1、ICS 2504040；3524050N 18 囝园中华人民共和国国家标准GBT 159691-2007IEC 61 131-1：2003代替GBT 1596911995可编程序控制器 第1部分：通用信息Programmable controllers-Part 1：General information2007-10-1 1发布(IEC 61131-1：2003，IDT)2007-12-01实施宰瞀粥紫瓣警矬赞星发布中国国家标准化管理委员会履111GBT 159691-2007IEC 61131-1：2003前言引言1范围2规范性引用文件3术语和定义-4功能特性41可编程序控制器系统的基本功
2、能结构42 CPU功能的特性43传感器和执行机构接口功能的特性44通信功能的特性45人机接口(HMI)功能的特性46编程、调试、监视、检测和编制文件功能47电源功能的特性5可用性和可靠性参考文献目 次图1可编程序控制器系统的基本功能结构图2可编程序控制器硬件模型图3可编程序控制器系统的典型接口端口图表1可编程功能的摘要I111225677788m3345刖 置GBT 159691-2007IEC 611311：2003GBT 15969(可编程序控制器分为8个部分：第1部分：通用信息；第2部分：设备特性；第3部分：编程语言；第4部分：用户导则；第5部分：通信；第6部分：(未定)；第7部分：模糊
3、控制编程(GBT 171653)；第8部分：编程语言的应用和实现导则。本部分等同采用IEC 61131 1：2003(可编程序控制器第1部分：通用信息(第二版)。本部分代替GBT 1596911995。本部分结合GBT 15969的其他部分，重新定义并确认了与可编程序控制器及其外围设备的选择和应用相关的主要特点，构成一个技术修订本。本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会可编程序控制器及系统分技术委员会(SACTCl24SC 5)归口。本部分由中国机电一体化技术应用协会负责起草。本部分主要起草人：刘云男、杨昌煜、李爽、张萌、李百煌等。本部分所代替标准的历次
4、版本发布情况为：GBT 1596911995。GBT 159691-2007IEC 61131-1：2003引 言GBT 15969的本部分是可编程序控制器及其相关外围设备的系列标准的第1部分。阅读本部分时应结合该系列标准的其他部分。当本部分与其他IEC标准(基本安全标准除外)发生冲突时，应以本标准中的条款作为可编程序控制器及其相关外围设备领域中的指导性文件。GBT 15969的目的是：第1部分建立定义，并确认与可编程序控制器及其外围设备的选择和应用相关的主要特点；第2部分规定可编程序控制器(PLC)及其外围设备的装置要求和相关试验；第3部分为每种最常用的编程语言定义主要的应用场合、语法和语义
5、规则、简单而完整的编程元素的基本集、可采用的试验和手段，通过它们制造商可扩展或采纳这些基本集，用于他们自己的可编程序控制器实现；第4部分为PLC最终用户提供GBT 15969的通用综合信息和应用导则；第5部分定义了可编程序控制器与其他电子系统间的通信；第6部分保留；第7部分定义了用于模糊控制的编程语言；第8部分提供在第3部分中所定义的编程语言的应用和实现的导则。GBT 159691-2007IEC 61131-1：2003可编程序控制器第1部分：通用信息1范围GBT 15969的本部分适用于可编程序控制器(PLC)及其相关外围设备，例如，编程和调试工具(PADT)、人机界面(HMI)等，它们具
6、有(按其预期使用要求的)机械和工业过程的控制和命令。PLC及其相关外围设备将用于工业环境，它们可作为开放式装置或封闭式装置提供。如果要将PLC及其相关外围设备用于其他环境，则必须使这些用于其他环境的特殊要求、标准及安装实践也适用于PLC及其相关外围设备。可编程序控制器的功能在特殊硬件和软件平台上的实现与在具有工业环境特性的一般用途的计算机或个人计算机上的实现可达到同样满意的效果。本部分适用于执行PLC和或其相关外围设备的功能的任何产品。本部分不涉及整体自动化系统的功能安全或其他方面。可编程序控制器(PLC)、其应用程序及其相关外围设备都被作为一个控制系统的部件看待。由于PLC是部件设备，因此整
