工控編程語言國際標準 IEC 61131-3 及其影響
IEC61131-3是當今世界第一個為工業自動化控制系統的軟件設計提供標準化編程語言 的國際標準。此前，國際上沒有出現過有實際意義、為制定通用的控制語言而開展的標準化 活動。這顯然是注意到由于 DCS等以數字技術為基礎的控制裝置在發展進程中過于專有化，給用戶帶來的大量不便。這個標準將現代軟件的概念和現代軟件工程的機制與傳統的PLC編程語言成功地結合，又對當代種類繁多的工業控制器中的編程概念及語言進行了標準化。它為可編程控制器軟件技術的發展，乃至整個工業控制軟件技術的發展，起著舉足輕重的推動作用。可以說，沒有編程語言的標準化便沒有今天 PLC走向開放式系統的堅實基礎。為了使標準的規定適用于廣泛的應用范圍，又能為 PLC制造廠商所接受和支持，IEC61131-3規定了二大類編程語言即文本化編程語言和圖形化編程語言。前者包括指令清單語 言（IL）和結構化文本語言（ST）；后者則有梯形圖語言（LD）和功能塊圖語言（FBD）。在 標準的文本中沒有把順序功能圖（SFC）單獨列入編程語言，而是將它在公用元素中予以規范。這就是說，不論在文本化語言中，或者在圖形化語言中，都可以運用 SFC的概念、句法 和語法。但習慣上也把它叫做另一種編程語言。
這五種編程語言都是依據工業控制的基本元器件及由其構成的網絡或電路，采用某種在計算機上仿真它們的工作原理和功能而形成的。梯形圖（LD）語言是將并行動作的機電元件（諸如繼電器觸點和線圈、定時器、計數器等）網絡加以模型化。功能塊圖（FBD）語言 則是將并行動作的電子元件（諸如加法器、乘法器、移位寄存器、邏輯運算門等）的網絡予以模型化。而結構化文本（ST）語言將典型的信息處理任務（如在通用的高級語言 Pascal 中的使用數值算法）予以模型化。指令表（IL）語言卻是將匯編語言中控制系統的低層編程 予以模型化。順序功能圖（SFCs）將時間驅動和事件驅動的順序控制設備和算法模型化。 值得注意的是，IEC 61131-3 允許在同一個 PLC中使用多種編程語言，允許程序開發人員對每一個特定的任務選擇最合適的編程語言，還允許在同一個控制程序中其不同的程序模 塊用不同的編程語言編制。這些規定妥善繼承了 PLC發展歷史中形成的編程語言多樣化的現實，又為 PLC軟件技術的進一步發展提供了足夠的空間。
IEC 61131-3 對工控市場的影響
自 IEC 61131-3 正式公布后，經過十來年年的推廣應用和不斷完善，它獲得了廣泛的接 受和支持，在工業控制領域中產生了重要的影響，被全球越來越多制造商和客戶所接受，并 且成為 DCS、PLC、IPC、PAC、運動控制以及 SCADA的編程系統事實上的標準。
首先，國際上各大PLC廠商都宣布其產品符合該標準的規范（盡管這些公司的軟件工具不一定經過PLCopen的認證），在推出其編程軟件新產品時，都遵循該標準的各種規定。根據 美國的《控制工程》雜志2005年一份調查報告中關于PLC編程語言使用的百分比統計，IEC61131-3中所規范5種語言使用的比例很高。考慮到在美國對IEC 61131-3的認知度遠不及歐 洲、中國和日本，由此可見此標準影響力之大。表1是依據美國《Control Engng》雜志分別 從2003年和2005年PLC應用問卷調查中進行了各種PLC編程語言應用的統計。調查結果顯示， 梯形圖語言、功能塊圖語言和順序功能圖語言應用的比例列前三位。
表1 PLC編程語言使用情況調查
