DIN EN 61131-3 Bb 1-2005 Programmable controllers - Guidelines for the application and implementation of programming languages《程序控制器 程序设计语言的应用和执行指南》.pdf

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1、April 2005 DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDEPreisgruppe 31DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 25.040.40; 35

2、.060; 35.240.50C ! 9611227www.din.deXDieses Beiblatt enth lt Informationen zuDIN EN 61131-3, jedoch keine zus tzlich genormten Festlegungen.DIN EN 61131-3 Beiblatt 1Speicherprogrammierbare Steuerungen Leitlinien f r die Anwendung und Implementierung von Programmiersprachen f r Speicherprogrammierbar

3、e SteuerungenProgrammable controllers Guidelines for the application and implementation of programming languagesAutomates programmables Lignes directrices pour l application et la mise en oeuvre des langages de programmationAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN E

4、N 61131 3 Beiblatt 1:1997 11www.beuth.deGesamtumfang 101 SeitenB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2005-05DIN EN 61131-3 Bbl 1:2005-042Dieses Beiblatt enthlt die deutsche bersetzung des Internationalen Fachberichts IEC/TR 61131-8:2003. Esersetzt DIN EN 61131-3 Beiblatt 1:199

5、7-11.Fr das vorliegende Beiblatt ist das nationale Arbeitsgremium K 962 SPS der DKE Deutsche KommissionElektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE zustndig.nderungenGegenber Beiblatt 1 zu DIN EN 61131-3:1997-11 wurden folgende nderungen vorgenommen:a) Anpassung an die 2. Ausgabe der

6、 DIN EN 61131-3:2003-12Frhere AusgabenDIN EN 61131-3 Beiblatt 1:1997-11B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2005-05DIN EN 61131-3 Bbl 1:2005-043InhaltSeite1 Allgemeines 81.1 Anwendungsbereich.81.2 Verweisungen.81.3 Abkrzungen 81.4 bersicht 82 Einfhrung in IEC 61131-3 .92.1 Al

7、lgemeine Betrachtungen .92.2 Einschrnkungen in der Vergangenheit .112.3 Grundeigenschaften der IEC 61131-3122.4 Neue Eigenschaften in der zweiten Ausgabe der IEC 61131-3.122.5 Betrachtungen zum Software-Engineering 133 Leitlinien fr die Anwendung 163.1 Gebrauch der Datentypen 163.2 Datenbergabe.233.

8、3 Gebrauch der Funktionsbausteine .303.4 Unterschiede zwischen Funktionsbaustein-Instanzen und Funktionen .323.5 Gebrauch von indirekt referenzierten Funktionsbaustein-Instanzen323.6 Rekursion in den SPS-Programmiersprachen .383.7 Einfacher und mehrfacher Aufruf .383.8 Sprachspezifische Eigenschafte

9、n 393.9 Gebrauch von AS-Elementen.423.10 Mechanismen von Zeitsteuerung, Gleichzeitigkeit und Synchronisation.503.11 Mglichkeiten der Kommunikation in ISO/IEC 9506-5 und IEC 61131-5.543.12 Nicht empfohlene Programmierpraktiken.563.13 Gebrauch der Funktionen TRUNC und REAL_TO_INT.594 Leitlinien fr die

10、 Implementierung 594.1 Zuweisung von Ressourcen .594.2 Implementierung von Datentypen 604.3 Ausfhrung von Funktionen und Funktionsbausteinen614.4 Implementierung von AS-Schrittketten.634.5 Task-Ablauf 634.6 Fehlerbehandlung.644.7 Systemschnittstelle.684.8 Normerfllung .685 Anforderungen an die Progr

11、ammiersysteme .695.1 Anwenderschnittstelle.695.2 Programmierung von Programmen, Funktionen und Funktionsbausteinen.705.3 Entwurf und Konfiguration der Anwendung71B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2005-05DIN EN 61131-3 Bbl 1:2005-044Seite5.4 Getrennte Kompilierung. 715.5 Tr

12、ennung von Schnittstelle und Rumpf . 725.6 Binden von Konfigurationselementen mit Programmen 745.7 Bibliotheksmanagement 755.8 Analyse-Werkzeuge 765.9 Anforderungen an die Dokumentation. 795.10 Sicherheit von Daten und Programmen 795.11 Online-Funktionen . 80Anhang A (informativ) nderungen zu IEC 61

13、131-3, zweite Ausgabe. 81A.1 Grnde fr die zweite Ausgabe der IEC 61131-3 81A.2 Korrektur 81A.3 Nachtrag 82A.3.1 Hintergrund 82A.3.2 Numerische Literale (2.2.1) Literale mit Typangabe 83A.3.3 Elementare Datentypen (2.3.1) Doppel-Byte-Strings. 83A.3.4 Abgeleitete Datentypen (2.3.3) Datentyp zur Aufzhl

