淺談可編程序控制器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

汪金華

（1.鎳鈷資源綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室甘肅，金昌 737100，2.金川鎳鈷研究設(shè)計(jì)院，甘肅 金昌 737100）

1 引言

1987年國際電工委員會(huì)（International Electrotechnical Commission）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案（IEC 65A（Sec)64）中對(duì)PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。”其中PLC為可編程序（邏輯）控制器Programmable（Logic）Controller的英文縮寫。

2 可編程序控制器的基本功能

根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15969.1-2007，可編程序控制器基本功能包括電源功能、通信功能、人-機(jī)接口功能、編程、調(diào)試、測(cè)試功能、信號(hào)處理功能、應(yīng)用程序功能、操作系統(tǒng)功能、應(yīng)用程序存儲(chǔ)器功能、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器功能、傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口功能，可編程序控制器功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 可編程序控制器的基本功能

3 可編程序控制器的部分相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

3.1 部分相關(guān)的美國標(biāo)準(zhǔn)

1970年美國電氣制造商協(xié)會(huì)（National Electrical Manufactures Associalation-NEMA）可編程序控制器委員會(huì)成立。1977年美國電氣制造商協(xié)會(huì)發(fā)布了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)NEMA ICS-3-304。1983年美國發(fā)布了可編程序控制器的軍標(biāo)MIL-STD-1815Ada。2005年美國電氣制造商協(xié)會(huì)（NEMA）發(fā)布了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)NEMA ICS 61131，如圖2所示。

圖2 可編程序控制器部分相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷史

3.2 部分相關(guān)的德國標(biāo)準(zhǔn)

1977年德國標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會(huì)（Deutsches Institut für Normung e.V.-DIN）發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)DIN 40719中功能章節(jié)（Function Charts）中涉及可編程序控制器。1980年德國標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會(huì)（DIN）發(fā)布了可編程序控制器的標(biāo)準(zhǔn)DIN 19 239。2014年德國標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會(huì)發(fā)布了更新的標(biāo)準(zhǔn)DIN EN 61131-3，如圖2所示。

3.3 部分相關(guān)的IEC標(biāo)準(zhǔn)

1979年國際電工委員會(huì)(IEC)工業(yè)流程測(cè)量和控制技術(shù)委員會(huì)系統(tǒng)考慮（System aspects）分技術(shù)委員會(huì)SC65A/WG6工作組成立。

1983年國際電工委員會(huì)（IEC）發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)IEC 65A(Sec）38中第38部分的內(nèi)容關(guān)于可編程序控制器。1985年國際電工委員會(huì)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)IEC 65A(Sec）49中第49部分的內(nèi)容關(guān)于可編程序控制器。1987年國際電工委員會(huì)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)IEC 65A(Sec）67和IEC 848中功能章節(jié)（Function Charts）的內(nèi)容關(guān)于可編程序控制器編程語言的規(guī)范。

1992年國際電工委員會(huì)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)IEC1131，其中IEC1131-3為可編程序控制器編程語言的規(guī)范。1996年國際電工委員會(huì)將IEC1131-3更名為IEC 61131.3。2013年國際電工委員會(huì)更新規(guī)范為IEC 61131.3-2013。其中IEC 61131標(biāo)準(zhǔn)起草單位為國際電工委員會(huì)IEC/TC65（工業(yè)過程測(cè)量、控制和自動(dòng)化技術(shù)委員會(huì)），如圖2所示。

圖3 國家標(biāo)準(zhǔn)和IEC標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)標(biāo)

4 中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15969與IEC標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)標(biāo)

中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布的可編程序（邏輯）控制器涉及的系列國家標(biāo)準(zhǔn)包括GB/T 15969.1-2007、GB/T 15969.2-2008、GB/T 15969.3-2017、GB/T 15969.4-2007、GB/T 15969.5-2002、GB/T 15969.6-2015、GB/T 15969.7-2008和GB/T 15969.8-2007，如圖3所示。

GB為中國國家標(biāo)準(zhǔn)，/T為推薦非強(qiáng)制性。GB/T 15969標(biāo)準(zhǔn)起草單位為中國機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用協(xié)會(huì)，主管部門為中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)，標(biāo)準(zhǔn)由全國工業(yè)過程測(cè)量控制和自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC124，IEC/TC65國內(nèi)對(duì)口標(biāo)委會(huì)）歸口上報(bào)及執(zhí)行。中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。

