PLC编程标准IEC61131-3教程系列(2)-软件模型

IEC61131-3为PLC编程开发定义了一个软件模型，该模型描述了如何采用分层/分级的方法将一个复杂的项目分解成若干小的组成部分，并定义了各部分之间的接口规范。今天这篇文章，我们来介绍下这个软件模型，并结合西门子PLC、Codesys软PLC分析下该模型。



下面这张图就是IEC61131-3定义的软件模型：



从图片中可以看出，该软件模型定义了配置、资源、任务、程序组织单元(功能、功能块、程序)、全局变量、访问路径等等。我们来详细介绍下：

1、配置（Configuration）

配置位于软件模型的最上层，可以理解成一整套控制系统。对于小型控制系统而言，比如一个由CPU ST20组成的简单控制系统，属于一个配置；而对于复杂控制系统，比如一个由多个CPU组成的、具有分布式模块的控制系统，也属于一个配置。配置就是一套控制系统，或者是一套设备，在Codesys V3版本之后直接将其称为“设备”；一个配置由一个或几个资源组成。

2、资源（Resource）

资源位于软件模型的第二层，用于支持任务的运行。对于一个小型控制系统，比如上面说的CPU ST20系统，资源可以理解为CPU本身。对于具有多个CPU的大型系统，每一个CPU都是一个资源。资源可以包含多个任务、程序组织单元等。在Codesys V3版本之后，资源被称为“应用”。

3、任务（Task）

任务是程序的调度者，用来执行一个或多个程序(Program)。任务分为很多类型，比如：主任务、周期性执行的任务、由中断触发的任务等等。西门子PLC中的组织块就属于任务的角色，OB1相当于主任务、OB30~OB38属于周期性执行的任务、OB82属于诊断中断的任务等等；在Codesys中，任务分为周期型(Cyclic)、事件型(Event)、自由运行型(Freewheeling)、状态触发型(Status)。周期型任务是以固定时间间隔来执行；事件触发型任务在事件变量的上升沿开始执行；自由运行任务其内部程序在任务启动时就开始执行，程序的执行不受扫描周期的影响；状态触发型任务当其状态变量变为TRUE时开始执行；任务具有不同的优先级，优先级高的任务可以中断优先级低的任务而抢先执行；

4、程序组织单元(Program Organization Unit,POU)

程序组织单元是用户程序的基本单位，包括变量声明区和代码区两部分。变量声明区用来定义该POU中使用的变量的名称、类型及初始值；代码区是使用IEC61131-3推荐的五种编程语言写的程序代码。

IEC61131-3定义了三种程序组织单元：功能(Function)、功能块(Function Block)和程序(Program)。

功能(Function)是包含局部变量和指令的代码，可以设置输入/输出参数。功能没有静态变量，因此每次调用都会产生同一个结果；

功能块(Function Block)与功能的区别在于它有属于自己的存储区，可以存放静态变量。功能块也可以设置输入/输出参数，但由于程序代码中静态变量可能发生变化，因此对于功能块的调用并不一定产生同样的结果；

可以将程序中经常使用的代码（比如电机运行控制）写成功能或者功能块，这样就可以反复调用。既能节省项目编程的时间，又提高了程序的可读性，体现了该软件模型将复杂任务分解成小的简单模块的思想。

程序(Program)可以分为主程序与子程序，可以被任务启动，并调用功能或者功能块。程序中可以定义全局变量、地址映射、局部变量等等；

5、全局变量、访问路径

全局变量用于程序组织单元之间交互数据，访问路径提供了当前配置对外通信的接口。

好了，关于IEC61131-3的软件模型就先介绍到这里。后续文章我们会继续该标准的介绍。

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