前言

工业自动化作为国民经济的支柱之一，在提高工业企业生产效率、保证产品质量等方面发挥了重要作用。随着现代信息技术和电子技术的飞速发展，其在传统自动化领域的应用极大地提高了控制系统的性能和应用范围，具体表现在以下几个方面：

● 可编程控制器（PLC）和HMI面板的处理速度大幅度提高，这大大改进了工业生产自动检测水平、执行精确度与速度，达到了优化装置和过程的效果。

● 以实时以太网为基础的现场总线技术，如PROFINET、EtherCAT、Ethernet/IP等使得控制系统与现场设备之间的通信更加可靠、高效。

● 现代网络通信技术可以把整个企业的资金、物流、生产装置状态、生产效率和能力等信息准确、全面、系统地提供给企业，供企业决策者和管理者做实时和准确的决策，给用户提供管理和控制一体化设备的系统和服务。

信息化和工业化的结合必然为工业自动化产品制造和应用带来很大的发展空间，同时，随着经济的发展，社会生产组织形式越来越倾向于小批量、定制化的柔性生产方式。基于以上两个因素，德国为了保持其在制造领域的优势，在政府层面提出了“工业4.0”战略；美国则希望由强势的信息产业优势向传统制造领域回归，提出了“工业互联网”的概念；中国则相应地提出了自己的“中国制造2025”战略。但是这些宏观的战略都需要得到现场级自动化技术的强力支撑，如现代PLC技术、现代现场总线技术和智能机器人等，否则就如同在沙滩上建立大厦一般不稳固。

自1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电器控制装置的要求以来，随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已出现第五代PLC产品了。20世纪80年代至90年代中期是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30%～40%。PLC由于在模拟处理能力和网络方面的进步，挤占了一部分DCS（过程控制）的市场，并逐渐垄断了污水处理等行业，但是由于工业PC（IPC）的出现，特别是近年来现场总线技术的发展，IPC和DCS也挤占了一部分PLC市场，总体来说DCS和PLC有相互融合的趋势。目前，全世界有200多家工厂生产300多个品种的PLC产品，主要应用在汽车、粮食加工、化学/制药、金属/矿山、纸浆/造纸等行业。

由于各PLC厂商的产品在指令系统上的差异以及在编程方法上对用户的要求不同，近年来为了规范化，IEC针对PLC规定了一系列标准，即IEC 61131标准。1995年，与国际标准等效的国家标准相继颁布，2006年，IEC 61131最新国际标准的中文对照版GB/T 15969出版。其中第一部分规定了PLC系统的定义。IEC 61131-3是该系列标准中的第三部分，主要涉及PLC编程语言的语法和语义定义。它规定了指令表、梯形图、顺序功能图、功能块图、结构化文本5种编程语言。这包括文本化编程和图形编程两个方面，SFC在这两类编程语言中均可使用。

IEC 61131标准是不同的PLC厂商相互协调、讨论并妥协的产物，因此该标准中也有很多与具体实现相关的功能定义。对于这些功能，不同的厂商可采用不同的策略来实现。这既增加了标准的灵活性，又减弱了标准的非二义性。

本书主要目的不在于详细阐述IEC 61131标准的相关内容，而在于以德国菲尼克斯电气软件公司的MULTIPROG/ProConOS eCLR控制软件为例，展示如何构建一个符合IEC 61131标准的实际控制系统。至于IEC 61131的详细内容，用户可以直接参考国际标准或者等效国标GB/T 15969。至于如何在生产实际中使用IEC 61131-3所定义的编程语言对PLC进行编程控制，用户可以参考其他的一些书籍或文章，如彭瑜先生所著《IEC 61131-3编程语言及应用基础》、Karl-Heinz John先生参与撰写的《IEC 61131-3 Programming Industrial Automation System》等。在本书中，各章内容安排如下：

● 第1章简要介绍IEC 61131标准所定义的各种模型以及标准编程语言。

● 第2章主要涉及PLC编程环境MULTIPROG的操作使用，即如何在MULTIPROG中实现IEC 61131所定义的各项要素。

● 第3章重点介绍基于ProConOS eCLR的二次开发。ProConOS eCLR只是实现了一个基本的PLC运行时内核，要构建一个完整的PLC系统，用户在这个基础上还需要添加额外的模块，比如能完成特定功能的自定义功能块和I/O模块的相应驱动等。

● 第4章主要描述了eCLR与不同现场总线的协同工作，如PROFINET、EtherCAT、Modbus TCP、CANopen和Powerlink等。

● 第5章介绍MULTIPROG/ProConOS eCLR与PLCopen运动控制的集成。

谨此机会，感谢我的家人在本书的撰写过程中给予的长期支持。另外，假如没有PLCopen中国组织名誉主席彭瑜老师和菲尼克斯电气软件公司的同事及好友梁恩泉的大力协助，本书恐怕也难以写成；同时还要感谢菲尼克斯电气软件、acontis technologies GmbH、ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH以及Tenesys等公司在写作过程中对我提供的帮助。

任向阳

2016年8月于德国比勒菲尔德

声明

IEC 61131是国际电工委员会（IEC）颁布的可编程控制器（PLC）国际标准，用于规范可编程控制器编程工具和应用控制程序的开发。对应的等效国标为GB/T 15969。

PLCopen MC运动规范为PLCopen国际组织以IEC 61131-3为基础建立的标准运动控制应用功能块库。

本书所涉及的MULTIPROG/ProConOS eCLR为德国菲尼克斯电气软件公司的注册商标，与其相关的信息、图片和资料的版权均归菲尼克斯电气软件公司所有。

EcMaster和EC-Engineer为acontis technologies GmbH公司的EtherCAT主站和总线配置器产品，及本书中所涉及的EcMaster和EC-Engineer相关资料版权均为acontis technologies GmbH公司所有。

INtime为Tenasys公司注册商标，本文中所有与INtime相关的信息版权均归Tenasys公司所有。

VirtuOS和ISG运动内核为ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH产品，ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH拥有本书涉及VirtuOS和ISG运动内核部分所有信息的全部版权。

若本书对上述内容的描述与国际标准/公司产品说明有冲突，请以国际标准/公司产品说明为准。