第10章OPC技術(shù)和IEC61131ppt課件

1、本章內(nèi)容 OPC技術(shù)IEC61131-3概述IEC61131-3編程基礎(chǔ)IEC61131-3的標(biāo)準(zhǔn)功能及功能塊IEC61131-3編程語(yǔ)言及使用舉例典型應(yīng)用 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.1 OPC技術(shù) OPC技術(shù)簡(jiǎn)介問(wèn)題的提出不同的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)之間的連接問(wèn)題不同的組態(tài)軟件之間的數(shù)據(jù)交換問(wèn)題不同的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)、升級(jí)問(wèn)題 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.1 OPC技術(shù) OPC技術(shù)簡(jiǎn)介基本概念一種工業(yè)數(shù)據(jù)交換的最有效的平臺(tái)基于微軟的OLE/COM/DCOM技術(shù)為基礎(chǔ)，采用客戶/服務(wù)器模式 服務(wù)器是數(shù)據(jù)的供應(yīng)方，負(fù)責(zé)為OPC的客戶提供所需要的數(shù)據(jù) 客戶是數(shù)據(jù)的使用方，

2、可以對(duì)OPC服務(wù)器提供的數(shù)據(jù)按需要進(jìn)行處理 實(shí)現(xiàn)了工業(yè)過(guò)程數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)化和開(kāi)放性 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.1 OPC技術(shù) OPC技術(shù)簡(jiǎn)介發(fā)展趨勢(shì)和現(xiàn)狀許多硬件中增加了OPC接口，給用戶提供了信息訪問(wèn)通道 許多應(yīng)用軟件中增加了客戶端功能，可以方便地獲取不同的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中的數(shù)據(jù)和信息 一些監(jiān)控應(yīng)用軟件同時(shí)也提供OPC服務(wù)器，可以為其他的軟件提供信息訪問(wèn)通道 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.1 OPC技術(shù) OPC的接口和服務(wù)器OPC的標(biāo)準(zhǔn)接口定制接口（Custom Interface）：基本接口自動(dòng)化接口（Automation Interface） ：Optional OPC

3、技術(shù)和IEC61131-3.10.1 OPC技術(shù) OPC的接口和服務(wù)器OPC的服務(wù)器類(lèi)型OPC數(shù)據(jù)訪問(wèn)（Data Access）服務(wù)器 OPC報(bào)警和事件服務(wù)器（Alarm & Event Access） OPC歷史數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)器（History Data Access） OPC批量服務(wù)器（Batch Access） OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.1 OPC技術(shù) OPC的接口和服務(wù)器OPC服務(wù)器的對(duì)象模型OPCServer：負(fù)責(zé)OPC DA服務(wù)器級(jí)的信息管理、獲取服務(wù)器的狀態(tài)信息。向OPC客戶提供創(chuàng)建OPCGroup對(duì)象的功能，通過(guò)這些接口把信息“暴露”給客戶端，供其調(diào)用。 OPCGr

4、oup：用于設(shè)定和維護(hù)Group對(duì)象、管理Item對(duì)象，負(fù)責(zé)OPC DA客戶信息的設(shè)定與數(shù)據(jù)訪問(wèn) 。OPCItem ：最下面一層的對(duì)象。一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的Item由數(shù)據(jù)的值（Value）、數(shù)據(jù)的品質(zhì)標(biāo)識(shí)（Quality）和時(shí)間戳（Time Stamp）等一組數(shù)據(jù)組成。 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.1 OPC技術(shù) OPC的接口和服務(wù)器OPCDA OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.1 OPC技術(shù) OPC的接口和服務(wù)器OPCDXOPC DA的關(guān)鍵性技術(shù)的擴(kuò)展和強(qiáng)力延伸 實(shí)時(shí)運(yùn)行期間服務(wù)器到服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交換 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.2 IEC61131-3概述 IEC6

