iec61131

IEC 61131-3 编程语言参考

概述

IEC 61131-3 为 PLC 定义了 5 种可互换的编程语言：

语言	类型	最适用于	状态
LD（梯形图）	图形化	离散逻辑、电机联锁	活跃
FBD（功能块图）	图形化	连续控制、PID、模拟量	活跃（DCS 主用）
ST（结构化文本）	文本化	复杂计算、算法	活跃（表达能力最强）
IL（指令表）	文本化	底层、类似汇编	已弃用（2013 年第 3 版）
SFC（顺序功能图）	图形化	顺序控制、批处理、状态机	活跃

程序组织单元（POU）

PROGRAM

顶层可执行程序，与一个任务（扫描周期）关联。

FUNCTION_BLOCK（FB）

可复用的块，具有持久的内部状态（调用之间保留内存）。用于电机、PID、定时器、计数器。

FUNCTION_BLOCK MotorControl
VAR_INPUT
    StartCmd : BOOL;
    StopCmd  : BOOL;
    FbkRun   : BOOL;
    Interlock: BOOL;
END_VAR
VAR_OUTPUT
    StartOut : BOOL;
    Running  : BOOL;
    Fault    : BOOL;
END_VAR
VAR
    MonTimer : TON;
    State    : INT;
END_VAR

FUNCTION（FC）

无状态，不占用内存。相同输入始终返回相同输出。

数据类型

基本类型

BOOL、BYTE、WORD、DWORD、LWORD、SINT、INT、DINT、LINT、USINT、UINT、UDINT、ULINT、REAL、LREAL、TIME、DATE、TIME_OF_DAY、DATE_AND_TIME、STRING、WSTRING

派生类型（用户定义）

TYPE MotorData :
STRUCT
    Running  : BOOL;
    Fault    : BOOL;
    Speed    : REAL;
    Runtime  : TIME;
END_STRUCT
END_TYPE

变量作用域

作用域	关键字	描述
局部	VAR	POU 内部使用
输入	VAR_INPUT	只读输入参数
输出	VAR_OUTPUT	输出参数
输入/输出	VAR_IN_OUT	双向参数
全局	VAR_GLOBAL	所有 POU 均可访问
外部	VAR_EXTERNAL	对全局变量的引用
临时	VAR_TEMP	不持久保存
配置	VAR_CONFIG	下载时设置
常量	CONSTANT	命名常量

语言详情

ST（结构化文本）- 与代码生成最相关

IF Motor.FbkRunning AND NOT Motor.Fault THEN
    Motor.Status := RUNNING;
    Motor.Runtime := Motor.Runtime + T#1s;
ELSIF Motor.Fault THEN
    Motor.Status := FAULTED;
    Motor.AlarmActive := TRUE;
END_IF;

CASE State OF
    0: (* IDLE *)
        IF StartCmd AND NOT Interlock THEN State := 1; END_IF;
    1: (* STARTING *)
        StartOut := TRUE;
        MonTimer(IN:=TRUE, PT:=T#10s);
        IF FbkRun THEN State := 2; END_IF;
        IF MonTimer.Q THEN State := 99; END_IF;
    2: (* RUNNING *)
        IF StopCmd THEN State := 3; END_IF;
    3: (* STOPPING *)
        StartOut := FALSE;
    99: (* FAULT *)
        StartOut := FALSE;
        Fault := TRUE;
END_CASE;

SFC（顺序功能图）

元素：步、转换、动作

• 步包含动作（可用任何语言编写）
• 转换是布尔条件
• 动作限定符：N（不存储）、S（置位）、R（复位）、L（限时）、D（延迟）、P（脉冲）
• 并行分支（同时执行）、选择分支（择一执行）

FBD（功能块图）

信号从左向右流动。块表示函数。连线将输出连接到输入。DCS 中的主要语言（PCS 7 CFC、DeltaV Control Studio、ABB Freelance）。

LD（梯形图）

基于继电器逻辑。触点（常开/常闭）、线圈、定时器、计数器。左右两侧为电源母线。梯级从上到下排列。

PLCopen 标准

TC	主题	描述
TC1	标准	IEC 61131-3 合规性测试
TC2	运动控制	MC_MoveAbsolute、MC_Stop、MC_Home 等
TC3	软件工程	编码指南
TC4	通信	OPC UA 映射
TC5	安全	IEC 61508 扩展
TC6	XML 交换	厂商中立的程序交换格式

PLCopen XML 格式（TC6）

<project xmlns="http://www.plcopen.org/xml/tc6_0201">
  <types>
    <pous>
      <pou name="MotorControl" pouType="functionBlock">
        <interface>
          <inputVars>
            <variable name="Start"><type><BOOL/></type></variable>
          </inputVars>
          <outputVars>
            <variable name="Running"><type><BOOL/></type></variable>
          </outputVars>
        </interface>
        <body>
          <ST><xhtml></xhtml></ST>
        </body>
      </pou>
    </pous>
  </types>
</project>

支持的平台：CODESYS、ABB AC500、Schneider、Beckhoff、B&R。 不支持的平台：ABB Freelance（使用 PRT）、Emerson DeltaV（使用 FHX）、Siemens（使用 SimaticML）。

其他交换格式

格式	标准	使用方
PLCopen XML	IEC 61131-10	CODESYS、Schneider、Beckhoff
SimaticML	Siemens 专有	TIA Portal
AutomationML	IEC 62714	Siemens PCS 7 V9+、多厂商
FHX	Emerson 专有	DeltaV
PRT/CSV	ABB 专有	Freelance
DEXPI	ISO 15926	P&ID 交换