1、2020/8/24,1,熱 烈 歡 迎,參加PLC技術(shù)培訓(xùn)班的 全體學(xué)員！,北京精誠智合教學(xué)科技有限公司,2020/8/24,2,PLC培訓(xùn)班（第4講）IEC 61131-3 編程語言標(biāo)準(zhǔn)介紹,1. IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)通用信息 2. IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)軟件模型 3. IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)通信模式 4. IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)通用語言單元 5. IEC 61131-3 PLC 編程語言,2020/8/24,3,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)通用信息,眾所周知，在開發(fā)可編程序控制器（PLC）的早期階段，由于沒有一個(gè)統(tǒng)一的國際標(biāo)

2、準(zhǔn)，各制造商根據(jù)自己的習(xí)慣，使用自己的編程語言，這些編程語言從內(nèi)容到形式都很不相同，例如，德國的公司喜歡用功能塊圖和語句表語言，這與他們早期將晶體管邏輯電路用來完成控制功能有關(guān)系，而美國的公司則喜歡用梯形圖語言和控制鼓（Control Drum）。梯形圖語言又是從繼電器控制邏輯延伸來的，至于法國公司除了用梯形圖語言外，還用GRAFCET語言，這一語言又特別適用于完成順序控制的功能。,2020/8/24,4,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)通用信息,這種編程語言的不統(tǒng)一情況，給用戶帶來極大的不方便，使用不同公司產(chǎn)品，編制的程序完全不通用，用戶被迫要去熟悉不同公司的編程語言，要額外的購置不同的

3、編程工具，要想在一個(gè)大型的工程項(xiàng)目中使用多家公司的產(chǎn)品，幾乎是不可能的事。 早在上世紀(jì)80年代國際電工技術(shù)委員會IEC的第六工作組（IEC/TC65B/WG6）就開始著手制定統(tǒng)一的可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)。并于1993年正式頒布了這一標(biāo)準(zhǔn)，即IEC 11313國際標(biāo)準(zhǔn)。,2020/8/24,5,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)通用信息,我國根據(jù) IEC 的標(biāo)準(zhǔn)制定的中華人民共和國可編程序控制器（Programmable Controller）的國家標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)號為GB/T15969.115969.4 ，該標(biāo)準(zhǔn)于1995年底發(fā)布，從1996年10月1 日起開始實(shí)施。,2020/8/24,6,IEC

4、61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)通用信息,近幾年由于自動化系統(tǒng)的發(fā)展，需要制定涵蓋更廣領(lǐng)域，不僅包括PLC，還有DCS，HMI以及現(xiàn)場總線等的內(nèi)容。IEC的第七工作組（IEC/SC65B/WG7）制定了新的IEC611313標(biāo)準(zhǔn)，第七工作組包括來自不同的PLC制造商，軟件公司和用戶代表，這樣制定的標(biāo)準(zhǔn)可以做為一個(gè)導(dǎo)則，為大多數(shù)PLC制造商所接受，IEC 61131標(biāo)準(zhǔn)的5個(gè)部分總結(jié)當(dāng)代PLC系統(tǒng)的要求，這些要求涉及PLC的硬件和編程系統(tǒng)。新標(biāo)準(zhǔn)包括了早已在PLC編程中使用的通用概念，同時(shí)也增加了新的編程方法。,2020/8/24,7,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)通用信息,IEC 61131

5、3本身只做為PLC的編程指導(dǎo)，而不是強(qiáng)制的規(guī)則，若PLC制造商希望符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，他們必須提供文件，說明其對標(biāo)準(zhǔn)的符合程度，他們還必須通過認(rèn)證，確認(rèn)那些部分符合標(biāo)準(zhǔn)，那些部分還不能滿足標(biāo)準(zhǔn)。 這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)附有62個(gè)性能表，制造商必須填寫這些表格并提供注釋（例如；“完全滿足”，不能“實(shí)現(xiàn)”，“以下部分能實(shí)現(xiàn)”）。,2020/8/24,8,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)通用信息,該標(biāo)準(zhǔn)還提供一個(gè)測試基礎(chǔ)，允許制造商和客戶都能評估，每一個(gè)編程系統(tǒng)符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的接近程度。 為了進(jìn)一步證明兼容性，PLCopen國際組織，進(jìn)一步定義兼容性等級的測試，而這些測試是由獨(dú)立的機(jī)構(gòu)進(jìn)行的。,2020/8/24,

