IEC61499 学习记录

IEC 61499是一种用于工业自动化的标准化模型，它基于面向对象的方法，用于描述分布式控制系统。该模型包括基本元素如事件、函数块和资源，以及它们之间的关系。函数块是该模型的核心概念，它们描述了系统中的控制和数据处理功能。整个模型旨在提供一种灵活、可重用和易于维护的方法来设计和实现工业控制系统。

IEC 61499标准的核心概念主要包括以下几个方面：

1. 函数块（Function Blocks, FBs）

函数块是IEC 61499模型的基本构建单元，用于封装控制逻辑和数据处理功能。每个函数块都有其输入和输出接口，分别用于接收数据和事件，以及发送数据和事件。函数块可以是基本的，也可以是复合的，其中复合函数块由其他函数块组成。

2. 事件（Events）

事件用于控制函数块之间的执行顺序。当一个函数块完成其任务时，它可以通过发送事件来触发另一个函数块的执行。这种基于事件的控制流程使得IEC 61499非常适合于实现分布式和异步的控制系统。

3. 资源（Resources）

资源是用于执行函数块的逻辑实体。每个资源都可以包含多个函数块，并且可以独立于其他资源运行。资源通常对应于物理设备上的逻辑分区，例如PLC（可编程逻辑控制器）或工业PC。

4. 应用（Applications）

应用是一组相互连接的函数块和资源的集合，用于实现特定的自动化任务。应用可以跨多个资源分布，支持复杂的分布式控制策略。

5. 接口和适配器（Interfaces and Adapters）

函数块通过定义的输入和输出接口与外界交互。接口可以包括数据和事件两种类型。为了促进不同函数块之间的互操作性，IEC 61499还引入了适配器的概念，适配器允许不兼容接口之间的连接。

通过这些核心概念，IEC 61499提供了一种灵活且强大的方法来设计和实现工业自动化系统，特别是那些需要分布式控制和高度模块化的系统。

考虑一个自动化包装线的例子，该包装线需要对不同类型的产品进行分类、包装，并最终将它们运送到指定的存储区域。在这个场景中，我们可以如何应用IEC 61499的核心概念呢？

1. 函数块（Function Blocks, FBs）

• 产品分类函数块：接收传感器关于产品类型的输入数据，输出分类决策。

• 包装函数块：根据产品类型选择合适的包装方式，并控制包装机械手臂。

• 运输函数块：控制传送带，根据产品类型将产品运送到指定存储区域。

2. 事件（Events）

• 产品检测事件：当传感器检测到新产品时触发，启动产品分类函数块。

• 分类完成事件：当产品分类完成时触发，启动包装函数块。

• 包装完成事件：当产品包装完成时触发，启动运输函数块。

3. 资源（Resources）

• 控制器资源：执行产品分类和包装控制逻辑的PLC。

• 传送带资源：执行产品运输控制逻辑的另一台PLC。

4. 应用（Applications）

• 自动化包装线应用：整个自动化包装线的控制逻辑，包括产品分类、包装和运输的所有函数块和资源。

5. 接口和适配器（Interfaces and Adapters）

• 产品类型适配器：允许产品分类函数块与包装函数块之间的无缝数据交换，即使它们的数据接口不完全匹配。

通过这个例子，我们可以看到IEC 61499如何通过其核心概念（函数块、事件、资源、应用、接口和适配器）提供一种结构化和模块化的方法来设计和实现复杂的工业自动化系统。这种方法不仅提高了系统的灵活性和可扩展性，还促进了不同系统组件之间的互操作性和重用性。

下面是一个简化的实例化配置数据的XML文件示例：

<Application name="AutomatedPackagingLine">
  <Resources>
    <Resource name="ControllerResource">
      <FunctionBlocks>
        <FunctionBlock name="ProductClassifier" type="ProductClassificationFB"/>
        <FunctionBlock name="Packager" type="PackagingFB"/>
      </FunctionBlocks>
    </Resource>
    <Resource name="ConveyorResource">
      <FunctionBlocks>
        <FunctionBlock name="Transporter" type="TransportFB"/>
      </FunctionBlocks>
    </Resource>
  </Resources>
  <Connections>
    <EventConnection source="ProductClassifier" target="Packager" eventName="ClassificationCompleted"/>
    <EventConnection source="Packager" target="Transporter" eventName="PackagingCompleted"/>
  </Connections>
  <Adapters>
    <Adapter name="ProductTypeAdapter" source="ProductClassifier" target="Packager"/>
  </Adapters>
</Application>

