用来帮助理解程序且是重要 的沟通方法。评论允许在任何位置以所有文本编辑 的形式而且必须以特殊的字母序列（*and*）开始和 结束。每一个网络段能对它的功能评论成一段文本。
25 2019/11/24
6 2019/11/24
IEC 61131-3 PLC 标准通用信息
IEC 61131－3本身只做为PLC的编程指导， 而不是强制的规则，若PLC制造商希望符合这 个标准，他们必须提供文件，说明其对标准 的符合程度，他们还必须通过认证，确认那 些部分符合标准，那些部分还不能满足标准。 这个标准附有62个性能表，制造商必须填写 这些表格并提供注释（例如；“完全满足”， 不能“实现”，“以下部分能实现”…）。
IEC 61131-3 PLC 标准软件模型
IEC 61131－3的软件模型描述了诸多概念， 包 括 组 态 （ configuration ） 。 资 源 （ resource ） . 任 务 (task). 程 序 (program). 功 能 块 （ function block ） 以 及 功 能 （function）和它们之间的连接。
10 2019/11/24
IEC 61131-3 PLC 标准软件模型 （组态内部的资源）
Configuration (组态）
Resource (资源）
Resource (资源）
Task
Task
Task
(任务） (任务） (任务）
Resource (资源）
11 2019/11/24
IEC 61131-3 PLC 标准软件模型 （ 任务 ）
14 2019/11/24
IEC 61131-3 PLC 标准软件模型 （组织单元POUs）
Task (任务)
Program (程序)
Program (程序)
Program (程序)
Function Block(功能块)
Function (功能)
Function Block(功能块)
Function (功能)
3 2019/11/24
IEC 61131-3 PLC 标准通用信息
这种编程语言的不统一情况，给用户带来极大的不 方便，使用不同公司产品，编制的程序完全不通用， 用户被迫要去熟悉不同公司的编程语言，要额外的 购置不同的编程工具，要想在一个大型的工程项目 中使用多家公司的产品，几乎是不可能的事。 早在上世纪80年代国际电工技术委员会IEC的第六 工 作 组 （ IEC/TC65B/WG6 ） 就 开 始 着 手 制 定 统 一 的可编程序控制器标准。并于1993年正式颁布了这 一标准，即IEC 1131－3国际标准。
17 2019/11/24
IEC 61131-3 PLC 标准软件模型 （功能块背景）
IEC 61131－3提供功能块背景，一个背景是一种结构， 在调用功能块时，它保留所有的内部输入和输出变量。 一个程序它调用FB1三次，则具有三个FB1背景，每次调 用一个。程序则会精确地计算请求而不会有边外效应 （side effects）。请遵守，所有背景应用相同的程 序码，亦即，程序码的改变对所有三个请求具有相同 的效应。 软件工具，通过自动说明对背景提供帮助，在FB调用 时指定背景名，这一名词管理调用的数据结构。
IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元 （文字 ）
IEC 61131－3说明文字做为字母，数字和时间的序列。 字母序列：字母序列文字具有0或更多字母，而且以’反 逗号’开始和结束（例如：’Character sequence’ ）。 数字：有两种不同类型的数字文字：整数和实数。整数 能定义带有基数，十进制数能具有（十或－）的符号， 实数能表示成指数形式。 时间：有两种不同的时间文字（间隔时间和天/日期时间）
9 2019/11/24
IE 任务 C 61131-3 PLC 标准软件模型 （组态内部的资源）
在软件等级中的最高等级是组态(configuration),它 定义了单元结构，这一单元有可能是，例如：带多个 CPU连接的PLC。 一个组态包括一个或若干个资源(resources),它构成 一个CPU 资源的程序是由任务来控制，任务(task)表示一个可 执行的程序单元。
20 2019/11/24
IEC 61131-3 PLC 标准通信模式
访问路径：定义访问路径允许组态单元相互之间和 PLC系统实现通信。 全局变量 ：全局变量能容易地在程序之间实现通信， 它们能在组态，资源，程序内进行说明和应用。 参数调用： 在程序内部，数据交换是通过参数调用 来实现的，参数,例如：输入和输出变量。参数调用 定义了值转移的接口。 通信组织单元：通信组织单元提供了通信服务，这
23 2019/11/24
IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元 （关键字 ）
关键字是清楚的字母组合，能做为单个的语法助记符 单元 关键字不能用做为标识符，IEC 61131－3关键字举例： ABS, SIN, BOOL, FALSE, TRUE, FOR, NEXT, IF, THEN, VAR, GLOBAL, DATE, TIME, FUNCTION
7 2019/11/24
IEC 61131-3 PLC 标准通用信息
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。
8 2019/11/24
IEC 61131-3 PLC 标准通信模式
IEC 61131－3的通信方式使用： a.访问路径（Access paths） b.全局变量（Global variables） c.参数调用 (Call parameters) d.通信组织单元（IEC 61131－5） （Communication organization） 来说明组态单元的数据交换