工控编程语言国际标准 IEC 61131-3 及其影响

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。

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。

控制系统是为完成特定工艺对象和工艺流程的自动控制而设计的。控制方案与实际的对象模型相关，而控制方案的具体实现是由运行于控制器中的软件所完成。我们知道，计算机 编程语言随着计算机应用领域的拓展和软件技术的发展而不断进步和演变。软件的编制早已 跨越了面向机器的语言阶段，进入了高级语言阶段，又在此基础上发展到面向对象、面向网 络的编程。而工控编程语言是一类专用的计算机语言，是建立在对控制方案的描述和表达基 础上的实现控制功能和要求的语言工具。因此，工控编程语言不可能是一成不变的。其进步 和发展受到两方面的推动，即它所主要借鉴和吸收的计算机软件技术和编程语言的发展，以及它所服务的控制工程在描述和表达控制要求和功能的方法的发展。

但是不论其如何发展和变化，它总是在 IEC 61131-3标准的基础和框架上展开的，这 是因为它不仅仅是工控编程语言的规范，也为编程系统的实现架构提供了参照目标。目前常 用的工控编程语言除了 IEC 61131-3 所规范的 5种语言之外，流程图语言和 C语言也在一定 的范围内使用。显然，这些语言仍在发展。如把面向对象的统一建模语言 UML引入工控编程 语言，实现满足控制要求的自动编程；把面向网络的 JAVA语言引入工控编程语言，实现真 正意义上的机电一体化功能模块技术，等等。查阅最近几年世界上有关的开发研究论文和报告，我们发现，几乎所有的工作都是在 IEC 61131-3的框架上进行的。这雄辩地说明，IEC61131-3不单规范着现今正在应用的工控编程语言，而且还是工控编程语言今后发展的基础和指路标。在一系列工控编程语言的开发研究中，应用了许多新的方法，如 Petri Net、 Intepreted Petri Net、Modular finite machine、“zone logic”等，但所有这些都是附加于 IEC 61131-3 之上的。读者如果有兴趣，可参阅：美国 University of Michigen 机械学 院的 M.R.Lucas的《Understanding and Assessing Logic Control Design Methodologics》和德国 Trac University of Essen 的 T.Heverhagen和 R.Germany的《Integrating UML-Realtime and IEC 61131-3 with Function Block Adapters》。 以下我们以机电一体化功能工艺模块为例来说明。机电一体化功能模块采用面向对象的编程理念和技术，它以 IEC 61131-3 为基础，再通过 IEC 功能块国际标准（IEC 61499，IEC61804）和建模工具（例如统一建模语言 UML）实现。 采用面向对象的设计概念和技术。面向对象的开发强调从问题域的概念到软件机电一体化功能工艺模块程序和界面的直接映射。这也更接近人类的自然思维方式，即把客观世界看 成是由许多对象构成。一个成套设备实际上是由成百上千部件组成，并互相协调配合地运行。 因此将表述各种不同类型设备的控制功能及它与其它设备之间的相互关系的软件模块予以组态，就构建了该成套设备的模型。图 2就是这种机电一体化功能工艺模块的示例图。图中 共表达了 4个模块。如果我们把这 4个模块分别选择为洗瓶、灌装、贴标签、包装，那么就 构成了一条饮料的灌装生产线。由此可见，每个模块都是一种按特定加工工艺设计的机械装置，不过这种机械装置是与驱动电机、I/O、嵌入式控制器、通信完全一体，如果再将控制 算法/控制逻辑嵌入模块，便形成了针对特定工艺制造出来的真正意义上的机电一体化的工艺功能块。

统一建模语言 UML （Unified Modeling Language）是一种通用的可视化建模语言，用 于对软件进行描述、可视化处理，以及构造和建立软件系统产品的文档资料。它是一种总结 了以往建模技术的经验，并吸收了当今优秀成果的标准建模方法。它包括概念的语义、表示 法和说明，提供了静态、动态、系统环境及组织结构的模型。支持统一建模语言 UML的交互 式的建模工具,提供了代码生成器和报表生成器。统一建模语言 UML适用于迭代式的开发过 程。它是为支持大部分现有的面向对象的开发过程设计的。编程人员可运用 UML以图形来描 述控制系统，接着加上功能块、数据和其它基本的要素，然后 UML便可自动生成用符合 IEC