在这个XML配置中：

• <Application> 标签定义了整个应用的名称。

• <Resources> 部分列出了应用中使用的资源，例如控制器和传送带资源。

• 每个 <Resource> 包含一组 <FunctionBlocks>，这些是在该资源上执行的函数块。

• <Connections> 部分定义了事件连接，指明了哪些事件会触发其他函数块的执行。

• <Adapters> 部分定义了适配器，用于在不同函数块间转换或适配数据和事件接口。

这个XML文件提供了一个高层次的视图，描述了自动化包装线的配置和组件之间的交互。在实际应用中，每个函数块的内部逻辑和配置细节也可以通过XML或其他配置方式进行详细定义。

下面描述了如何在一个特定的资源中配置和使用"温度监控"功能块

假设我们设计一个名为"温度监控"的功能块（Function Block, FB），用于监控工业环境中的温度，并在温度超出预设范围时触发警报。这个功能块可以在各种自动化系统中广泛应用，比如在制药或食品加工行业中确保生产环境的温度符合标准。

功能块设计

名称：TemperatureMonitor

输入：

• TempInput：当前温度（浮点数）
• TempLowLimit：温度下限（浮点数）
• TempHighLimit：温度上限（浮点数）

输出：

• TempStatus：温度状态（字符串，"Normal"、"High"、"Low"）
• Alarm：警报（布尔值，True表示超出范围）
  事件：
• InputEvent：当新的温度数据到达时触发
• OutputEvent：当温度状态更新时触发
  逻辑：

1. 当InputEvent触发时，功能块读取TempInput。
2. 如果TempInput小于TempLowLimit，则TempStatus设置为"Low"，Alarm设置为True。
3. 如果TempInput大于TempHighLimit，则TempStatus设置为"High"，Alarm设置为True。
4. 如果TempInput在TempLowLimit和TempHighLimit之间，TempStatus设置为"Normal"，Alarm设置为False。
5. 更新状态后，触发OutputEvent

<Resource name="EnvironmentalControlSystem">
  <FunctionBlocks>
    <FunctionBlock name="TemperatureMonitor" type="TemperatureMonitorFB">
      <InputVariables>
        <Variable name="TempLowLimit" type="float" initialValue="18.0"/>
        <Variable name="TempHighLimit" type="float" initialValue="26.0"/>
      </InputVariables>
      <OutputVariables>
        <Variable name="TempStatus" type="string"/>
        <Variable name="Alarm" type="bool"/>
      </OutputVariables>
      <Events>
        <Event name="InputEvent"/>
        <Event name="OutputEvent"/>
      </Events>
    </FunctionBlock>
  </FunctionBlocks>
  <Connections>
    <!-- 假设存在一个温度传感器功能块产生温度数据 -->
    <DataConnection source="TemperatureSensor.TempOutput" target="TemperatureMonitor.TempInput"/>
    <EventConnection source="TemperatureSensor.NewDataEvent" target="TemperatureMonitor.InputEvent"/>
    <EventConnection source="TemperatureMonitor.OutputEvent" target="AlarmSystem.InputEvent"/>
  </Connections>
</Resource>

在这个配置中：

• TemperatureMonitor 功能块被配置在名为"EnvironmentalControlSystem"的资源中。

• 它有两个输入变量TempLowLimit和TempHighLimit，分别设置了温度的下限和上限。

• 输出变量TempStatus和Alarm用于指示温度状态和是否触发警报。

• 通过事件连接，TemperatureMonitor功能块与一个假设的温度传感器功能块和警报系统功能块相连，以实现温度监控和警报功能。

这个示例展示了如何设计和配置一个简单的功能块，以及如何在IEC 61499框架下实现特定的自动化任务

具体IEC61499 更深入的学习文章：
https://blog.csdn.net/yaojiawan/category_9820654.html