其次，我們來看 IEC 61131-3 對 DCS控制策略組態的影響。以前，每個 DCS廠商在控制策略的組態（也即編制控制運算程序）時各搞一套，形成了風格各異的編程組態工具。大致有：小功能塊圖編程組態，將每個塊的功能盡可能地劃小，這更適合于描述復雜的控制策略 組態（例如，在我國發電行業沿用至今的 SAMA圖轉換為控制策略編程時，用它更方便），對 組態的人員的技術能力要求較高；大功能塊編程組態，由于在設計功能塊時已有充分考慮，所以只要了解功能塊的輸入輸出特性，便可組態；面向問題的填表式組態工具，不同的控制 和運算需要填寫不同的工作單，組態方法相當繁雜。九十年代后期或更后一些推出的 DCS 產品，或者 DCS的更新換代產品，如：Siemens的 PCS 7所采用的 STEP 7編程軟件、 美國 Moore公司 DCS/PLC混合控制系統 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 的規范，提供以功能塊圖語言以及由 SFC演變而來的 CFC（連續功能圖）為主的 DCS的編程語言。第三，以 PC為基礎的控制作為一種控制技術已發展多年，近年來隨著用閃存替代了硬盤，用固定散熱器替代了風扇冷卻，使得 IPC的硬件可靠性大大提高，從而更容易發揮 IPC 適應各種需求的靈活性。IPC的應用市場因而正在擴大。不管怎么說，除了在美國還有一部分 IPC使用流程圖語言（如 OPTO 22的 SNAP IPC）外，大多數 IPC控制的軟件開發商都按照 IEC 61131-3 的編程語言標準，來規范其軟件產品的特性。
第四，正因為有了 IEC 61131-3，才真正出現了一種開放式的可編程控制器的編程軟件 包，如加拿大 ICS Triplex 公司的 IsaGraf，德國 KW的 MULTIPROG，德國 Infoteam的 openPCS， 德國 3S公司的 CoDeSys。這些軟件不具體地依賴于特定的 PLC硬件產品。為數眾多的 PLC和 DCS生產廠商（包括像西門子、橫河電機、歐姆龍、三菱電機、ABB等）都在這些商品化 的基本編程軟件系統的基礎上，再進行工作量不大的二次開發，并據此再將其高附加值的訣 竅和控制算法嵌入其中。例如西門子的編程軟件 STEP 7，就是在上述 openPCS軟件平臺的基礎上再二次開發的；歐姆龍的 CX編程軟件是以 MULTIPROG軟件平臺為基礎，再行二次開發的。同時，這種軟件的開發方式也為 PLC的程序在不同機型之間的移植提供了可能。
第五，值得注意的是近年來出現的工業控制產品新秀 PAC—可編程自動控制器，除個別 例外(如 OPTO 22的 SNAP PAC)，其編程軟件毫無例外地都采用 IEC 61131-3作為它的一種 特征屬性。因此，我們也可以這樣來表述：如果其編程系統不符合 IEC 61131-3，那么，這 種控制系統就不宜稱之為一般意義上的 PAC。
最后，我們注意到一些提供運動控制驅動器和控制器的廠商（如德國的 Bosch Rexroth），建立了將符合 I EC 61131-3的邏輯控制、順序控制與運動控制結合為一體的軟件開發平臺（見圖 1）。廣泛應用于印刷和紙張加工機械、玻璃加工機械、機器人和裝配系統、木材加工機械、塑料加工機械、食品加工和包裝機械、藥品包裝機械、紡織機械等的控制系統中。
本文標簽：工控編程語言國際標準 IEC 61131-3 及其影響
* 由于無法獲得聯系方式等原因，本網使用的文字及圖片的作品報酬未能及時支付，在此深表歉意，請《工控編程語言國際標準 IEC 61131-3 及其影響》相關權利人與機電之家網取得聯系。
關于“工控編程語言國際標準 IEC 61131-3 及其影響”的更多資訊
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