61131-3的编程语言写的代码。功能块可以从标准核心技术构件库中取得。建模后再加一定 的数学描述便形成复杂建模,再用仿真工具对设计作进一步完善。然后用 UML支持工具生成 代码。图 3描述了运用 UML进行设计的全过程。

IEC 61131-3 标准除了对工控编程语言的改造和发展产生直接的影响，起着指导规范的 作用之外，它对 PLC技术的发展也发挥了重要的指导作用。它主要是通过其提出的软件模型，为 PLC技术的发展开创了前所未有的新路。特别要强调的是，它为 PLC的体系结构从单一的封闭系统提升为多 CPU结构的开放式系统，奠定了理论基础。在 IEC 61131-3 颁布之前，我 们所见到的 PLC都是单 CPU、运行一个任务、控制一个程序的。人们习惯称之为传统 PLC。 直到 IEC 61131-3 正式发布几年之后，PLC的市场才推出了在单一机架上插装多个 CPU模块的体系结构。在此基础上结合网络技术、微电子技术发展了现代 PLC，为 PLC的与日俱进、 在工控市场上继续立于不败之地，创造了技术条件。从这个意义上讲，IEC 61131-3 的出现 是传统 PLC和现代 PLC的分水岭。

表 2给出传统 PLC和现代 PLC的主要差别。

传统的 PLC模型（包括一个资源，运行一个任务，控制一个程序，且运行于一个封闭系 统中）。对 PLC的使用者来说，除可通过编制程序来控制外，输入采样、输出设置和 PLC例 行程序均是不可见不可控的。IEC 61131-3的软件模型（见图 4）在其最上层把解决一个具体控制问题的完整的软件概括为一个“配置”。它专指在 一种具体类型的控制系统中运行的完整应用程序。在一个“配置”中可以定义一个或多个“资 源”。可把“资源”看作能执行 IEC程序的处理手段，它反映 PLC的物理结构，在程序和 PLC的物理 I/O通道之间提供了一个接口。

表 2 传统 PLC和现代 PLC的主要差别

	传 统 PLC	现 代 PLC
硬件
CPU模块	只能有一块	可有多块，且执行不同功能
存储器	容量有限（几十 K字）	容量大，可按需要配置
I/O	以开关量为主	高低速开关量、模拟量及各种不同类型
运算速度	扫描时间：几十—几百 ms	几 ms，可快到 0.2ms
背板总线	传统的低速系统总线	高速背板总线
软件
软件模型	按经典扫描方式	符合 IEC 61131-3软件模型
编程语言	梯形图（LD）、指令表（IL）、功能 块图（FBD）	文本类语言：IL、ST 图形类语言：LD、FBD、SFC
操作系统	时间驱动的扫描方式(专用)	时间驱动和事件驱动的扫描方式（专用），可 按程序功能设置不同的扫描周期

只有在装入“资源”后才能执行 IEC程序。一般而言，资源存放在 PLC内，当然它也可以放在其它 支持 IEC程序执行的系统内。在一个由多台 PLC构成的控制系统中，每一台 PLC的应用程序 就是一个独立的“配置”。在一种可以插装多个 CPU模块的 PLC系统中，每个 CPU模块及其相 应的控制程序可被理解为一个“资源”，由多个“资源”构成了该系统的“配置”。它满足了由多个处理器构成的 PLC系统的软件设计。这就为 PLC由单一 CPU的结构发展为多 CPU的结 构奠定了理论基础。

显然，IEC 61131-3 的软件模型是一种分层结构，每一层均隐含其下层的许多特征。它 奠定了将一个复杂的程序分解为若干个可以进行管理和控制的小单元，而这些被分解的小单 元之间存在着清晰而规范的界面。它可方便地处理事件驱动的程序执行（传统的 PLC的软件 模型仅为按时间周期执行的程序结构）。对以工业通信网络为基础的分散控制系统（例如由 现场总线将分布于不同硬件内的功能块构成一个具体的控制任务），尤其是软逻辑/PC控制 这些正在发展中的控制技术，该软件模型均可覆盖和适用。

