16、IEC 61499 在工厂自动化中的应用与挑战

IEC 61499 在工厂自动化中的应用与挑战

1. 引言

在控制和自动化领域，对更灵活开发过程的需求日益增长。国际电工委员会（IEC）定义了分布式工业过程测量和控制系统（IPMCSs）的基本概念，推出了 IEC 61499 标准。该标准扩展了 IEC1131 的功能块（FB）概念，利用 FB 作为主要构建块，可定义构成复杂 IPMCSs 的健壮、可重用软件组件。完整的控制应用可以通过互连 FB 的输入和输出形成的网络来构建。

然而，尽管许多研究人员一直在努力将 IEC 61499 应用于分布式 IPMCSs 的开发过程，但该标准在工业界的广泛采用仍面临诸多挑战。大多数控制工程师对该标准的语义不熟悉，且该模型在支持分布式控制应用的整个开发过程中存在不足，需要进行修改和扩展，以有效涵盖工厂自动化系统的整个生命周期。

2. IEC 61499 标准概述

IEC 61499 将应用模型定义为“一个功能块网络，其节点是功能块或子应用及其参数，其分支是数据和事件连接”。FB 是 IPMCS 应用的主要构建块，是一个软件功能单元，包含由功能块类型指定的数据结构的单独命名副本，该副本在功能块的一次调用到下一次调用之间持续存在。

FB 由头部和主体组成，头部连接到事件流，主体连接到数据流。FB 可以很简单，如识别温度警报的 FB，也可以很复杂，如控制部分生产线的 FB。FB 的功能通过算法提供，算法处理输入和内部数据并生成输出数据。算法调用的顺序在 FB 类型规范中使用称为执行控制图（ECC）的状态图变体来定义。ECC 由 EC 状态、EC 转换和 EC 动作组成。

3. 分析阶段

IEC 61499 定义了