6、9,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)軟件模型,IEC 611313的軟件模型描述了諸多概念，包括組態(tài)（configuration）。資源（resource）.任務(wù)(task).程序(program).功能塊（function block）以及功能（function）和它們之間的連接。,2020/8/24,10,IE 任務(wù) C 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)軟件模型（組態(tài)內(nèi)部的資源）,在軟件等級中的最高等級是組態(tài)(configuration),它定義了單元結(jié)構(gòu)，這一單元有可能是，例如：帶多個(gè)CPU連接的PLC。 一個(gè)組態(tài)包括一個(gè)或若干個(gè)資源(resources),它構(gòu)成一個(gè)CPU 資源的程序是

7、由任務(wù)來控制，任務(wù)(task)表示一個(gè)可執(zhí)行的程序單元。,2020/8/24,11,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)軟件模型 （組態(tài)內(nèi)部的資源）,2020/8/24,12,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)軟件模型（ 任務(wù) ）,任務(wù)能周期地或由于一定的事件來處理，它們具有優(yōu)先權(quán)級，優(yōu)先權(quán)是定義在資源內(nèi)部分配給CPU的時(shí)間段。 有若干種類型的任務(wù)： a. 周期任務(wù)，b. 時(shí)間控制任務(wù)（時(shí)間間隔任務(wù)）， c. 事件控制任務(wù)(事件任務(wù))，e. 中斷任務(wù) 任務(wù)說明是由任務(wù)名，它的優(yōu)先權(quán)級，以及任務(wù)執(zhí)行時(shí)的條件，條件可以是時(shí)間間隔，一個(gè)事件數(shù)字量輸入的上升沿或全局變量的偽(false)/真(tru

8、e)變化或一個(gè)中斷，每一個(gè)任務(wù)能分配若干個(gè)程序，這些程序?qū)⒂扇蝿?wù)來激活。程序是按照所指示的順序來處理的。,2020/8/24,13,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)軟件模型（ 任務(wù) ）,a. 帶有條件的任務(wù)，在條件滿足時(shí)將被執(zhí)行，例如，當(dāng)指示的時(shí)間間隔已經(jīng)超出，或變量的地址“偽”改變成“真”。 b. 如果若干個(gè)任務(wù)都滿足條件，則具有最高優(yōu)先權(quán)級的任務(wù)將被執(zhí)行。 c. 不允許將同一個(gè)優(yōu)先權(quán)級分配給多個(gè)任務(wù)（優(yōu)先權(quán)級0任務(wù)禁止是例外）。 d. 在另一個(gè)任務(wù)正在被處理時(shí)，如果具有較高優(yōu)先權(quán)級的任務(wù)的條件被滿足，則較低優(yōu)先權(quán)級的任務(wù)將被中斷，只有另一任務(wù)已被完成后，再繼續(xù)處理。,2020/8/24

9、,14,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)軟件模型（組織單元POUs）,IEC 611313定義程序(program),功能塊(function block),功能(function)作為程序的組織單元或POUs(Program Organization units POUs). POUs的性質(zhì)允許用戶程序廣泛的模塊化以及重復(fù)應(yīng)用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)和經(jīng)過測試的軟件模塊。為了程序模塊能訪問一個(gè)POU，至少需要有請求接口的說明，在進(jìn)行說明之后，一個(gè)POU對所有其他POU是存在的。,2020/8/24,15,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)軟件模型（組織單元POUs）,2020/8/24,16,IEC