7、体自动化系统(包括安装和应用)的安全考虑不属本部分的范畴。但包括有关PLC系统操作的电击和火灾、抗电噪声和差错检测的PLC安全性(例如，使用奇偶校验，自测试诊断等)。参阅IEC 60364或可采用的国家地区电气安装规范和导则。GBT 15969的本部分给出了GBT 15969中所使用的术语定义。它定义了可编程序控制器系统的主要功能特性。2规范性引用文件下列文件中的条款通过GBT 15969的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文
8、件，其最新版本适用于本部分。GBT 159692可编程序控制器第2部分：设备特性(GBT 1596921995，eqv IEC 611312：1988)GBT 1596932005可编程序控制器第3部分：编程语言3术语和定义本部分采用下列术语和定义。31应用程序或用户程序application programme or g$er programme用PLC系统控制机械或者过程，进行预期信号处理所必需的所有编程语言元素和结构的逻辑集合。32自动化系统automated systemGBT 15969范围之外的控制系统，在自动化系统中PLC系统由用户来协调工作，或者为用户而协调工作，但是该自动化系
9、统还包含包括其应用程序在内的其他部件。33现场设备field device向可编程序控制器系统提供输入和或输出接口，或提供数据预处理后置处理的组成部分。远程1GBT 159691-2007IEC 6113卜1：2003现场设备可独立于可编程序控制器系统自主地工作。使用现场总线，可将现场设备与可编程序控制器连接。34梯形图或继电器梯形图ladder diagram or relay ladder diagram用电源轨线界定在左边和右边(可选)的由触点、线圈、图形表示的功能、功能块、数据元素、标号以及连接元素形成的一个或多个网络。35可编程序(逻辑)控制器programmable(109ic)c
10、ontroller；PLC一种用于工业环境的数字式操作的电子系统。这种系统用可编程的存储器作面向用户指令的内部寄存器，完成规定的功能，如逻辑、顺序、定时、计数、运算等，通过数字或模拟的输入输出，控制各种类型的机械或过程。可编程序控制器及其相关外围设备的设计，使它能够非常方便地集成到工业控制系统中，并能很容易地达到所期望的所有功能。注：在本部分中使用缩写词PLC代表可编程序控制器(programmable controllers)，这在自动化行业中已形成共识。原来曾用PC作为可编程序控制器的缩略语，它容易与个人计算机所使用的缩略语PC相混淆。36可编程序控制器系统或PLC系统programmab
11、le controller system or PLCsystem用户根据所要完成的自动化系统要求而建立的由可编程序控制器及其相关外围设备组成的配置。其组成是一些由连接永久设施的电缆或插入部件，以及由连接便携式或可搬运外围设备的电缆或其他连接方式互连的单元。37编程和调试工具programming and debugging tool；PADT支持PLC系统应用的编程、试验、调试、故障查询、程序记录和储存的外围设备，它还可被用作HMI。如果PADT是可插入的，在任何时候可插入到有关的接口，亦可拔出，而对操作者和应用都没有任何危险。在其他情况下，PADT是固定的。38远程输入输出站remote
12、inputoutput station；RIOS制造厂的PLC系统组成部分，包括仅在主处理单元(cPu)的分级情况下允许运行的输入和或输出接口，用于输入输出多路复用信号信号的分离和数据预处理后置处理。RIOS仅被允许有限的自主运行(例如，在CPU的通信网络断开或CPU本身的紧急故障情况下或要进行维护和故障维修时)。4功能特性41 可编程序控制器系统的基本功能结构在图l、图2和图3中示出了可编程序控制器系统中的通用结构和主要的功能部件。这些功能彼此通信，传递所要控制的机械过程的信号。CPU功能由应用程序存储器功能、数据存储器功能、操作系统功能和应用程序功能的执行组成。CPU功能根据应用程序，处理