近些年来，高端 PLC的系列中推出主机架或扩展机架上可装插多个 CPU模块的结构。如 三菱电机的小 Q系列最多可在机架上插 4个 CPU模块；富士电机的 MICREX-SX系列最多可在 机架上插 8个 CPU模块，而西门子的 Simatic TDC可在机架上插 20个 CPU模块。这些 CPU 模块可分别选用专门用于逻辑控制、顺序控制的 CPU、运动控制用的 CPU，还选用过程控制

用 CPU。在 Windows操作系统的环境下执行 PC机任务的 CPU模块，也是一种选项。

在一个 PLC 系统中每个 CPU 模块都执行某一种控制任务，控制与其所执行任务相关的I/O 模块的存取；它们之间的联锁和协调信息通过同一 PLC 系统的系统总线来交换，而不是 由执行不同任务的 PLC 系统通过控制网络来交换，速度更快也更可靠。Rockwell Automation以 ControlLogix 为代表的 PLC/PAC 产品，将 NetLinx 通信架构中的 Producer/Consumer 的通信模式应用到它的机架背板控制总线 Controlbus ，使机架上的每个模块包括处理器都可视为 Controlbus 上的节点。这一创新使 ControlLogix 实现了在单一机架上可插装多个处理器，而且无槽位限制，甚至还能热插拔。 由于 EtherNet、ControlNet 和 DeviceNet 在其应用层都采用通用工业协议 CIP，使Controlbus 背板总线成为上述这些现场总线和工业以太网的交换数据的通道。在交换数据 时，数据传输的方式是：通信模块-背板总线-通信模块，勿须 ControlLogix 的处理器参与， 大大提高了系统的可靠性。从用户的角度来看，其最大利益在于将原来 PLC 要通过工厂自动化（FA）用的 PC 机与 管理计算机通信的三层结构，扁平化为 PLC 系统可直接与生产管理用 MES 的计算机通信的两 层结构。上报生产实绩，接受管理机的生产指示来得快捷方便。

计划中的IEC 61131-3的第 3次修改版将与 IEC 61499相协调，在保持 IEC 61131-3 原有优点的同时，消除它两个最大的缺陷：

1) IEC 61131-3 沿用了直接表示与硬件有关的变量的方法，这就妨碍了均符合标准的 PLC 系统之间做到真正意义上的程序可移植。由于不同机种其输入、输出的定义均与硬件相关，如果想把一个在某个厂商的 PLC中运行得很好的程序原封不动地搬到另一个 PLC厂商的机 器，必须先从技术文件中找到有关与硬件相关变量的定义，然后再在另一个机型中对此重新定义。至少可以这样说，不存在与硬件相关变量之间的变换。

2) IEC 61131-3 只给出一个单一的集中 PLC系统的配置机制，这显然不能适应分布式结 构的软件要求。由于工业通信技术的飞速发展，特别是现场总线和以太网在工业中的实际应 用，给工业自动化的体系结构带来了巨大影响。因此，IEC 61131-3 必须适应客观形势的发展，在这方面进行突破。它应该允许功能块不一定集中常驻在单个硬件中，允许分散于不同硬件的功能块，通过通信方式也可以构成一个控制程序。这就是 IEC 61499 的主攻方向（见图 5）。智能传感器和执行器本身就具有执行控制功能的能力。如果 IEC 61131-3能支持分布式系统体系结构的编程，那么只要开发出相应的软件工具，就能组成灵活性极强的现场总 线控制系统。

制订 IEC 61499 《工业过程测量和控制系统用功能块》标准的一个目的，就是对 IEC61131-3进行适当的扩展。这主要是给出如何使 PLC具有表达 61499设备特性的能力。引入 有关 61499如何使 61131-3增加附加价值的阐述，而 IEC 61131-3 又如何增加 61499的附加价值的阐述。