5、1131-3概述2個(gè)問(wèn)題在現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)時(shí)代，為什么還要全力學(xué)習(xí)PLC及其編程技術(shù)？ 學(xué)習(xí)什么樣的PLC編程語(yǔ)言？ OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.2 IEC61131-3概述 IEC61131-3產(chǎn)生原因和發(fā)展歷程IEC61131-3產(chǎn)生的原因傳統(tǒng)PLC編程語(yǔ)言缺陷 共性缺點(diǎn)對(duì)制造商的依賴性 編程語(yǔ)言功能不強(qiáng) 程序結(jié)構(gòu)化功能欠缺 地址設(shè)置不靈活 數(shù)據(jù)處理能力不夠 控制程序執(zhí)行路徑的功能不強(qiáng) 急需一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化和開(kāi)放性的標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.2 IEC61131-3概述 IEC61131-3產(chǎn)生原因和發(fā)展歷程IEC61131的發(fā)展歷程1979年開(kāi)始，由TC65

6、B/WG7（Technical Committee 65B/Working Group 7）來(lái)負(fù)責(zé)PLC標(biāo)準(zhǔn)的制訂 第一部分 通用信息 主要定義PLC的基本特性和概念，1992年發(fā)布。第二部分 裝置需求和測(cè)試 主要定義對(duì)裝置的電氣、機(jī)械方面的結(jié)構(gòu)和功能要求，以及相應(yīng)的合格性測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)，1992年發(fā)布，現(xiàn)在還在修訂中。第三部分 編程語(yǔ)言 定義PLC的軟件結(jié)構(gòu)、編程語(yǔ)言和程序執(zhí)行方式，它綜合了世界上廣泛流行的編程語(yǔ)言的特點(diǎn)，并且使其成為一種面向未來(lái)的PLC編程語(yǔ)言。該部分1993年發(fā)布。第四部分 用戶指導(dǎo) 該部分試圖從PLC的選擇、安裝和維護(hù)等方面給用戶提供一個(gè)指導(dǎo)性的規(guī)則。該部分計(jì)劃在1995年

7、發(fā)布，但一直未發(fā)布。第五部分 通信服務(wù)規(guī)范 該部分是關(guān)于PLC之間進(jìn)行通信，以及PLC和其他設(shè)備之間進(jìn)行基于MMS（Manufacturing Messaging Services）通信的規(guī)范。2000年發(fā)布。第六部分 現(xiàn)場(chǎng)總線的通信 關(guān)于使用IEC標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線的PLC的通信標(biāo)準(zhǔn)。等待發(fā)布。第七部分 模糊控制語(yǔ)言 關(guān)于使用PLC處理模糊邏輯的標(biāo)準(zhǔn)功能塊的標(biāo)準(zhǔn)。2000年發(fā)布。第八部分 PLC編程語(yǔ)言執(zhí)行的導(dǎo)則 指導(dǎo)IEC61131-3編程語(yǔ)言的應(yīng)用和執(zhí)行的文件。計(jì)劃在1998年發(fā)布，實(shí)際在2003年發(fā)布。 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.2 IEC61131-3概述 IEC61131-

8、3產(chǎn)生原因和發(fā)展歷程IEC61131的發(fā)展歷程在以上的IEC61131標(biāo)準(zhǔn)中，我們最關(guān)心的是第三部分。和第三部分有關(guān)的文件還包括2個(gè)技術(shù)報(bào)告、一個(gè)勘誤文件和一個(gè)修訂文件，這些文件和IEC61131-3是不可分離的。技術(shù)報(bào)告2（IEC TR2-94）是“對(duì)擴(kuò)展IEC61131-3的建議”，它描述了對(duì)IEC61131-3的替代、擴(kuò)展和修改方案；技術(shù)報(bào)告3（IEC TR3-94）是“可編程序控制器編程語(yǔ)言應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)的導(dǎo)則”，即上面的第八部分；一個(gè)勘誤是關(guān)于“對(duì)IEC61131-3進(jìn)行技術(shù)勘誤的建議”，在該勘誤中糾正了在標(biāo)準(zhǔn)公布后發(fā)現(xiàn)的存在于標(biāo)準(zhǔn)中的錯(cuò)誤；一個(gè)修訂是關(guān)于“對(duì)IEC61131-3進(jìn)行修訂

9、的建議”。 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.2 IEC61131-3概述 IEC61131-3產(chǎn)生原因和發(fā)展歷程IEC61131的發(fā)展歷程IEC61131-3的應(yīng)用現(xiàn)狀 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.2 IEC61131-3概述 IEC61131-3簡(jiǎn)介L(zhǎng)DFBDSFCSTIL OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.2 IEC61131-3概述 IEC61131-3的突出特點(diǎn)良好的結(jié)構(gòu)化編程環(huán)境極強(qiáng)的數(shù)據(jù)類(lèi)型檢測(cè)功能 支持全面的程序執(zhí)行控制功能 極強(qiáng)的復(fù)雜順序控制功能 可以進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義 編程語(yǔ)言的靈活選擇 豐富的獨(dú)立于制造商的軟件產(chǎn)品 OPC技術(shù)和IEC61131-3.

