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IEC61499【IEC61499】IEC 61499是用于分散式工业过程测量与控制系统功能块的标準 。
基本介绍中文名：IEC61499
实质：标準
语言：英语
对象：工业
用于：分散式工业过程测量与控制
简介The StandardThe IEC 61499 Standard defines an open architecture for the next generation of distributed control and automation.This architecture represents a light-weight component solution that provides essential features such as encapsulation of semantics from a particular platform, portability, reconfiguration and a holistic view on distributed applications. As the standard is designed for the development of distributed systems, it further supports features like reusability and interoperability.The IEC 61499 Standard provides a generic model for distributed systems. This model includes processes and communication networks as an environment for embedded devices, resources and applications.Applications are built by networks of Function Blocks. The Function Block is the elementary model of the IEC 61499 Standard. A Function Block generally provides an Interface for Event I/O’s and Data I/O’s.There are two types of Function Blocks. Basic Function Blocks on the one hand and Composite Function Blocks on the other. A Composite Function Block can contain other Composite Function Blocks and/or Basic Function Blocks. Thus, Composite Function Blocks enable modular design methodologies.Basic Function Blocks include event-driven Execution Control Charts (abbr. ECC), which are similar to state machines. The elements of the ECC are states and event-triggered transitions. An ECC can trigger the execution of Algorithms by the occurrence of events.An executed algorithm produces new output data from the input data. When the algorithm has finished, an output event is generated. But Output events can also be emitted without the execution of algorithms. Output events might be the input events for other Function Blocks.IEC 61499 provides:Generic modeling approach for distributed control applicationsFunction Block conceptSeparation of data and event flow功能块1990年，IEC TC65（国际电工协会第65技术委员会）收到一个将分散式工业过程测量与控制系统中的软体模组（称“功能块”）某些方面标準化的建议，其中特彆强调了使用IEC 61158现场汇流排标準的IPMCS 。功能块同时也是可程式控制器使用的程式语言标準IEC 61131-3的基本组成部分之一，因此TC65决定製定功能块的通用模型，这就是IEC 61499标準的由来 。IEC 61499标準是随着系统控制功能分散化、智慧型化的要求出现的 。利用现场汇流排设备、智慧型仪器和感测器构造的大型複杂控制系统，控制功能可物理分散在许多设备中，不同设备中的软体通过通讯网路互连起来 。利用IEC 61499标準，由功能块实现这些软体单元，并根据标準规定进行功能块互连，可实现分散式系统的控制功能 。例如，智慧型压力感测器可定义成一个内嵌的模拟输入AI功能块，它提供一组已定义的输入和输出，比如实际测量压力值、感测器标定值和错误状态 。利用IEC 61499标準，这些输入和输出可连线到其他功能块的输入和输出，例如压力感测器错误状态就可连线到一个驱动报警显示的功能块，而所有这些功能块分散在一个分散式系统的不同设备中 。这种方法为控制系统的设计和改进提供了高度灵活性 。IEC 61499功能块能实现这种完全的分散式IPMCS，其关键在于採用软体组件（software component）技术设计功能块 。组件是独立于特定程式设计语言和套用系统、可重用和自包含的软体成分 。组件技术是基于面向对象的、支持拖放（drog and drop）和即插即用（plug and play）的软体开发概念 。基于组件技术的开发方法，具有开放型、易升级、易维护等优点 。主要有CORBA、COM和JavaBeans[2]三种组件技术规範，具体实现时可自由选择 。IEC 61499功能块是健壮的、可重用的软体组件，一个功能块提供对特定问题的解决方法，例如对阀的控制，或控制工厂的主体单元（如整条生产线） 。系统设计者构建分散式控制系统时，根据控制功能需要选择特定功能块，并按照IEC 61499标準将它们进行软体互连，设计灵活，且系统可伸缩、可变形 。可预见将来的工业控制器和仪表可把功能块作为设备固件的一部分，或从功能块库里选择下载，而系统设计将成为功能块选择、组态和互连的简单工作 。IEC 61499标準分为体系结构、软体工具要求、套用规则和符合行规规则四部分 。标準定义了一个通用体系结构，并制定了功能块在分散式IPMCS中的套用规则 。标準内容包括：各种参考模型，如系统模型、设备模型、功能块模型、管理模型等；IPMCS中功能块的声明规则、行为规则、套用规则；管理套用、资源和设备时功能块的使用规则；设计、实现、操作和维护分散式IPMCS的工程支持 。此体系结构以参考模型、文本语法和图形表示为基础，利用它们可以实现以下工程任务：功能块类型的规範和标準化；系统功能和元素的标準化；分散式IPMCS的规範化、分析和验证；分散式IPMCS的构造、实现、操作和维护；实现以上功能的软体工具间信息互动 。1．2 IEC 61499体系结构依照IEC 61499构建的系统从下到上层次结构为功能块、资源、设备和系统 。功能块是系统基本单元，资源是功能块的容器，设备包含单条或多条资源，而设备的互连形成分散式系统 。1．2．1 功能块（Function Block）IEC 61499中，软体封装和重用的基本单元是功能块 。功能块是一个软体功能单元，它由一个由其类型决定的专有数据结构和相关操作组成[3] 。IEC 61499功能块按功能分为基本功能块、複合功能块、服务接口功能块（通讯功能块和管理功能块）和适配器（外挂程式和插座） 。基本功能块由事件输入和输出、数据输入和输出、执行控制表ECC、算法和内部数据组成，如图1所示 。执行控制表是一个事件驱动的状态机，它决定状态机的状态转换规律、状态机当前状态与输入事件的关係、执行算法与进入新状态时发出事件的关係 。算法决定功能块的功能特性 。特定事件发生时，其变化反映在相应的事件输入上，它驱动相应算法执行，算法读取输入数据，根据输入数据和内部数据产生内部数据和输出数据的新值，最后发出一个事件并把它输出到事件输出上 。功能块的最大特徵在于其封装性，具有黑盒子特性 。对于功能块外部来说，算法、执行控制表和内部数据都是不可见的，而且使用功能块时一般只需知道其外部接口，如图2所示 。功能块MECH_CTL里包括事件输入START、SENSE、ESTOP和事件输出CMD，以及数据输入SINGLE、HOME、END和数据输出FWD、REV 。其中EVENT表示相应外部接口是事件输入或输出，BOOL则表示相应外部接口是数据输入或输出，且为布尔类型 。事件接口和数据接口之间的垂直线连线，如图中事件输入SENSE与数据输入HOME和END相关联，表示SENSE事件到来时，功能块将对HOME和END进行採样 。图1 基本功能块的结构