14、ung 83A.3.5 Einzelelement-Variablen (2.4.1.1) Direkte Adressen mit Platzhaltern. 84A.3.6 Deklaration (2.4.3) Temporre Variablen. 84A.3.7 Variablen-Attribute RETAIN und NON_RETAIN (2.4.3.1). 85A.3.8 Aufrufe und Argument-Liste von Funktionen (2.5.1) . 85A.3.9 Funktionen zur Typumwandlung (2.5.1.5.1) 8

15、5A.3.10 Funktionen fr Datentypen der Zeit (2.5.1.5.6) . 86A.3.11 Funktionsbausteine (2.5.2) Mglichkeiten der erweiterten Initialisierung 86A.3.12 Bestimmungszeichen fr die Impuls-Aktion (2.6.4.4) 86A.3.13 Aktionssteuerung (2.6.4.5) 87A.3.14 Initialisierung der Konfiguration (2.7.1) 87A.3.15 Anweisun

16、gsliste (3.2) 88A.3.16 Formale Spezifikation von Sprachelementen (Anhang B) 90A.3.17 Weitere Nachtrge. 90A.4 Probleme der Normerfllung von Programmen. 90A.5 Klarstellung von normativen gegenber informativen Elementen. 91Anhang B (informativ) Mae fr die Qualitt von Software 92Anhang C (informativ) Be

17、ziehungen zu anderen Normen 94Stichwortverzeichnis 95Literaturverzeichnis 101BilderBild 1 Eine verteilte Anwendung . 10Bild 2 Einzelanwendungen . 10Bild 3 Zyklisches oder periodisches Aufrufen eines Programms . 11Bild 4a uere Schnittstelle 18B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EF8BD9NormCD - Sta

18、nd 2005-05DIN EN 61131-3 Bbl 1:2005-045SeiteBild 4b Rumpf 18Bild 4 Funktionsbaustein BCD_DIFF.18Bild 5a Definition des strukturierten Datentyps SBCD_BYTE.19Bild 5b uere Schnittstelle.19Bild 5c Rumpf 19Bild 5 Funktionsbaustein SBCD_DIFF 19Bild 6 Beispiel in ST fr den Gebrauch des Datentyps Zeit 21Bil

19、d 7 Beispiel fr die Deklaration und den Gebrauch von anonymen Feldtypen.21Bild 8a Deklaration eines FB-Typs, der VAR_IN_OUT verwendet.25Bild 8b Gebrauch einer Instanz eines FB-Typs, der VAR_IN_OUT verwendet .26Bild 8c Gebrauch von zwei Instanzen eines FB-Typs, der VAR_IN_OUT verwendet .26Bild 8d Dek

20、laration eines anderen FB-Typs, der VAR_IN_OUT verwendet 26Bild 8e Beispiel fr einen unzulssigen Gebrauch 27Bild 8f Beispiel fr einen unzulssigen Gebrauch .27Bild 8 Beispiele fr den Gebrauch von VAR_IN_OUT .27Bild 9a Deklaration eines enthaltenen Funktionsbaustein-Typs31Bild 9b Deklaration eines ent

21、haltenden Programm-Typs 31Bild 9c Sichtbarkeit von Funktionsbaustein-Instanzen 31Bild 9 Verbergen von Funktionsbaustein-Instanzen31Bild 10a Funktionsbaustein-Name, der als eine Eingangsvariable verwendet wird33Bild 10b Funktionsbaustein-Name, der als eine Ein-Aus-Variable verwendet wird 34Bild 10c F

22、unktionsbaustein-Name, der als eine externe Variable verwendet wird .34Bild 10 Grafische Verwendung eines Funktionsbaustein-Namens .34Bild 11a Referenzierter Eingangsbaustein 34Bild 11b Referenzierter Ein-Aus-Baustein.35Bild 11c Referenzierter externer Baustein.35Bild 11 Zugriff auf eine indirekt re

23、ferenzierte Funktionsbaustein-Instanz .35Bild 12a Textuelle Deklaration und textueller Aufruf .36Bild 12b Grafischer Aufruf36Bild 12c Textuelle bergabe des Instanznamens .36Bild 12d Grafische bergabe des Instanznamens 37Bild 12 Aufruf einer indirekt referenzierten Funktionsbaustein-Instanz.37Bild 13

24、a Beispiel-Netzwerk40Bild 13b Zeitverhalten im ungnstigsten Fall.40Bild 13 Zeitverhalten der Flankenfunktionalitt40Bild 14a Sprache ST ohne EN/ENO41Bild 14b Sprache FBS mit EN/ENO.42Bild 14 Beispiel fr Ausfhrungssteuerung42Bild 15 Zeitverhalten von Boolschen Aktionen 47Bild 16 Beispiel einer program