10、10.3 IEC61131-3編程基礎(chǔ) 程序組織單元定義POU（Program Organization Unit）是用戶程序中最小的、獨(dú)立的軟件單元，它是全面理解新語(yǔ)言概念的基礎(chǔ)。在IEC61131-3中定義了三種類(lèi)型的POU，按其功能的遞增順序依次為：功能（Function，F(xiàn)UN）、功能塊（Function Block，F(xiàn)B）和程序（Program，PROG）FUN是可以賦予參數(shù)但沒(méi)有靜態(tài)變量（沒(méi)有記憶）的POU，當(dāng)以相同的輸入?yún)?shù)調(diào)用時(shí)，它總是生成相同的結(jié)果作為其功能（輸出）。例如我們過(guò)去常用的算術(shù)運(yùn)算指令。FB是可以賦予參數(shù)并具有靜態(tài)變量（有記憶）的POU，當(dāng)以相同的輸入?yún)?shù)調(diào)用時(shí)，

11、它的輸出狀態(tài)取決于其內(nèi)部變量和外部變量的狀態(tài)，它能記憶狀態(tài)信息。例如定時(shí)器和計(jì)數(shù)器等。PROG代表PLC用戶的最高層，即程序，它能存取PLC的I/O，這些I/O變量必須在該P(yáng)OU或其上層（資源、配置）中予以說(shuō)明。在其他方面PROG和FB一樣。 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.3 IEC61131-3編程基礎(chǔ) 程序組織單元組成：由三部分組成 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.3 IEC61131-3編程基礎(chǔ) 程序組織單元組成舉例 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.3 IEC61131-3編程基礎(chǔ) 程序組織單元相互調(diào)用 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.3 IEC6113

12、1-3編程基礎(chǔ) 簡(jiǎn)單語(yǔ)言元素分界符關(guān)鍵字直接量標(biāo)識(shí)符 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.3 IEC61131-3編程基礎(chǔ) 簡(jiǎn)單語(yǔ)言元素舉例 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.3 IEC61131-3編程基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)類(lèi)型常規(guī)數(shù)據(jù)類(lèi)型 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.3 IEC61131-3編程基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)類(lèi)型幾個(gè)重要概念導(dǎo)出數(shù)據(jù)類(lèi)型結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)類(lèi)型枚舉數(shù)組數(shù)據(jù)范圍初始值 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.3 IEC61131-3編程基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)類(lèi)型幾個(gè)重要概念舉例 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.3 IEC61131-3編程基礎(chǔ) 變量主要變量輸入變量輸出變量輸入/輸出變

13、量全局變量外部變量臨時(shí)變量存取路徑變量 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.3 IEC61131-3編程基礎(chǔ) 變量變量定義 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.3 IEC61131-3編程基礎(chǔ) 變量變量地址的直接表示 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.3 IEC61131-3編程基礎(chǔ) 變量變量類(lèi)型的屬性RETAINCONSTANTR_EDGEF_EDGEREAD_ONLYREAD_WRITE OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.3 IEC61131-3編程基礎(chǔ) 系統(tǒng)配置資源：即處理器。一個(gè)PLC中可以有一個(gè)或多個(gè)CPU處理器，或資源。 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.