目前 61131-3第三版的修订内容已公布了 30多项，其中主要有：在 61131-3 中增加“交 叉可复用性”的新定义(cross-reusability)，而不在 IEC之一 61131-3中开发 COMPLIANCE CLASSES 或 PROFILE(一致级或行规)。 61499和 61131-3形式句法和语法的关系。用服务接口功能块(SIFB，Service-interface function block)存取过程数据，取代原来的与硬件 相关的语言特性，如 I/O地址的直接表示（见图 6 ）。取消 VAR_GLOBAL结构，用相应的服务接口功能块代替，以提供对系统的全局变量的存取。用服务接口功能块替代 VAR_ ACCESS 结构。用 61499的设备/资源模型取代 61131-3中的配置(CONFIGURATION)结构。引入 61499 的应用模型和在资源上的子部分的映射。引入执行控制图编程语言元素。61499功能块算法 采用 61131-3语言编程。设计将现有的 61131-3的算法嵌入 61499的分散式功能块的方法。

第三版也许要在 2007年以后才会正式发表。

图 5 IEC 61499 的系统模型

图 6 IEC 61499定义的服务接口功能块（SIFB）

有了好的标准，并不意味着它必定会取得成功。因为标准的推广应用还需要做许许多多 不懈的努力。是谁在推动工控编程语言标准化的工作和它的推广应用，以及其后续发展呢？ 她就是总部设在荷兰的 PLCopen国际组织。

1992 年，也就是 IEC 61131-3 正式颁布的前一年，在德国的 Giessen 举行了 PLCopen国际组织的成立大会。为了让 PLC 走出封闭体系的困境，寻求走向开放的道路，也为了推动PLC 的编程语言加速标准化，一群从事工业控制多年、看出了当时的 PLC 乃至于 DCS 的发展 所存在弊病的技术人员，在积极参与制定国际标准的同时，深感还需要有一个国际性的组织 去推动这个标准的应用推广。经过相当长期的酝酿和筹备，一个以 PLCopen 命名的国际组织 终于诞生。这意味着 PLC 急切走向开发，也昭示着开放的 PLC 首先是编程语言的开放，正是 该组织的努力方向。这真是开宗明义，响亮、而且一目了然。

当初这是很小的国际组织。在世界一些知名而具有很大专业影响力的国际展览会（如欧 洲的 Interkama、北美的 ISA Show）上，我们常常只是在一个相当偏僻的角落才能找到她的 展位。但她总是那样勤勤恳恳、鍥而不舍、坚持不渝的努力耕耘，在她进入十四个年头的时 候，我们非常高兴地看到和听到，并且实实在在地感觉到，在国际工业控制界这已是一个具 有重要影响力的国际组织。

PLCopen是一个独立于厂商和产品的国际性组织，其使命是解决与控制编程相关的主 题，用以支持该领域内国际标准的使用。与其他很多非常活跃的技术性国际组织(如许多现 场总线的国际组织)不同，PLCopen是一个非常独立的组织，在其背后并没有某个大公司支 持。她对其成员公司没有任何偏袒，且每个成员不论其公司规模大小，都只有一个投票权。大家都在平等的基础上进行交流，制定大家都能接受的规范，共享技术进步带来的成果。

PLCopen是从接受 IEC61131-3标准开始的。当时首先是从用户能否接受的角度来考虑， 为此必须让用户了解符合 IEC 61131-3 标准的编程系统会给他们什么样的利益。接下来也必 须保证有足够的厂商支持。实际上当时自动化市场上已经存在着一些专业从事为控制系统编 程语言开发的软件企业。这些企业都不大，但却是由一些有一定工业控制的工作经验、学术 思想非常活跃、掌握了现代软件技术的人们组成。IEC 61131-3 标准的公布给了这类型的企 业一个巨大的发展机会。只要有了符合标准的基本编程系统，即使使用不同的实时操作系统和 CPU芯片的控制器或系统，都可以获得所需的编程软件和运行软件。换句话说，不同目标 系统之间的差异并不妨碍使用同一个基本编程系统。显然，最愿意使用这个软件标准的积极厂商就是他们。