10、61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)軟件模型（程序）,整個(gè)程序具有實(shí)時(shí)性質(zhì)，程序能在CPU中運(yùn)行，是由分配程序的任務(wù)來解決的，一個(gè)程序能分配給若干個(gè)任務(wù)，亦即這若干個(gè)程序的背景是在不同的實(shí)時(shí)性質(zhì)下生成。程序中的一個(gè)是主程序被分配給PLC外部設(shè)備、全局變量和訪問路徑。,2020/8/24,17,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)軟件模型（功能塊）,IEC 611313應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)功能和功能塊來標(biāo)準(zhǔn)化典型PLC的功能。這一標(biāo)準(zhǔn)庫是統(tǒng)一的，不依賴于制造商的PLC系統(tǒng)編程的重要基礎(chǔ)。 功能塊（FBs）可以比作集成電路，它包括一定的控制功能，它們用來設(shè)置輸入/輸出和內(nèi)部變量，功能塊的狀態(tài)要求被保留從一個(gè)周期到另一

11、個(gè)周期，只有功能的輸入和輸出變量能被請求的程序?qū)ぶ贰Ｒ粋€(gè)功能塊能被另一個(gè)功能塊調(diào)用。,2020/8/24,18,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)軟件模型（功能塊背景）,IEC 611313提供功能塊背景，一個(gè)背景是一種結(jié)構(gòu)，在調(diào)用功能塊時(shí)，它保留所有的內(nèi)部輸入和輸出變量。 一個(gè)程序它調(diào)用FB1三次，則具有三個(gè)FB1背景，每次調(diào)用一個(gè)。程序則會精確地計(jì)算請求而不會有邊外效應(yīng)（side effects）。請遵守，所有背景應(yīng)用相同的程序碼，亦即，程序碼的改變對所有三個(gè)請求具有相同的效應(yīng)。 軟件工具，通過自動說明對背景提供幫助，在FB調(diào)用時(shí)指定背景名，這一名詞管理調(diào)用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。,2020/8/2

12、4,19,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)軟件模型（功能）,與功能塊不同，功能沒有內(nèi)部變量的緩沖區(qū)。這樣，功能不能使用全局變量訪問功能的組織單元和直接說明地址變量。所有功能具有一個(gè)共同點(diǎn)，如果功能的輸入?yún)?shù)是相同的，則它們將提供相同的輸出參數(shù)。,2020/8/24,20,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)通信模式,IEC 611313的通信方式使用： a.訪問路徑（Access paths） b.全局變量（Global variables） c.參數(shù)調(diào)用 (Call parameters) d.通信組織單元（IEC 611315） （Communication organization）

13、 來說明組態(tài)單元的數(shù)據(jù)交換,2020/8/24,21,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)通信模式,訪問路徑：定義訪問路徑允許組態(tài)單元相互之間和PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通信。 全局變量 ：全局變量能容易地在程序之間實(shí)現(xiàn)通信，它們能在組態(tài)，資源，程序內(nèi)進(jìn)行說明和應(yīng)用。 參數(shù)調(diào)用： 在程序內(nèi)部，數(shù)據(jù)交換是通過參數(shù)調(diào)用來實(shí)現(xiàn)的，參數(shù),例如：輸入和輸出變量。參數(shù)調(diào)用定義了值轉(zhuǎn)移的接口。 通信組織單元：通信組織單元提供了通信服務(wù)，這些服務(wù)將在IEC 61131的第5 部分進(jìn)行定義。,2020/8/24,22,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)通用語言單元,IEC 611313的通用語言單元是標(biāo)識（Identif

