浅谈可编程序控制器相关标准

汪金华

（1.镍钴资源综合利用国家重点实验室甘肃，金昌 737100，2.金川镍钴研究设计院，甘肃 金昌 737100）

1 引言

1987年国际电工委员会（International Electrotechnical Commission）颁布的PLC标准草案（IEC 65A（Sec)64）中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”其中PLC为可编程序（逻辑）控制器Programmable（Logic）Controller的英文缩写。

2 可编程序控制器的基本功能

根据现行国家标准GB/T 15969.1-2007，可编程序控制器基本功能包括电源功能、通信功能、人-机接口功能、编程、调试、测试功能、信号处理功能、应用程序功能、操作系统功能、应用程序存储器功能、数据存储器功能、传感器和执行机构接口功能，可编程序控制器功能结构如图1所示。

图1 可编程序控制器的基本功能

3 可编程序控制器的部分相关标准

3.1 部分相关的美国标准

1970年美国电气制造商协会（National Electrical Manufactures Associalation-NEMA）可编程序控制器委员会成立。1977年美国电气制造商协会发布了可编程序控制器标准NEMA ICS-3-304。1983年美国发布了可编程序控制器的军标MIL-STD-1815Ada。2005年美国电气制造商协会（NEMA）发布了可编程序控制器标准NEMA ICS 61131，如图2所示。

图2 可编程序控制器部分相关的标准发展历史

3.2 部分相关的德国标准

1977年德国标准化学会（Deutsches Institut für Normung e.V.-DIN）发布的标准DIN 40719中功能章节（Function Charts）中涉及可编程序控制器。1980年德国标准化学会（DIN）发布了可编程序控制器的标准DIN 19 239。2014年德国标准化学会发布了更新的标准DIN EN 61131-3，如图2所示。

3.3 部分相关的IEC标准

1979年国际电工委员会(IEC)工业流程测量和控制技术委员会系统考虑（System aspects）分技术委员会SC65A/WG6工作组成立。

1983年国际电工委员会（IEC）发布的标准IEC 65A(Sec）38中第38部分的内容关于可编程序控制器。1985年国际电工委员会发布的标准IEC 65A(Sec）49中第49部分的内容关于可编程序控制器。1987年国际电工委员会发布的标准IEC 65A(Sec）67和IEC 848中功能章节（Function Charts）的内容关于可编程序控制器编程语言的规范。

1992年国际电工委员会发布的标准IEC1131，其中IEC1131-3为可编程序控制器编程语言的规范。1996年国际电工委员会将IEC1131-3更名为IEC 61131.3。2013年国际电工委员会更新规范为IEC 61131.3-2013。其中IEC 61131标准起草单位为国际电工委员会IEC/TC65（工业过程测量、控制和自动化技术委员会），如图2所示。

图3 国家标准和IEC标准的对标

4 中国国家标准GB/T 15969与IEC标准的对标

中国国家标准化管理委员会发布的可编程序（逻辑）控制器涉及的系列国家标准包括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，如图3所示。

GB为中国国家标准，/T为推荐非强制性。GB/T 15969标准起草单位为中国机电一体化技术应用协会，主管部门为中国机械工业联合会，标准由全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会（SAC/TC124，IEC/TC65国内对口标委会）归口上报及执行。中国国家标准化管理委员会负责标准发布。

现行的GB/T 15969.1-2007全部代替已废止的GB/T 15969.1-1995，现行的GB/T 15969.2-2008全部代替已废止的GB/T 15969.2-1995，现行的GB/T 15969.3-2017全部代替已废止的GB/T 15969.3-1995和GB/T 15969.3-2005，现行的GB/T 15969.4-2007全部代替已废止的GB/T 15969.4-1995。

GB/T 15969.1-2007为可编程序控制器国家标准的第1部分:通用信息，标准等同采用IEC国际标准：IEC 61131-1：2003， 其 中IEC为International Electrotechnical Commission的英文缩写，意为国际电工委员会。其目标是建立定义，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。

GB/T 15969.2-2008为可编程序控制器国家标准的第2部分:设备要求和测试，标准等同采用IEC国际标准：IEC 61131-2:2007。其内容是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。

GB/T 15969.3-2017为可编程序控制器国家标准的第3部分：编程语言，标准等同采用IEC国际标准：IEC 61131-3:2013。其目标是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的实现。

GB/T 15969.4-2007为可编程序控制器国家标准的第4部分：用户导则，等同采用IEC国际标准：IEC TR 61131-4：2004。其内容为PLC最终用户提供GB/T 15969的通用综合信息和应用导则。

GB/T 15969.5-2002为可编程序控制器国家标准的第5部分:通信，同采用IEC国际标准：IEC 61131-5:2000。其内容是定义了可编程序控制器与其他电子系统间的通信。

GB/T 15969.6-2015为可编程序控制器国家标准的第6部分：功能安全，等同采用IEC国际标准：IEC 61131-6:2012。

GB/T 15969.7-2008为可编程序控制器国家标准的第7部分：模糊控制编程，等同采用IEC国际标准：IEC 61131-7:2000。其内容是定义了用于模糊控制的编程语言。

GB/T 15969.8-2007为可编程序控制器国家标准的第8部分：编程语言的应用，等同采用IEC国际标准：IEC TR 61131-8:2003，其中TR为technical report的英文缩写，意为技术报告。其内容是提供在第3部分中所定义的编程语言的应用和实现的导则。

IEC61131.9-2013第9部分为小型传感器和执行器的单点数字通信接口和IEC61131.10-2019第10部分为PLC开放的XML交换格式，GB/T 15969标准中暂没有等同的规范条文。

5 结束语

自20世纪60年代世界第一款可编程序控制器美国数字设备公司（DEC）成功研制以来，可编程序控制器已发展超过60年，相关国家和国际组织先后发布了诸多标准。可编程序控制器在金川集团公司应用时间久、应用场景广泛，通过对已发布的部分标准的演进初步梳理，有益与更好的掌握可编程控制器的应用。