《智能制造工业控制软件规范及其应用》共6章，介绍IEC 61131-3第三版的公用元素基本概念、标准编程语言中的指令表和结构化文本的文本类编程语言、梯形图和功能块图的图形类编程语言、顺序功能表图编程语言、运动控制功能块、安全相关功能块、模糊控制功能块等，并讨论了它们的编程技巧和工业应用。
《智能制造工业控制软件规范及其应用》内容涵盖了智能制造对PLC软件功能的基本要求。
《智能制造工业控制软件规范及其应用》可作为自动化和仪表专业等相关专业本科及专科学生的教材和编程语言的培训用书，也是工矿企业、科研开发单位工程技术人员的重要参考资料。
重点讲述国际工控编程语言标准IEC 61131-3新版本的公用元素基本概念（面向对象编程）。
除5种标准编程语言的完整描述而外，还专门开辟运动控制功能块、安全相关功能块、模糊控制功能块的内容，讨论了它们的编程技巧和工业应用。
《智能制造工业控制软件规范及其应用》内容涵盖了智能制造对PLC软件功能的基本要求。
前 言
《中国制造2025》由国务院于2015年5月发布，提出了中国制造强国建设三个十年的“三步走”战略，是第一个十年的行动纲领。其基本方针是创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本；基本原则是市场主导，政府引导、立足当前，着眼长远、整体推进，重点突破、自主发展，开放合作；战略目标是立足国情，立足现实，力争通过“三步走”实现制造强国的战略目标。其中，加快推动新一代信息技术与制造技术融合发展，把智能制造作为两化深度融合的主攻方向；着力发展智能装备和智能产品，推进生产过程智能化，培育新型生产方式，全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平，推进信息化与工业化深度融合是其重点之一。
当前，机器人应用正在扩展到越来越多的行业，包括3D打印、农业、装配、建筑、电子、物流和仓储、生产制造、医药、采矿以及运输等行业都能看到机器人的身影。此外，在生产制造行业，安全防范意识的提升，对于重复性劳动带来伤害的重视，都成为工业机器人发展的助推力。
PLCopen国际组织在构筑工控编程环境开放性的同时，还孜孜不倦地为提高工业自动化的工作效率进行最基础性的规范工作。其主要成果之一就是构筑工控编程软件包的开发环境；同时，还在这些编程系统的基础上进一步将其发展为统一工程平台。与智能制造紧密相关的主要工作有：
运动控制规范。在IEC模块化的开发环境里加入了运动控制技术，将PLC和运动控制的功能组合在控制软件的编制中。
机械安全规范。和德国TüV公司合作规定了IEC 61131-3框架内的安全功能及其应用。
IEC 61131-3的XML格式规范。为实现在不同的软件开发环境之间交换程序、函数/功能块库和工程项目，IEC 61131-3规范了这些数据交换的接口。
IEC 61131-3的OPC信息模型。将OPC UA技术和IEC 61131-3组合成一个独立于制造厂商的信息和通信架构的平台，为实现自动化结构提供了一种全新的选择。
为此，PLCopen国际组织注重与许多国际标准化组织和基金会（譬如ISA、OPC基金会等）的合作，开发了有关标准和规范，为智能制造和工业4.0的应用和发展，打下坚实基础。
为适应我国智能制造的发展，编者根据IEC 61131-3第三版、PLCopen国际组织的运动控制和安全等有关规范，编写了本书。本书共6章。第1章介绍了IEC 61131-3编程语言第三版的内容，根据基于面向对象的程序设计语言，IEC 61131-3第三版增加了有关类、方法、功能块类型、引用、接口、动态名绑定、命名空间等内容，对封装、多态和继承等内容进行介绍。第2～4章对PLCopen规范的各种编程语言进行分类介绍和讨论其应用示例。
结合运动控制理论，本书第5章介绍运动控制的基本概念，包括运动学、动力学、坐标系及其变换、插补技术、状态图、轴、轴组、缓冲模式、过渡模式、电子凸轮、电子齿轮、协调运动、同步运动等；讨论了运动控制功能块的基本功能，并介绍管理类和运动类运动控制功能块，包括单轴和多轴，协调和同步运动控制功能块。
针对由电气或电子和可编程电子部件构成、起安全功能的电气/电子/可编程电子系统，本书第5章还介绍了安全的基本概念。PLCopen将逻辑、运动和安全结合在一个开发环境中，简化应用环境，实现了跨平台环境的有效解决方案。为此，本书介绍了安全相关功能块和通用规则等内容，提供了应用示例。
自查德创立模糊集理论以来，由于无需对被控过程建立数学模型和模糊控制的强鲁棒性，模糊控制受到广泛的应用，为此，本书第5章依据IEC 61131-6的标准文本和其他参考资料介绍模糊控制基本概念，包括模糊集、隶属函数、隶属函数运算、模糊控制基本结构等，讨论了模糊控制功能块和其实现方法。
