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工控编程语言国际标准 IEC 61131-3 及其影响
[正文]:iec61131-3是当今世界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。
此前，国际上没有出现过有实际意义、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。
这个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，又对当代种类繁多的工业控制器中的编程概念及语言进行了标准化。
它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，起着举足轻重的推动作用。
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。
为了使标准的规定适用于广泛的应用范围，又能为 plc制造厂商所接受和支持，iec61131-3规定了二大类编程语言即文本化编程语言和图形化编程语言。
前者包括指令清单语 言（il）和结构化文本语言（st）；后者则有梯形图语言（ld）和功能块图语言（fbd）。
在 标准的文本中没有把顺序功能图（sfc）单独列入编程语言，而是将它在公用元素中予以规范。
这就是说，不论在文本化语言中，或者在图形化语言中，都可以运用 sfc的概念、句法 和语法。
但习惯上也把它叫做另一种编程语言。
这五种编程语言都是依据工业控制的基本元器件及由其构成的网络或电路，采用某种在计算机上仿真它们的工作原理和功能而形成的。
梯形图（ld）语言是将并行动作的机电元件（诸如继电器触点和线圈、定时器、计数器等）网络加以模型化。
功能块图（fbd）语言 则是将并行动作的电子元件（诸如加法器、乘法器、移位寄存器、逻辑运算门等）的网络予以模型化。
而结构化文本（st）语言将典型的信息处理任务（如在通用的高级语言 pascal 中的使用数值算法）予以模型化。
指令表（il）语言却是将汇编语言中控制系统的低层编程 予以模型化。
顺序功能图（sfcs）将时间驱动和事件驱动的顺序控制设备和算法模型化。
值得注意的是，iec 61131-3 允许在同一个 plc中使用多种编程语言，允许程序开发人员对每一个特定的任务选择最合适的编程语言，还允许在同一个控制程序中其不同的程序模 块用不同的编程语言编制。
这些规定妥善继承了 plc发展历史中形成的编程语言多样化的现实，又为 plc软件技术的进一步发展提供了足够的空间。
iec 61131-3 对工控市场的影响 自 iec 61131-3 正式公布后，经过十来年年的推广应用和不断完善，它获得了广泛的接 受和支持，在工业控制领域中产生了重要的影响，被全球越来越多制造商和客户所接受，并 且成为 dcs、plc、ipc、pac、运动控制以及 scada的编程系统事实上的标准。
首先，国际上各大plc厂商都宣布其产品符合该标准的规范（尽管这些公司的软件工具不一定经过plcopen的认证），在推出其编程软件新产品时，都遵循该标准的各种规定。
根据 美国的《控制工程》杂志2005年一份调查报告中关于plc编程语言使用的百分比统计，iec61131-3中所规范5种语言使用的比例很高。
考虑到在美国对iec 61131-3的认知度远不及欧 洲、中国和日本，由此可见此标准影响力之大。
表1是依据美国《control engng》杂志分别 从2003年和2005年plc应用问卷调查中进行了各种plc编程语言应用的统计。
调查结果显示， 梯形图语言、功能块图语言和顺序功能图语言应用的比例列前三位。
表1 plc编程语言使用情况调查 其次，我们来看 iec 61131-3 对 dcs控制策略组态的影响。
以前，每个 dcs厂商在控制策略的组态（也即编制控制运算程序）时各搞一套，形成了风格各异的编程组态工具。
大致有：小功能块图编程组态，将每个块的功能尽可能地划小，这更适合于描述复杂的控制策略 组态（例如，在我国发电行业沿用至今的 sama图转换为控制策略编程时，用它更方便），对 组态的人员的技术能力要求较高；大功能块编程组态，由于在设计功能块时已有充分考虑，所以只要了解功能块的输入输出特性，便可组态；面向问题的填表式组态工具，不同的控制 和运算需要填写不同的工作单，组态方法相当繁杂。
九十年代后期或更后一些推出的 dcs 产品，或者 dcs的更新换代产品，如：siemens的 pcs 7所采用的 step 7编程软件、 美国 moore公司 dcs/plc混合控制系统 apacs、emerson process 公司的 delta v、abb公司的dcs freelance，metso automation 公司的 max 1000 dcs 都遵照 iec 61131-3 的规范，提供以功能块图语言以及由 sfc演变而来的 cfc（连续功能图）为主的 dcs的编程语言。
第三，以 pc为基础的控制作为一种控制技术已发展多年，近年来随着用闪存替代了硬盘，用固定散热器替代了风扇冷却，使得 ipc的硬件可靠性大大提高，从而更容易发挥 ipc 适应各种需求的灵活性。
ipc的应用市场因而正在扩大。
不管怎么说，除了在美国还有一部分 ipc使用流程图语言（如 opto 22的 snap ipc）外，大多数 ipc控制的软件开发商都按照 iec 61131-3 的编程语言标准，来规范其软件产品的特性。
第四，正因为有了 iec 61131-3，才真正出现了一种开放式的可编程控制器的编程软件 包，如加拿大 ics triplex 公司的 isagraf，德国 kw的 multiprog，德国 infoteam的 openpcs， 德国 3s公司的 codesys。
这些软件不具体地依赖于特定的 plc硬件产品。
为数众多的 plc和 dcs生产厂商（包括像西门子、横河电机、欧姆龙、三菱电机、abb等）都在这些商品化 的基本编程软件系统的基础上，再进行工作量不大的二次开发，并据此再将其高附加值的诀 窍和控制算法嵌入其中。
例如西门子的编程软件 step 7，就是在上述 openpcs软件平台的基础上再二次开发的；欧姆龙的 cx编程软件是以 multiprog软件平台为基础，再行二次开发的。
同时，这种软件的开发方式也为 plc的程序在不同机型之间的移植提供了可能。
第五，值得注意的是近年来出现的工业控制产品新秀 pac—可编程自动控制器，除个别 例外(如 opto 22的 snap pac)，其编程软件毫无例外地都采用 iec 61131-3作为它的一种 特征属性。
因此，我们也可以这样来表述：如果其编程系统不符合 iec 61131-3，那么，这 种控制系统就不宜称之为一般意义上的 pac。
最后，我们注意到一些提供运动控制驱动器和控制器的厂商（如德国的 bosch rexroth），建立了将符合 i ec 61131-3的逻辑控制、顺序控制与运动控制结合为一体的软件开发平台（见图 1）。
广泛应用于印刷和纸张加工机械、玻璃加工机械、机器人和装配系统、木材加工机械、塑料加工机械、食品加工和包装机械、药品包装机械、纺织机械等的控制系统中。
图 1 在公共的 iec 61131-3 的编程平台上建立的运动控制的系统解决方案
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