25、mierten nicht-Boolschen Aktion.47B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2005-05DIN EN 61131-3 Bbl 1:2005-046SeiteBild 17a Fragment einer AS-Schrittkette 48Bild 17b Inkorrekter Rumpf fr Aktion A15 (Sprache ST). 48Bild 17c Korrekter Rumpf fr Aktion A15 (Sprache ST) . 48Bild 17d K

26、orrekter Rumpf fr Aktion A15 (Sprache FBD). 48Bild 17 Gebrauch des Bestimmungszeichens Puls (P) 48Bild 18a Auenschnittstelle 49Bild 18b Rumpf . 49Bild 18 Ein AS-Funktionsbaustein 49Bild 19a Beispiel Schnittstelle. 58Bild 19b Fehlerhaftes Konstrukt 58Bild 19c Alternative Schnittstelle. 58Bild 19d FB-

27、Rumpf fr Schnittstelle in Bild 19c 58Bild 19e Zulssiger Rumpf eines AS-Funktionsbausteins fr die Schnittstelle in Bild 19a 59Bild 19 Beispiele fr fehlerhafte und zulssige Programmier-Konstrukte 59Bild 20 Grundphasen der Bildung der POE 70Bild 21 Grundphasen bei der Erstellung der Anwendung. 71Bild 2

28、2 Getrennte Kompilierung von Funktionen und Funktionsbausteinen. 71Bild 23 Kompilierung eines Programms mit Zugriff auf externe oder direkte Variable. 72Bild 24a Deklaration einer Funktion als Beispiel 72Bild 24b Kompilierung einer Funktion als Beispiel 72Bild 24 Kompilierung einer Funktion, die ein

29、e andere Funktion aufruft 72Bild 25a Deklaration eines Programms als Beispiel. 73Bild 25b Kompilierung eines Programms als Beispiel 73Bild 25 Kompilierung eines Programms, das lokale Instanzen von Funktionsbausteinen enthlt . 73Bild 26a Skizze von Programmiereinheiten, die zu kompilieren sind . 73Bi

30、ld 26b Separate Kompilierung . 74Bild 26 Separate Kompilierung als Beispiel 74Bild 27a Deklaration einer Konfiguration 74Bild 27b Erzeugung einer gebundenen Anwendung 75Bild 27 Der Konfigurierungsprozess . 75Bild 28a Eine Teilkette, die aus einem Schritt, einer Transition und einem Schritt besteht,

31、wirddurch einen Schritt ersetzt. 77Bild 28b Eine Teilkette, die aus einer Transition, einem Schritt und einer Transition besteht, wirddurch eine Transition ersetzt . 77Bild 28c Eine Auswahlkette (ODER-Zweig) wird durch eine Transition ersetzt 77Bild 28d Eine Simultankette (AND-Zweig) wird durch eine

32、n Schritt ersetzt . 77Bild 28e Eine Schleife wird durch eine Transition ersetzt. 78Bild 28 Reduktionsschritte 78Bild 29a Keine Reduktion nach Ende-Regel 1 erforderlich 78Bild 29b Keine Reduktion nach Ende-Regel 2 erforderlich 78Bild 29c Eine nicht-reduzierbare (nicht-sichere) Ablaufkette 79B55EB1B3E

33、14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2005-05DIN EN 61131-3 Bbl 1:2005-047SeiteBild 29d Eine nicht-reduzierbare (nicht-erreichbare) Ablaufkette79Bild 29 Reduktion von Ablaufketten.79TabellenTabelle 1 IEC-61131-3-Elemente, die Kapselung und Verbergen untersttzen .13Tabelle 2 Beispiele v

34、on textuellen Aufrufen von Funktionen und Funktionsbausteinen 29Tabelle 3 Unterschiede zwischen Multi-User- und Echtzeit-Systemen.51Tabelle 4 Empfohlene Mechanismen der Behandlung von Laufzeit-Fehlern65Tabelle A.1 nderungen zur Erreichung von Normerfllung bei Programmen.91B55EB1B3E14C22109E918E8EA43

35、EDB30F09CCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2005-05DIN EN 61131-3 Bbl 1:2005-0481 Allgemeines1.1 AnwendungsbereichDieser Teil der IEC 61131, der ein Technischer Bericht ist, ist fr die Programmierung von Speicherprogram-mierbaren Steuerungssystemen anzuwenden, die die Programmiersprachen benutzen, die in IEC