本书第6章用大量示例说明标准编程语言在工业生产过程中的各种应用，既有用梯形图和功能块图编程语言编程的示例，也有用指令表和结构化文本编程语言编程的示例，最后，还讨论了用顺序功能表图编程语言编程的示例。
编写本书的目的是为中国制造2025提供较全面的编程语言培训教材。因此，本书对PLC的硬件没有介绍，有关硬件内容可参考各制造商的产品说明书。由于采用国际标准的编程语言介绍编程技术，因此，与专用制造商编程语言的培训教材不同，本书的适应面广，学习一次，得益终身。同时，也是响应教育部关于发展新工科高等教育，进行工业控制通识教育的一次尝试。
本书由彭瑜、何衍庆编著。本书的编写得到PLCopen中国组织PC5的积极支持和帮助，得到上海工业自动化仪表研究院和华东理工大学等单位的关心和支持，同时PLCopen、ABB、GE、菲尼克斯软件、倍福、施耐德、罗克韦尔等组织和公司有关技术人员为本书的编写提供了大量资料和技术支持，谨在此一并表示诚挚的谢意。本书编写过程中，参考了相关专业书籍和产品说明书，在此向有关作者和单位表示衷心感谢。
由于编者水平所限，错漏在所难免，敬请读者不吝指正。
编 者
目 录
前言
第1章 概述1
1.1 智能制造是制造业转型升级的方向1
1.1.1 智能制造对PLC功能的新要求1
1.1.2 PLC硬件如何适应智能制造的要求2
1.1.3 PLC软件如何适应智能制造的要求2
1.1.4 PLC是智能制造和工业物联网的先行者3
1.2 工业控制软件的概念和发展近况6
1.2.1 工业软件的大致分类6
1.2.2 工业控制软件的概念6
1.2.3 工业控制软件的发展近况7
1.3 编程语言的发展和标准9
1.3.1 编程语言的基本概念9
1.3.2 编程语言发展史9
1.3.3 编程语言的标准化11
1.3.4 编程语言的特点12
1.3.5 面向对象的程序设计语言14
1.4 公用元素16
1.4.1 语言元素16
1.4.2 文字-数据的外部表示23
1.4.3 数据类型30
1.4.4 变量42
1.4.5 程序组织单元的公用性能50
1.4.6 函数59
1.4.7 功能块86
1.4.8 程序105
1.4.9 类108
1.4.10 接口124
1.4.11 面向对象的功能块的性能131
1.4.12 多态性140
1.4.13 命名空间143
1.5 软件、通信、功能和OPC UA模型151
1.5.1 软件模型151
1.5.2 通信模型163
1.5.3 功能模型172
1.5.4 OPC UA信息模型175
第2章 文本类编程语言183
2.1 文本类编程语言的公用元素183
2.1.1 文本类编程语言概述183
2.1.2 文本类编程语言的公用元素183
2.2 指令表编程语言184
2.2.1 指令184
2.2.2 函数、方法和功能块189
2.2.3 示例193
2.3 结构化文本编程语言194
2.3.1 结构化文本的表示194
2.3.2 语句197
2.3.3 示例208
第3章 图形类编程语言212
3.1 图形类编程语言的公用元素212
3.1.1 线、模块和流向212
3.1.2 网络和执行控制元素215
3.2 梯形图编程语言217
3.2.1 梯形图的组成元素217
3.2.2 梯形图程序的执行221
3.2.3 示例224
3.3 功能块图编程语言225
3.3.1 功能块图编程语言的图形符号和功能块组合225
3.3.2 功能块图程序的编程和执行226
3.3.3 示例227
第4章 顺序功能表图编程语言231
4.1 顺序功能表图的三要素231
4.1.1 基本概念231
4.1.2 步232
4.1.3 转换235
4.1.4 有向连线238
4.1.5 程序结构239
4.2 顺序功能表图编程语言242
4.2.1 动作242
4.2.2 顺序功能表图的兼容251
4.2.3 示例251
第5章 由IEC 61131-3标准扩展的其他功能块256
5.1 运动控制功能块257
5.1.1 概述258
5.1.2 运动控制功能块292
5.1.3 运动控制应用示例299
5.2 安全相关功能块304
5.2.1 概述305
5.2.2 安全模型308
5.2.3 安全相关功能块的通用规则313
5.2.4 安全相关功能块316
5.2.5 安全控制应用示例318
5.3 模糊控制功能块324
5.3.1 基本概念325
5.3.2 模糊控制333
第6章 PLC的应用软件设计337
6.1 PLC编程技巧337
6.1.1 基本环节337
6.1.2 程序设计方法365
6.2 PLC的工业应用示例384
6.2.1 液位控制系统384
6.2.2 信号报警和联锁控制系统389
6.2.3 物料输送过程的控制系统398
6.2.4 零件分选系统403
6.2.5 火电厂蒸汽轮机驱动给水泵的控制408
参考文献421
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