为了避免自动化市场对此可能产生混淆，让厂商能提供符合 IEC 标准的软件产品，或 者说他们设计的软件系统要符合标准的要求，同时使用户容易辨别出符合 IEC 61131-3 的编程系统，PLCopen 抓了编程系统是否符合 IEC 标准的认证工作。在制定对编程系统进行符合IEC 61131-3 程度的判据时， PLCopen 将它划分为 3 个等级，即：基本级（Base Level，BL）， 符合级（Conformity Level，CL），可重复使用级（Reusability Level，RL）。不过，CL 级 是和 RL 级组合使用的。如果能在 IL、ST、SFC、LD 和 FBD 这五种语言均达到 CL 级和 RL 级， 则该编程系统即达到了全兼容、全开放的高度。相关认证获准后由 PLCopen 组织颁发证书，并可使用有关图标（见图 7）。为此，PLCopen也相应开发了具体测试程序和方法。并将唯一的认证实验室设在德国 Magdeburg的自动化和通信研究所（Institute für Automation und Kommunikation，ifak）。 成立的前五年 PLCopen组织把精力集中在以上这些方面。

图 7 PLCopen 的相关图标

有了一定基础以后，PLCopen 在 1996 年启动了运动控制功能库的制定工作。目标是要在 IEC 的研发环境里加入了运动控制技术，在控制软件的编制方面把 PLC 和运动控制的功能加以组合，这样逐步形成了运动控制的 5 个标准：第 1 部分 运动控制库，2001 年 11 月发 布。现已由多家供应商实现；第 2 部分 扩展，2004 年 4 月发布；第 3 部分用户导则，2004年 4 月发布；第 4 部分 内插多功能协调（待公布）；第 5 部分: 回零功能（待公布）。此举给 PLCopen 一个崭新的定位，使其在推广 IEC 标准的基础上，增加了重要的技术含量。PLCopen 的运动控制部分在市场上的成功，也促使 PLCopen 这个在工控界独一无二的国际组织的威望 进一步提高。也正是因此，PLCopen与以前相比在方向上更显广阔，它不仅着重于推广应用 IEC标准， 还在现有的标准以外附加了新的内容，为进一步丰富 IEC标准或扩展标准使用的软件环境打下了基础。

PLCopen考虑到编程仅仅是控制软件完整应用开发套件的一个环节，为规范它与其它环 节间的数据交换的接口（见图 8 ），虽然 XML不是 IEC 61131-3 标准的内容，仍有必要提供为实现 IEC 61131-3编程的数据交换的 XML格式（2005年 4月发布）。工业控制行业中，近年来功能安全倍受关注和重视。特别是涉及安全的控制装置已由硬 接线发展为可编程，再进一步发展到应用安全型现场总线。因而涉及安全的环节包括：硬件、 通信、基础软件（嵌入式操作系统、固件等）和应用软件。在安全方面， PLCopen涉及的 工作界定为 PLC编程语言的功能安全（参见图 9）。PLCopen的成员与专业从事安全的机构 TÜV 一起定义了在 IEC 61131-3的开发环境下涉及安全的规范。这必须由集成在 IEC 61131-3 的软件开发平台上的安全专用软件工具支持（图 10）。安全功能性实现的标准化包括：定义 与安全相关的函数集和功能块集；在编程环境中的支持，包括编程语言（LD、FBD）和功能性（安全数据类型和说明等）；出错处理和诊断等。

图 8 PLCopen规范了编程工具与其它环节间数据交换的 XML格式

图 9 PLCopen 定义的 IEC 61131-3的编程系统的功能安全

图 10 将功能安全纳入基于 IEC 61131-3的逻辑控制与运动控制平台

为了推广应用 IEC 61131-3，真正体现它的国际性，又考虑到中国经济的高速发展和融 入全球经济一体化的快速进程，PLCopen国际组织几年前就开始与中国机电一体化技术应用 协会接触，希望在我国能成立 PLCopen中国组织。经过反复酝酿和筹备，在 2005年 9月完 成了正式组建的任务。这是继 PLCopen国际组织在欧洲、北美、日本之后第四个成立的本地 化的组织机构。成立 PLCopen中国组织，是为了进一步推广应用工业控制的编程语言的国际标准，提升PLC的应用水平，扩大 PLC的应用领域。PLCopen中国组织通过以下方式达到这个目标：应用 IEC 61131-3 标准；促使会员单位提供或使用符合 IEC 61131-3 的 PLC；推动 IEC 61131-3 标准在 PLC市场的应用；发展共同实现的观念，制定符合标准的判据；指定相关机构进行符 合标准的测试；扩大 PLC领域的标准化工作在国际标准化组织的影响。