13、从传感器以及内部数据存储器获取的信号，产生送到执行机构以及内部数据存储器的信号。传感器和执行机构的接口功能传感器和执行机构的接口功能是：把从机械过程获得的输入信号和或数据转换成合适的信号电乎，以供处理；把来自信号处理功能的输出信号和或数据转换成合适的信号电乎，以驱动执行机构和或显示器。接口功能的输入输出信号可来自特殊模块，这些模块根据包含在它们自身内部的已定义的功能预2GBT 159691-2007IEC 61131-1：2003处理外部传感器信号。这种特殊模块的例子如PID模块，模糊控制模块，高速计数器模块，运动模块等。图1 可编程序控制器系统的基本功能结构操作员应用程序员图2可编程序控制器
14、硬件模型(摘自GBT 159695)GBT 159691-2007IEC 61 1311：20034外围设备本标准的限制范围蕃喜霎巷予豁io电源接口端口蓉毒霎普豫：I0电源接口端口与第三方设备通信的信号接口端口1(计算机、打印机、现场总线等)主电源输入接口端口器慧黼能量)保护接地端口接口的设备和信号图中：A1本地io的通信接口端口。Ar远程io站的通信接口端口。B一开放式通信接口端口也对第3方设备开放(例如，使用个人计算机编程，代替PADT)。Bi-一外围设备的内部通信接口端口数字和模拟输入信号的接口端口；数字和模拟输出信号的接口端口。E一与第3方设备进行数据通信的串行或并行通信接口端口。F主
15、电源接口端口。带F端口的设备要求在电源开启、关闭和中断期间保持下游设备的记忆。e保护接地的端口。H功能接地的端口。J用于给传感器和执行机构供电的I0电源接口端口。K辅助电源输出接口端口。图3可编程序控制器系统的典型接口端口图(摘自GBT 159692)撩赫GBT 159691-2007IEC 611311：2003通信功能通信功能提供了与其他系统(第3方设备)如其他PLC系统、机器人控制器、计算机等进行的数据交换。人机接口(HMI)功能人机接口功能提供了操作员与信号处理功能和机械过程之间的信息交互作用。编程、调试、检测和文件编制功能这些功能提供了应用程序生成、装载、监视、检测、调试以及应用程序
16、文件编制和存档。电源功能电源功能提供了PLC系统电源与主电源的转换和隔离。42 CPU功能的特性421概要可编程序控制器的性能由表1中概括的可编程序功能决定。为便于使用，根据应用把它们分为若干功能组别。表1可编程功能的摘要功能组别 示 例逻辑控制 编程语言元素逻辑 AND，OR，NOT，XOR，双稳态元素定时器 接通延迟，断开延迟计数器 (脉冲的)加和或减计数信号数据处理 基本运算：加，减，乘，除运算功能 扩展运算：平方，三角函数比较：大于，小于，等于数据处理 选择，格式。传送模拟数据处理 PID，积分，滤波(不作为标准元素)模糊控制接口功能 模拟IO模块。数字IO模块输入输出 BCD转换其他
17、系统 通信协议HMI 显示，命令打印机 信息，报表大容量存储器 运行日志执行控制 周期执行。事件驱动执行系统配置 状态校验(不作为标准元素)422操作系统操作系统功能负责管理内部PLC系统互相依存的功能(组态控制，诊断，存储器管理，应用程序执行管理，与外围设备的通信，与传感器和执行机构的接口功能的通信等等)。在掉电或电源故障后，PLC系统能够以3种不同的方式重新起动。a)冷重新启动(cold restart)PLC系统及其应用程序在所有的动态数据(如IO映像、内部寄存器、定时器、计数器等变量和程序上下文)被复位到预定的状态后的再起动。冷重新启动可以是自动的(如在电源故障后，存储器动态部分的信息
18、丢失等)或手动的(如按钮复位等)。5GBT 159691-2007IEC 61131-1：2003b) 暖重新启动(warm restart)电源故障后的重新启动，由用户预先编程设置的一组剩余(remnant)数据，以及由系统预先确定的应用程序上下文。暖重新启动由一状态标志或可指示在运行模式下检测PLC系统的电源故障停机的应用程序的等价方法来识别。c)热重新启动(hot restart)电源故障后，在过程相关的最大允许时间内，PLC系统恢复到如同故障没有发生的重新启动。所有IO信息和其他动态数据以及应用程序上下文都得到再保存或保持不变。热重新启动的性能需要一个独立供电的实时时钟或定时器，用以确