14、3 IEC61131-3編程基礎(chǔ) 系統(tǒng)配置任務(wù)程序是在一個(gè)資源內(nèi)的運(yùn)行方式循環(huán)單周期優(yōu)先級(jí)程序與任務(wù)的連接定義任務(wù)的目的就在于規(guī)定程序以及功能塊的運(yùn)行期特性。 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.3 IEC61131-3編程基礎(chǔ) 系統(tǒng)配置系統(tǒng)配置或組態(tài)將PLC相同的所有資源集合起來(lái)，除了將任務(wù)（task）分配給PLC系統(tǒng)的物理資源外，還提供其數(shù)據(jù)交換的手段，。 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.3 IEC61131-3編程基礎(chǔ) 系統(tǒng)配置ACCESS變量在一個(gè)配置內(nèi)，可以做出對(duì)整個(gè)PLC項(xiàng)目全局有效的類(lèi)型定義。全局變量?jī)H在一個(gè)配置內(nèi)有效，所以配置與配置之間的通信則有ACCESS定義的存

15、取通徑變量完成。 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.3 IEC61131-3編程基礎(chǔ) 系統(tǒng)配置一個(gè)典型的IEC61131-3軟件結(jié)構(gòu)圖 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.4 IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)功能及功能塊 概述IEC61131-3不僅對(duì)編程語(yǔ)言進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，而且還前進(jìn)了一大步。它統(tǒng)一了典型PLC功能的實(shí)現(xiàn)，即在IEC61131-3中定義了典型的PLC的功能和功能塊，并且精確地描述了它們的行為特性。PLC的各種功能指令、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等等都屬于這個(gè)范疇，這些元素就是標(biāo)準(zhǔn)功能和標(biāo)準(zhǔn)功能塊。它們是獨(dú)立于任何PLC制造商的。 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.4 IEC6113

16、1-3標(biāo)準(zhǔn)功能及功能塊 標(biāo)準(zhǔn)功能功能（FUN） 是一個(gè)可以重復(fù)使用的最基本的軟件元素。一個(gè)功能可以有一個(gè)或多個(gè)輸入?yún)?shù)，它沒(méi)有輸出參數(shù)，但它能正確地返回（產(chǎn)生）一個(gè)元素作為功能（返回）值。通俗地理解，我們過(guò)去在傳統(tǒng)PLC中使用的很多功能指令，如運(yùn)算、數(shù)學(xué)、數(shù)制轉(zhuǎn)換、移位等等都是現(xiàn)在的所謂“功能”。用戶也可以自己編寫(xiě)功能。 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.4 IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)功能及功能塊 標(biāo)準(zhǔn)功能功能（FUN） 是一個(gè)可以重復(fù)使用的最基本的軟件元素。一個(gè)功能可以有一個(gè)或多個(gè)輸入?yún)?shù)，它沒(méi)有輸出參數(shù)，但它能正確地返回（產(chǎn)生）一個(gè)元素作為功能（返回）值。通俗地理解，我們過(guò)去在傳統(tǒng)PL

17、C中使用的很多功能指令，如運(yùn)算、數(shù)學(xué)、數(shù)制轉(zhuǎn)換、移位等等都是現(xiàn)在的所謂“功能”。用戶也可以自己編寫(xiě)功能。 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.4 IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)功能及功能塊 標(biāo)準(zhǔn)功能使用功能時(shí)的注意事項(xiàng)對(duì)同一個(gè)功能來(lái)說(shuō)，相同的輸入值總是產(chǎn)生相同的返回值；功能不存儲(chǔ)暫態(tài)結(jié)果、狀態(tài)信息或內(nèi)部數(shù)據(jù)，功能沒(méi)有存儲(chǔ)器，也就是說(shuō)它進(jìn)行的是“無(wú)記憶”的操作；功能不可調(diào)用諸如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器或邊沿檢測(cè)等功能塊；不允許在功能內(nèi)使用全局變量；也不允許把局部變量說(shuō)明成為“保持”的；使用FUN時(shí)必須保證數(shù)據(jù)類(lèi)型設(shè)置正確； OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.4 IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)功能及功能塊 標(biāo)

