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运用IEC 61131-3实现工控软件的结构化、分解和复用

发布日期:2012-04-26   作者:上海工业自动化仪表研究院 /PLCopen中国组织 彭 瑜   浏览次数:49589
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【摘   要】:本文讲述了如何运用IEC61131-3实现工控软件的结构化、分解和复用。

近些年来出现了基于IEC 61131-3软件模型的嵌入式PLC。据美国《Control Design》调查,2009年美国机械行业的PLC用户占2/3,PAC和PC控制合起来只占13%,而嵌入式PLC仅占5%(见图7)。可见嵌入式PLC具有很大的发展空间。

图7 嵌入式PLC仅占美国机械行业用控制器市场的5%
 
嵌入式PLC的发展呈现多元化态势,国内外均有很好表现。例如德国赫优讯是一家以现场总线技术和芯片、模块为主业的科技企业,极有发展活力。他们推出的将现场总线技术和PLC技术结合的netPLC很有特色。再如Rabbit半导体公司的嵌入式PLC开发套件就以其3000系列单板机为硬件基础,配以基于IEC 61131-3的IsaGRAF V3.5编程环境支持5种PLC编程语言。国内几年前就有华中科技大学在EASY CORE 1.00核心芯片组中加载了嵌入式PLC系统软件,作为硬件平台,开发了多模入通道的嵌入式PLC。 还有一种发展路径是以开发PLC与人机界面相结合的硬件/软件一体化为目标的平台,充分利用CASE(计算机辅助软件工程)工具,结合各类嵌入式芯片的开发平台和各种输入/输出通道的硬件电路库,专为机电设备开发客制化、具有ODM性质的专用PLC。这方面的代表是杭州电子科技大计算机学院的严义教授领衔的团队。近年来出现多内核的嵌入式PLC的技术方案,同样体现了IEC软件模型中在一个配置下呈现多个资源的结构化特点。
4比较传统PLC与基于IEC61131-3的PLC的用户程序结构
传统PLC用户程序结构采用各种功能模块,如组织块、程序块、数据块、……(见图8)。IEC标准规定用户程序结构采用程序组织单元(见图9)。

图8 传统PLC用户程序结构

图9 基于IEC61131-3PLC的用户程序结构
 
采用程序组织单元有以下优点:
①符合传统软件行业在构件化的基础上解决软件发展危机的总体思路。
②可重复使用,使用的次数不受限制。
③大大提高编程的效率,可节省控制系统软件的制作成本。
④自动化设备供应商可按不同应用领域和行业开发和丰富用户的功能块库,大大便于工程应用,从而提高竞争能力。
⑤能够在全球范围内提供功能块库的存取功能。 可改变编程,用于建立功能块网络 。⑥可对功能块进行测试和记录,以保证功能块软件的执行能力和可靠性。
与传统PLC中设计了各种块不同,EC61131-3标准将其统一为三种基本类型:函数、功能块和程序。这样可简化用户程序,使程序标准化。用户根据程序组织单元的定义,设计用户程序组织单元,对程序组织单元调用和执行。程序组织单元是用户程序的最小软件单位,它的调用不会造成同类型另一个程序组织单元的调用。 它由声明部分和程序组织单元的本体两部分组成。程序组织单元都由其各自的关键字( PROGRAM、 FUNCTION、FUNCTION_BLOCK )开始,随后是名称(函数名(含数据类型)、功能块名和程序名),中间是声明部分和程序组织单元本体部分, 最后以各自结束关键字(END_FUNCTION、END_FUNCTION_BLOCK和END_PROGRAM)结束。
 
 
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