19、定自电源故障被检测出时起所消逝的时间，也需要用户对相关过程的最大允许时间进行编程。423应用数据存储用存储器应用程序存储器(application programme storage)应用程序存储器为存储一系列指令提供存储单元，周期地或事件驱动地执行这些指令，确定了机械或过程的进程。应用程序存储器还可以为存储应用程序数据的初始值提供存储单元。应用数据存储器(application data storage)应用数据存储器为存储应用程序的执行期间所需要的输入输出映像表和数据(例如，定时器、计数器、报警条件的设定值，机械或过程的参数和配方)提供存储单元。存储器类型、存储器容量、存储器用法(memo
20、ry type，memory capacity，memory utilization)现在使用的各种类型的存储器是：读写存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可重新编程的只读存储器(EPROMUV PROM，EEPROM)。在电源故障时，可以通过适当选择如EPROM、EEPROM或对易失性存储器采用后备存储器(如电池)的方式保持存储的数据。存储器容量与存储器单元数(以K字节计)有关，存储器单元是被保留用于保存应用程序和应用数据的。存储器容量的量度包括：可用的最小配置容量；扩展规模；最大配置的容量。应用程序使用的每一个可编程序功能都占用存储单元。所需要的存储器单元
21、数通常取决于可编程序的功能和可编程序控制器的类型。应用数据存储需要的存储容量取决于所要保存的数据总量和格式。424应用程序的执行一个应用程序可以由许多任务组成。每个任务按顺序执行，每次执行一个可编程序功能，直至任务结束。一个任务的启动(周期性的或依据检测事件(中断条件)由操作系统控制。43传感器和执行机构接口功能的特性a)输入输出信号的类型来自机械过程的状态信息和数据以二进制信号、数字信号、增量信号或模拟信号的方式被传送到可编程序控制器的输入输出系统。反之，用合适的二进制信号、数字信号、增量信号或模拟信号把由处理功能确定的判断和结果传送到机械过程。所采用的品种繁多的传感器和执行机构需要有合适的
22、宽范围的输入输出信号。b)输入输出系统的特性在输人输出系统中，可使用各种信号处理、转换和隔离的方法。PLC系统的行为和性能取决于信号(事件的检测)的静态动态计算、存储非存储过程、光隔离等。输入输出系统通常表明一个模块化功能，这就使PLC系统可以根据机械过程的需要进行配置，并可进行后续的扩展(至最大配置)。6GBT 159691-2007IEC 611311：2003输入输出系统可以安装在紧靠信号处理功能的位置，也可安装在远离信号处理功能但靠近机械过程的传感器或执行机构的位置。44通信功能的特性通信功能表达可编程序控制器的通信方面。它用于可编程序控制器与外部设备或自动化系统中的其他可编程序控制器
23、或任何装置之间的程序和数据交换。它提供的功能如，设备验证、数据采集、报警报告、程序执行和IO控制、应用程序传送，以及外部装置与PLC信号处理单元之间的连接管理。通信功能一般通过在局域网络或点对点链接上进行的串行数据传输完成。45人机接口(HMI)功能的特性人机接口功能有两个目的：给操作者提供监视机械过程运行所必需的信息；允许操作者干预PLC系统及其应用程序，做出超出它们范围的判断和调整。46编程、调试、监视、检测和编制文件功能461概要这些功能作为PLC的整体，也可作为PLC的独立部分来实现，用作可编程序控制器存储器中的应用程序和应用数据的代码生成和存储，以及从存储器中检索程序和数据。462语
24、言对于应用程序的编程，在GBT1596932005中定义了一套语言。a)文本语言1)指令表(IL)语言用指令表示PLC系统应用程序的文本编程语言。2) 结构文本(sT)语言用赋值、子程序控制、选择和迭代语句表示PLC系统应用程序的文本编程语言。b)图形语言1)功能块图(FBD)语言用功能块图表示PLC系统应用程序的图形编程语言。2)梯形图(LD)语言用梯形图表示PLC系统应用程序的图形编程语言。3)顺序功能图(SFC)用步和转换表示PLC系统的应用程序结构的图形编程语言。转换条件和步动作可用上面所述的语言中的一个子集表示。463应用程序的写入生成应用程序应用程序可以通过字母或符号键登入，在使用