36、61131-3 defi-niert sindN1). Er enthlt auerdem Leitlinien fr die Implementierung dieser Sprachen in Speicherprogrammier-baren Steuerungssystemen und deren Programmiersystemen.IEC 61131-4 sollte zu Rate gezogen werden, wenn es um andere Aspekte der Anwendung von Speicher-programmierbaren Steuerungssys

37、temen geht.ANMERKUNG Weder IEC 61131-3 noch dieser Technische Bericht behandeln explizit Sicherheitsfragen vonSpeicherprogrammierbaren Steuerungssystemen oder ihrer zugehrigen Software. Bei derartigen Betrachtungen sollten dieverschiedenen Teile der IEC 61508 zu Rate gezogen werden.1.2 VerweisungenD

38、ie folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datiertenVerweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabedes in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen).IEC 61131-1:1992, Programmabl

39、e controllers Part 1: General informationIEC 61131-2:2003, Programmable controllers Part 2: Equipment requirements and testsIEC 61131-3:2003, Programmable controllers Part 3: Programming languagesIEC 61131-5:2000, Programmable controllers Part 5: Communications1.3 AbkrzungenFB FunktionsbausteinFBS F

40、unktionsbausteinspracheKOP KontaktplanAWL AnweisungslistePOE Programm-OrganisationseinheitPG Programmiergert, ProgrammiersystemAS AblaufspracheST Strukturierter Text1.4 bersichtDieser Technische Bericht wendet sich an die folgenden Leserkreise: Anwender von Speicherprogrammierbaren Steuerungssysteme

41、n, wie in IEC 61131-3 definiert, dieSpeicherprogrammierbare Steuerungen als Teil von Leitsystemen fr industrielle Prozesse programmieren,konfigurieren und betreiben mssen undN1)Der vorliegende Technische Bericht bezieht sich auf die 2. Ausgabe der IEC 61131-3, bernommen als DIN EN 61131-3:2003. Er e

42、rsetzt damit das Beiblatt 1 zur DIN EN 61131-3 vom November 1997. Insbesondere enthlt der vorliegendeFachbericht im Anhang A eine Ausfhrung der nderungen der 2. Ausgabe der IEC 61131-3 gegenber der ersten.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2005-05DIN EN 61131-3 Bbl 1:2005-0

43、49 Implementierer von Programmiersprachen, wie in IEC 61131-3 definiert, fr SpeicherprogrammierbareSteuerungssysteme. Dies kann sowohl die Anbieter von Software und Hardware zur Erstellung undInstandhaltung von Programmen fr diese Systeme als auch die Anbieter von SpeicherprogrammierbarenSteuerungss

44、ystemen selbst einschlieen.IEC 61131-3 wendet sich hauptschlich an die Implementierer von Programmiersprachen fr Speicher-programmierbare Steuerungen. Anwender, die eine allgemeine Einfhrung in diese Sprachen und ihreAnwendung wnschen, sollten die allgemein erhltlichen Lehrbcher ber dieses Thema zu

45、Rate ziehen. DerUnterabschnitt 1.4 der IEC 61131-3 sollte von denen zu Rate gezogen werden, die eine top-down-bersichtdes Inhalts dieser Norm wnschen.Abschnitt 2 dieses Technischen Berichts gibt eine allgemeine Einfhrung in IEC 61131-3, whrend Abschnitt 3zustzliche Informationen ber die Anwendung ei

46、niger der Elemente der Programmiersprache liefert, die inIEC 61131-3 festgelegt sind. Abschnitt 4 gibt Informationen ber die mgliche Implementierung einiger dieserElemente der Programmiersprache, whrend Abschnitt 5 allgemeine Informationen ber Anforderungen anHardware und Software zur Programmentwic

47、klung und -instandhaltung vermittelt. Daher ist zu erwarten, dassAnwender von Speicherprogrammierbaren Steuerungen die Abschnitte 2 und 3 dieses Berichts, Entwickler vonProgrammiersprachen dagegen die Abschnitte 4 und 5 am ntzlichsten finden, wobei sie ntigenfalls aufHintergrundmaterial in den Absch

48、nitten 2 und 3 zurckgreifen sollten.2 Einfhrung in IEC 61131-32.1 Allgemeine BetrachtungenIn der Vergangenheit fhrten die begrenzten Fhigkeiten von teuren Gerten zu starken Einschrnkungen desEntwurfs von Leitsystemen fr industrielle Prozesse. Der Entwurf und die Erstellung von Software war direkt aufdie ausgewhlte Hardware zugeschnitten. Dies machte Spezialisten mit einer besonderen Ausbildungerforderlich, die sowohl die Lsung der Probleme der Prozessautomatisierung als auch den Umgang mitkomplexen, oft gertespezifischen Computerprogrammen beherrschten.Mit der schnell