14、iers），關(guān)鍵詞（Keywords），評論（Comments），文字(Literals )，數(shù)據(jù)類型和變 量（Data types and variables）。以下對它們進(jìn)行詳細(xì)描述。,2020/8/24,23,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)通用語言單元（ 標(biāo)識符）,標(biāo)識符用來尋址變量，功能，程序等，它們是一些單元且能支持程序的可讀性。 標(biāo)識符是一個(gè)字母數(shù)字和下劃線的序列，以一個(gè)字母或下劃線開始。 以下各項(xiàng)不可以做為標(biāo)識符： a.空格和德文中的元音變音字母 b.以同一方式說明兩次 c.用關(guān)鍵字做為標(biāo)識符（參看4.2節(jié)）,2020/8/24,24,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)通

15、用語言單元（關(guān)鍵字 ）,關(guān)鍵字是清楚的字母組合，能做為單個(gè)的語法助記符單元 關(guān)鍵字不能用做為標(biāo)識符，IEC 611313關(guān)鍵字舉例： ABS, SIN, BOOL, FALSE, TRUE, FOR, NEXT, IF, THEN, VAR, GLOBAL, DATE, TIME, FUNCTION,2020/8/24,25,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)通用語言單元（評論 ）,評論或程序的一部分用來幫助理解程序且是重要的溝通方法。評論允許在任何位置以所有文本編輯的形式而且必須以特殊的字母序列（*and*）開始和結(jié)束。每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)段能對它的功能評論成一段文本。,2020/8/24,26,I

16、EC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)通用語言單元（文字 ）,IEC 611313說明文字做為字母，數(shù)字和時(shí)間的序列。 字母序列：字母序列文字具有0或更多字母，而且以反逗號開始和結(jié)束（例如：Character sequence ）。 數(shù)字：有兩種不同類型的數(shù)字文字：整數(shù)和實(shí)數(shù)。整數(shù)能定義帶有基數(shù)，十進(jìn)制數(shù)能具有（十或）的符號，實(shí)數(shù)能表示成指數(shù)形式。 時(shí)間：有兩種不同的時(shí)間文字（間隔時(shí)間和天/日期時(shí)間）,2020/8/24,27,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)通用語言單元（數(shù)據(jù)類型 ）,數(shù)據(jù)類型： IEC 611313定義了不同的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型，它們幫助編譯，推導(dǎo)以及用戶定義數(shù)據(jù)類型。每一個(gè)標(biāo)識

17、符被分配到一個(gè)數(shù)據(jù)類型，數(shù)據(jù)類型決定了多大的存儲容量將被保留以及什么值相應(yīng)于存儲器的內(nèi)容。,2020/8/24,28,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)通用語言單元（數(shù)據(jù)類型 ）,標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型 a.波爾型（真值表 真/偽）。 b.字節(jié)，字，雙字，帶符號的整型數(shù)，不帶符號的整型數(shù)，16位整形數(shù)，不帶符號的16位整形數(shù)，雙整形數(shù)，不帶符號的雙整形數(shù)（整形數(shù)據(jù)類型）。 c.實(shí)數(shù)（浮點(diǎn)數(shù)據(jù)類型）。 d.串?dāng)?shù)據(jù)（字符串）。 e.時(shí)間(TIME)，日時(shí)間(TIMEOFDAY)，日期(DATE) f.日期和時(shí)間(DATE_AND_TIME) (時(shí)間數(shù)據(jù)類型)。,2020/8/24,29,IEC 61131

18、-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)通用語言單元（數(shù)據(jù)類型 ）,定義數(shù)據(jù)類型 a.陣列（ARRAY）(1,2,3維場)。 b.指針（POINTER）（包含用于實(shí)時(shí)程序的變量/功能塊的尋址）。 c.枚舉（Enumeration）（枚舉數(shù)，由很多字符串常數(shù)組成）。 d.結(jié)構(gòu)（STRUCT） e.參考 (Reference)（用于對變量/常數(shù)/功能塊生成一個(gè)替換名）,2020/8/24,30,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)通用語言單元（變量）,IEC 611313定義5種不同的變量類型 a.全局變量 b.本地變量 c.輸入變量 d.輸出變量 e.輸入和輸出變量,2020/8/24,31,IEC 61131-3 PLC 標(biāo)準(zhǔn)通