25、“菜单”驱动的显示或使用图形程序登入项时，可以由光标键、控制杆、鼠标器等输入。通常应对所有程序和数据登入项的有效性以及内部一致性进行检查，以减少不正确的程序和数据。显示应用程序在应用程序生成期间，所有指令能逐句逐段地立即显示出来(在一个监视器或其他大型显示器的情况下)。此外，通常还能打印完整的程序。如果有另一种编程语言元素的表示方法，则通常由用户自行选择其显示方式。464自动化系统启动a)装载应用程序生成的程序驻留在可编程序控制器的存储器或在PADT的存储器中。后者的程序传送要求7GBT 159691-2007IEC 61 1311：2003通过下载或在启动以前把存储器盒插人可编程序控制器。b
26、)访问存储器在启动或故障检修期间，PADT和处理单元访问应用程序存储器和应用数据存储器，以能对程序进行监视、修正和校正。这种访问可以在线(即在PLC系统正在控制机械过程中)完成。c)适配可编程序控制器系统使PLC系统适应于所要控制的机械过程的典型功能有：1) 对连接到PLC系统的传感器和执行机构进行检查的测试功能(如强制PLC系统的输出)；2) 对程序序列的运行进行检查的测试功能(如标志的设置和强制输入)；3)变量(如定时器，计数器等)的设置或重置。d)指示自动化系统状态提供了关于机械过程的信息以及PLC系统及其应用程序的内部状态信息的能力，以便于PLC应用的启动和调试。典型的方法有：1)输入
27、输出状态指示；2)外部信号和内部数据状态变化的指示记录；3)扫描时间执行时间的监视；4) 程序执行和数据处理的实时可视化；5)熔断器短路保护状态指示器。e)测试应用程序测试功能支持用户编写、调试和检查应用程序。典型的测试功能有：1)检查输入输出、内部功能(定时器，计数器)的状态；2)检查程序序列，如按步操作，程序循环时间的变化，停止命令；3)接口功能的模拟，如io的强制任务之间或PLC系统内部模块之间信息交换的强制。f)修改应用程序修改功能提供了改变、调整和校正应用程序的功能。典型的功能如搜索、替代、插入、删除和增加；这些功能适用于字符、指令、程序模块等。465文档编制为了全面描述PLC系统及
28、其应用，应提供有关的文件。它包括：a) 硬件配置以及与设计有关的注释的描述。b)应用程序文件，包括：1)程序清单，信号和数据处理的助记符；2)所有数据处理用的交叉参考表(输入输出，内部储存数据、定时器、计数器等内部功能)；3)注释；4)修改的说明；5)维修手册。466应用程序归档为了提高维修速度和减少停机时间，用户应把应用程序储存在非易失介质中(例如，快速擦除存储器，PC卡，EEPROM，EPROM，磁盘等)。这种记录需要在每次程序修改后进行刷新，这样，PLC系统中执行的程序与存档的程序完全相同。47电源功能的特性电源功能提供操作PLC系统所需要的电压，而且通常也为设备的同步起停(ONOFF)
29、提供控制信号。可以根据供电电压、功率消耗、并联，以及不问断工作的要求等提供不同的电源供电。5可用性和可靠性每个自动化系统需要其控制系统达到一定水平的可用性和可靠性。用户的责任是保证整个自动化8GBT 159691-2007IEC 6113卜1：2003系统的体系结构、PLC系统及其应用程序的特性都满足预期的应用要求。a) 自动化系统的体系结构一些技术如冗余、容错和差错检查以及机械过程诊断功能等，可提高和改善自动化系统的可用性。b) 可编程序控制器的体系结构 模块化结构结合能迅速识别故障的内部自检测，可以提高PLC系统的可维护性，从而提高了自动化系统的可用性。对于特殊应用，也可考虑冗余、容错等技
30、术。c)应用程序的设计、测试和维护应用程序是整个自动化系统的关键组成部分。多数可编程序控制器具有相当的计算能力，这就使其能在完成最基本的控制功能外，还能实现诊断功能。应考虑机械过程行为的建模和故障情况的连续识别。应用程序的充分试验是强制性的。每次修改都预示正确的设计和试验，这样就不会影响整体可用性和可靠性。因此，应妥善保存程序文件，并应加以注释。d)安装和工作条件PLC系统是典型的加固型设计，并用于通用目的的应用。但是，对于任何装置，越强调工作条件，其可靠性就越差，当所允许的工作条件好于GBT 159692中所规定的正常工作条件时，可期望可靠性能得到改善。对于可靠性运行，某些应用需考虑特殊包装、冷却、电噪声保护等。GBT 159691-2007IEC 611311：2003lO参考文献Ell IEC 60050 351：1998国际电子技术词汇(IEV)第351部分：自动控制