現(xiàn)行的GB/T 15969.1-2007全部代替已廢止的GB/T 15969.1-1995，現(xiàn)行的GB/T 15969.2-2008全部代替已廢止的GB/T 15969.2-1995，現(xiàn)行的GB/T 15969.3-2017全部代替已廢止的GB/T 15969.3-1995和GB/T 15969.3-2005，現(xiàn)行的GB/T 15969.4-2007全部代替已廢止的GB/T 15969.4-1995。

GB/T 15969.1-2007為可編程序控制器國家標(biāo)準(zhǔn)的第1部分:通用信息，標(biāo)準(zhǔn)等同采用IEC國際標(biāo)準(zhǔn)：IEC 61131-1：2003， 其 中IEC為International Electrotechnical Commission的英文縮寫，意為國際電工委員會(huì)。其目標(biāo)是建立定義，并確認(rèn)與可編程序控制器及其外圍設(shè)備的選擇和應(yīng)用相關(guān)的主要特點(diǎn)。

GB/T 15969.2-2008為可編程序控制器國家標(biāo)準(zhǔn)的第2部分:設(shè)備要求和測(cè)試，標(biāo)準(zhǔn)等同采用IEC國際標(biāo)準(zhǔn)：IEC 61131-2:2007。其內(nèi)容是規(guī)定可編程序控制器（PLC）及其外圍設(shè)備的裝置要求和相關(guān)試驗(yàn)。

GB/T 15969.3-2017為可編程序控制器國家標(biāo)準(zhǔn)的第3部分：編程語言，標(biāo)準(zhǔn)等同采用IEC國際標(biāo)準(zhǔn)：IEC 61131-3:2013。其目標(biāo)是為每種最常用的編程語言定義主要的應(yīng)用場(chǎng)合、語法和語義規(guī)則、簡單而完整的編程元素的基本集、可采用的試驗(yàn)和手段，通過它們制造商可擴(kuò)展或采納這些基本集，用于他們自己的可編程序控制器的實(shí)現(xiàn)。

GB/T 15969.4-2007為可編程序控制器國家標(biāo)準(zhǔn)的第4部分：用戶導(dǎo)則，等同采用IEC國際標(biāo)準(zhǔn)：IEC TR 61131-4：2004。其內(nèi)容為PLC最終用戶提供GB/T 15969的通用綜合信息和應(yīng)用導(dǎo)則。

GB/T 15969.5-2002為可編程序控制器國家標(biāo)準(zhǔn)的第5部分:通信，同采用IEC國際標(biāo)準(zhǔn)：IEC 61131-5:2000。其內(nèi)容是定義了可編程序控制器與其他電子系統(tǒng)間的通信。

GB/T 15969.6-2015為可編程序控制器國家標(biāo)準(zhǔn)的第6部分：功能安全，等同采用IEC國際標(biāo)準(zhǔn)：IEC 61131-6:2012。

GB/T 15969.7-2008為可編程序控制器國家標(biāo)準(zhǔn)的第7部分：模糊控制編程，等同采用IEC國際標(biāo)準(zhǔn)：IEC 61131-7:2000。其內(nèi)容是定義了用于模糊控制的編程語言。

GB/T 15969.8-2007為可編程序控制器國家標(biāo)準(zhǔn)的第8部分：編程語言的應(yīng)用，等同采用IEC國際標(biāo)準(zhǔn)：IEC TR 61131-8:2003，其中TR為technical report的英文縮寫，意為技術(shù)報(bào)告。其內(nèi)容是提供在第3部分中所定義的編程語言的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)的導(dǎo)則。

IEC61131.9-2013第9部分為小型傳感器和執(zhí)行器的單點(diǎn)數(shù)字通信接口和IEC61131.10-2019第10部分為PLC開放的XML交換格式，GB/T 15969標(biāo)準(zhǔn)中暫沒有等同的規(guī)范條文。

5 結(jié)束語

自20世紀(jì)60年代世界第一款可編程序控制器美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）成功研制以來，可編程序控制器已發(fā)展超過60年，相關(guān)國家和國際組織先后發(fā)布了諸多標(biāo)準(zhǔn)。可編程序控制器在金川集團(tuán)公司應(yīng)用時(shí)間久、應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，通過對(duì)已發(fā)布的部分標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)初步梳理，有益與更好的掌握可編程控制器的應(yīng)用。