近期我们主要开展以下方面的工作：1加强宣传，扩大影响，办好网站，发展会员，推动 IEC 61131-3标准在我国 PLC和工控市场的应用。2根据具体情况，每年组织有关 IEC61131-3标准及其应用的研讨会在全国各地巡回交流。今年下半年计划在南京、广州和重庆 等地进行。3鉴于国内近年来已呈现开发具有自主知识产权的编程软件平台的趋势，PLCopen China应该争取在较短的时间内筹建认证机构，指定相关单位进行符合标准的测试应用。 着手在国内开始推广应用 PLCopen提出的有关运动控制的行规库（motion control profile library），以适应国内近年来已经出现的发展运动控制编程软件的客观需要。5向会员单位 提供符合 IEC 61131-3 的 PLC编程系统的服务和咨询。6配合全国工业测量和控制标准化委 员会制定、维护和修订有关的 PLC标准，特别是有关 PLC编程语言的标准。

2003 年 PLCopen 国际组织就提出，在中国要特别重视在工程教育系统中抓紧推广 IEC61131-3。可以这样说，经过几年来的宣传，标准在我国的认知度大大提高。近年来 PLCopen中国组织与有关方面配合取得一些成效：建议中国自动化学会主抓的自动化系统工程师（ASE）认证的培训和测试，纳入 IEC 61131-3 的内容，已获采纳。2除 2003 年由中国机电 一体化技术应用协会组织翻译出版了第一本 IEC 61131-3 的专著后，2004 年 8 月和今年 4 月电子工业出版社又出版了《分布式控制系统（DCS）设计与应用实例》和《可编程控制器编程语言和应用》，均有大量篇幅论述 IEC 61131-3 标准和具体编程系统。3近年来许多专 业期刊如〈世界仪表和自动化〉、〈自动化博览〉、〈国内外机电一体化技术〉、〈电气时代〉均发表了有关 IEC 61131-3 的推介论文。

目前国产 DCS 已占有国内 DCS 市场一定的份额；国产 PLC 正在突破国外产品一统国内PLC市场的局面，发展民族品牌的 PLC产业。但这些国产 DCS包括北京和利时、浙大中控等）和 PLC应用的编程软件大多数仍然是国外产品。近些年来，国内致力于自主知识产权的 IEC 61131-3 编程系统开发的有：亚控科技、浙大中自、大连理工大学计控研究所，以及北京凯迪恩自动控制技术公司等。其中亚控的 KingAct 已经实用，浙大中自的 SunyIEC实现了标准 IEC 61131-3 中的五种控制语言，是目前国内自 行开发并拥有自主知识产权的编程系统，达到了较高的技术水平。这极大地促进和加快了我 国自动化控制设备的发展。最有说服力的例子就是在建立了编程开发平台后，浙大中自每开 发一个新的控制系统系列，不必再在编程软件方面花费大量重复劳动，大大缩短了新产品的 开发周期和降低了成本。

不过上述的例子仅仅是个别的。我国尚没有建成真正意义上的商品化的工业控制软件 的编程系统平台。因为建成这样的平台是需要相当的技术力量和多年不懈的努力。国外商品化的工业控制软件的编程系统平台的发展模式，一是专业化集中化，即由为数不多的且专门 从事工业控制基础软件的小型企业承担；二是几乎所有的工业控制设备厂商（包括像西门子、横河电机、欧姆龙、三菱电机、ABB等）都购买这些商品化的基础软件，并在此基础上再进 行工作量不大的二次开发。

我们也可以借鉴这种模式发展和培植商品化的工业控制软件的编程系统平台。在基于IEC 61131-3 的工控编程软件方面我们现在已有了一定的基础，但是我们还缺乏一个验证这 些具有自主知识产权的编程软件是否符合国际标准。目前世界上仅有一家机构即德国的控制和通信研究所（ifak）被 PLCopen 授权具有认证资格。在去年 PLCopen China 分会成立初， PLCopen 的执行主席 Eelco van der Wal 先生曾允诺可在中国再建立一个认证机构，他们将 给予技术支持和指导。我们渴望利用这个有利条件抓紧筹建符合工控编程软件国际标准 IEC61131-3 的认证机构，以推动和培植我国具有自主知识产权的工控编程语言软件的发展。