18、準(zhǔn)功能標(biāo)準(zhǔn)功能數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換功能；函數(shù)功能；算術(shù)功能；位串功能（移位和按位運(yùn)算的布爾功能）；選擇和比較功能；字符串功能；用于時(shí)間數(shù)據(jù)類(lèi)型的功能；用于枚舉數(shù)據(jù)類(lèi)型的功能。 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.4 IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)功能及功能塊 標(biāo)準(zhǔn)功能功能的兩個(gè)概念多載 對(duì)某一個(gè)功能來(lái)說(shuō)，如果其輸入變量以類(lèi)數(shù)據(jù)類(lèi)型描述，則稱(chēng)為多載（overload）。當(dāng)使用多載功能時(shí)，編程系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選擇合適的類(lèi)型化功能。 可擴(kuò)展 對(duì)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功能來(lái)說(shuō)，如果其輸入變量的數(shù)量是可變的，則稱(chēng)之為可擴(kuò)展的（extensible）。 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.4 IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)功能及功能塊

19、標(biāo)準(zhǔn)功能塊功能塊 它是按一定的算法和動(dòng)作組成的一段程序，在一定的給定條件下產(chǎn)生新的輸出數(shù)據(jù)。在某種程度上，它有點(diǎn)像原來(lái)我們使用的子程序或帶參數(shù)的子程序的概念。功能塊有輸入變量、輸出變量、內(nèi)部變量以及臨時(shí)變量等。它的程序段由各種算法、動(dòng)作和傳遞等組成，當(dāng)功能塊執(zhí)行時(shí)，它會(huì)組合屬于它的變量和程序來(lái)產(chǎn)生新的輸出數(shù)據(jù)和內(nèi)部數(shù)據(jù)。功能塊和功能之間的最大區(qū)別就是它有存儲(chǔ)功能。 使用功能塊時(shí)，最重要的一點(diǎn)就是要把功能塊實(shí)例化。 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.4 IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)功能及功能塊 標(biāo)準(zhǔn)功能塊功能塊使用注意事項(xiàng) 可以在外部存取實(shí)例功能塊的輸入和輸出參數(shù)，但不能存取內(nèi)部參數(shù)；可以在其

20、他功能塊或程序中使用實(shí)例化的功能塊；一般要在POU中用參數(shù)說(shuō)明的形式對(duì)實(shí)例功能塊進(jìn)行說(shuō)明，如果不說(shuō)明，則它的使用范圍限于為連接的POU服務(wù)；如果它被說(shuō)明為全局變量，則它可以在本資源內(nèi)的任何程序或功能塊中使用；實(shí)例化功能塊的輸入輸出數(shù)據(jù)的當(dāng)前值也可以被存取使用。 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.4 IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)功能及功能塊 標(biāo)準(zhǔn)功能塊標(biāo)準(zhǔn)功能塊 SR/RSR-TRIG/F-TRIG定時(shí)器、計(jì)數(shù)器。 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.5 IEC61131-3編程語(yǔ)言及使用舉例 LD基本概念最早、最普通和最流行的編程語(yǔ)言；主要用于邏輯控制場(chǎng)合?；驹厥褂米⒁馐马?xiàng) OPC技

21、術(shù)和IEC61131-3.10.5 IEC61131-3編程語(yǔ)言及使用舉例 ST基本概念文本化的編程語(yǔ)言；優(yōu)點(diǎn)突出，以后使用會(huì)越來(lái)越多。基本元素表達(dá)式和操作符語(yǔ)句功能和功能塊的調(diào)用 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.5 IEC61131-3編程語(yǔ)言及使用舉例 ST表達(dá)式和操作符 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.5 IEC61131-3編程語(yǔ)言及使用舉例 ST語(yǔ)句IF THEN ELSE END_IF；CASE OF ： ：ELSE END_CASE; OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.5 IEC61131-3編程語(yǔ)言及使用舉例 ST語(yǔ)句FOR := TO BY DO ；END_FOR;WHILE DO END_WHILE;REPEAT UNTIL END_REPEAT;RETURN語(yǔ)句和EXIT語(yǔ)句 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.5 IEC61131-3編程語(yǔ)言及使用舉例 ST功能和功能塊的調(diào)用 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.5 IEC61131-3編程語(yǔ)言及使用舉例 IL基本概念最早的PLC編程語(yǔ)言之一；優(yōu)點(diǎn)少，缺點(diǎn)多；以后使用會(huì)越來(lái)越少。 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.5 IEC61131-3編程語(yǔ)言及使用舉例 IL和ST的比較舉例。 OPC技術(shù)和IEC61131-3.10.5