淺談可編程序控制器相關標準

汪金華

（1.鎳鈷資源綜合利用國家重點實驗室甘肅，金昌 737100，2.金川鎳鈷研究設計院，甘肅 金昌 737100）

1 引言

1987年國際電工委員會（International Electrotechnical Commission）頒布的PLC標準草案（IEC 65A（Sec)64）中對PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計?！逼渲蠵LC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

根據現行國家標準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-機接口功能、編程、調試、測試功能、信號處理功能、應用程序功能、操作系統功能、應用程序存儲器功能、數據存儲器功能、傳感器和執行機構接口功能，可編程序控制器功能結構如圖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標準

3.1 部分相關的美國標準

1970年美國電氣制造商協會（National Electrical Manufactures Associalation-NEMA）可編程序控制器委員會成立。1977年美國電氣制造商協會發布了可編程序控制器標準NEMA ICS-3-304。1983年美國發布了可編程序控制器的軍標MIL-STD-1815Ada。2005年美國電氣制造商協會（NEMA）發布了可編程序控制器標準NEMA ICS 61131，如圖2所示。

圖2 可編程序控制器部分相關的標準發展歷史

3.2 部分相關的德國標準

1977年德國標準化學會（Deutsches Institut für Normung e.V.-DIN）發布的標準DIN 40719中功能章節（Function Charts）中涉及可編程序控制器。1980年德國標準化學會（DIN）發布了可編程序控制器的標準DIN 19 239。2014年德國標準化學會發布了更新的標準DIN EN 61131-3，如圖2所示。

3.3 部分相關的IEC標準

1979年國際電工委員會(IEC)工業流程測量和控制技術委員會系統考慮（System aspects）分技術委員會SC65A/WG6工作組成立。

1983年國際電工委員會（IEC）發布的標準IEC 65A(Sec）38中第38部分的內容關于可編程序控制器。1985年國際電工委員會發布的標準IEC 65A(Sec）49中第49部分的內容關于可編程序控制器。1987年國際電工委員會發布的標準IEC 65A(Sec）67和IEC 848中功能章節（Function Charts）的內容關于可編程序控制器編程語言的規范。

1992年國際電工委員會發布的標準IEC1131，其中IEC1131-3為可編程序控制器編程語言的規范。1996年國際電工委員會將IEC1131-3更名為IEC 61131.3。2013年國際電工委員會更新規范為IEC 61131.3-2013。其中IEC 61131標準起草單位為國際電工委員會IEC/TC65（工業過程測量、控制和自動化技術委員會），如圖2所示。

圖3 國家標準和IEC標準的對標

4 中國國家標準GB/T 15969與IEC標準的對標

中國國家標準化管理委員會發布的可編程序（邏輯）控制器涉及的系列國家標準包括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為中國國家標準，/T為推薦非強制性。GB/T 15969標準起草單位為中國機電一體化技術應用協會，主管部門為中國機械工業聯合會，標準由全國工業過程測量控制和自動化標準化技術委員會（SAC/TC124，IEC/TC65國內對口標委會）歸口上報及執行。中國國家標準化管理委員會負責標準發布。

現行的GB/T 15969.1-2007全部代替已廢止的GB/T 15969.1-1995，現行的GB/T 15969.2-2008全部代替已廢止的GB/T 15969.2-1995，現行的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準的第1部分:通用信息，標準等同采用IEC國際標準：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。其目標是建立定義，并確認與可編程序控制器及其外圍設備的選擇和應用相關的主要特點。

GB/T 15969.2-2008為可編程序控制器國家標準的第2部分:設備要求和測試，標準等同采用IEC國際標準：IEC 61131-2:2007。其內容是規定可編程序控制器（PLC）及其外圍設備的裝置要求和相關試驗。

GB/T 15969.3-2017為可編程序控制器國家標準的第3部分：編程語言，標準等同采用IEC國際標準：IEC 61131-3:2013。其目標是為每種最常用的編程語言定義主要的應用場合、語法和語義規則、簡單而完整的編程元素的基本集、可采用的試驗和手段，通過它們制造商可擴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現。

GB/T 15969.4-2007為可編程序控制器國家標準的第4部分：用戶導則，等同采用IEC國際標準：IEC TR 61131-4：2004。其內容為PLC最終用戶提供GB/T 15969的通用綜合信息和應用導則。

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

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

GB/T 15969.7-2008為可編程序控制器國家標準的第7部分：模糊控制編程，等同采用IEC國際標準：IEC 61131-7:2000。其內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準的第8部分：編程語言的應用，等同采用IEC國際標準：IEC TR 61131-8:2003，其中TR為technical report的英文縮寫，意為技術報告。其內容是提供在第3部分中所定義的編程語言的應用和實現的導則。

IEC61131.9-2013第9部分為小型傳感器和執行器的單點數字通信接口和IEC61131.10-2019第10部分為PLC開放的XML交換格式，GB/T 15969標準中暫沒有等同的規范條文。

5 結束語

自20世紀60年代世界第一款可編程序控制器美國數字設備公司（DEC）成功研制以來，可編程序控制器已發展超過60年，相關國家和國際組織先后發布了諸多標準?？删幊绦蚩刂破髟诮鸫瘓F公司應用時間久、應用場景廣泛，通過對已發布的部分標準的演進初步梳理，有益與更好的掌握可編程控制器的應用。