IEC 61131
Übersicht:
Die mehrteilige Norm IEC 61131 fasst Anforderungsdefinitionen für moderne SPS-Systeme zusammen. Die Anforderungen betreffen die SPS-Hardware und das Programmiersystem.
Die Norm umfasst sowohl gängige Konzepte der bisherigen SPS-Programmierung als auch Erweiterungen um neue Programmiermethoden.
Die IEC 61131-3 sieht sich als Richtlinie zur SPS-Programmierung, nicht als starr bindende Vorschrift. Die enorme Menge der Festlegungen lässt erwarten, dass die Programmiersysteme nur einen mehr oder weniger großen Teil der Norm realisieren werden. Diesen Umfang hat der SPS-Hersteller zu dokumentieren: will er normkonform sein, hat er nachzuweisen, in welchen Teilen er die Norm erfüllt oder nicht.
Dazu beinhaltet die Norm 62 Tabellen (engl.: feature tables) mit Anforderungsdefinitionen, die vom Hersteller jeweils mit Vermerken ("ist erfüllt; ist nicht implementiert; folgende Teile sind erfüllt:...") zu versehen sind.
Die Norm bildet so den Maßstab, an dem sich sowohl Hersteller als auch Anwender orientieren können, um festzustellen, in welchem Maß sich ein Programmiersystem an den Standard hält, d.h. konform zur IEC
61131-3 ist.
Zum Nachweis der Konformität definierte die PLCopen
Tests für Konformitätsklassen, die von unabhängigen Instituten durchgeführt werden können.
Die Norm besteht aus folgenden Teilen
Teil 1: Allgemeine Informationen
Teil 2: Betriebsmittelanforderungen und Prüfungen
Teil 3: Programmiersprachen
Teil 4: Anwenderrichtlinien
Teil 5: Kommunikation
Teil 8: Fuzzy Control Language
Die Norm wurde von der Arbeitsgruppe SC65B WG7 (anfangs: SC65A WG6) der internationalen Normungsgruppe IEC (International Electrotechnical Commission) erarbeitet, die sich aus Vertretern verschiedener SPS-Hersteller, Softwarehäusern und Anwendern zusammensetzt. Dies hat den Vorteil, dass sie von den meisten SPS-Herstellern als Richtlinie akzeptiert wird.
Die Norm IEC 61131 stellt eine Zusammenfassung und Fortschreibung
verschiedener nationaler und internationaler Standards dar.
Seit der Fertigstellung des wichtigen Teils 3 im Jahre 1993 erfuhr dieser
Teil zahlreicher Ergänzungen und Korrekturen.
Teil 3 (Programmiersprachen):
Hier "wurden die weltweit verbreiteten SPS-Programmiersprachen in einer harmonisierten und zukunftsweisenden Überarbeitung aufgenommen."
Über formale Definitionen, durch lexikalische, syntaktische und (teilweise) semantische Beschreibungen sowie Beispiele werden das grundlegende Softwaremodell und die Programmiersprachen festgelegt.
Das weiter unten vorgestellte Buch beschäftigt sich mit
diesem Teil 3 "Programmiersprachen", kurz IEC 61131-3. Dabei werden Erkenntnisse und Interpretationen der beiden
"Technical Reports" beachtet, sowie die Verbesserungen des
"Corrigendums" (jeweils in 1994) einbezogen.
Die IEC 1131-3 wurde als deutsche Norm "DIN EN 61131-3" übernommen. Sie ersetzt damit die Normen DIN 19239, DIN 40719T6 sowie die VDI-Richtlinie VDI 2880 Blatt 4.
Auch die derzeit sich in Bearbeitung befindliche ergänzende Norm IEC 61499 für verteilte Automatisierung wird im Buch behandelt.
Übersicht:
"Für die Neuauflage wurde der Text dieses
praxisorientierten Werks verbessert und thematisch abgerundet.
Es führt umfassend in die Konzepte der internationalen IEC 61131-3 Norm für Programmiersysteme von speicherprogrammierbaren Steuerungen ein. Mit zahlreichen Beispielen, Abbildungen und übersichtlichen Tabellen werden auch schwierige Inhalte leicht verständlich dargestellt.
Ein Einkaufsberater und reduzierte, doch funktionstüchtige Versionen von Programmiersystemen auf CD-ROM vergrößern noch den Nutzen des Buchs für SPS-Programmierer und diejenigen, die in Industriebetrieben über die Beschaffung von Software entscheiden müssen. Die Inhalte der CD-ROM wurden mit der Neuauflage auf den neuesten Stand gebracht."
Dieses Buch hat sich mit drei Auflagen seit 1995 als Standardwerk im Bereich der Hochschulen und Firmen etabliert. Es liegt seit 2001 auch in englischer Übersetzung und seit 2002 in chinesischer Übersetzung vor.
Inhaltsverzeichnis:
1 Einleitung
1.1 Gegenstand des Buchs
1.2 Die Norm IEC 61131: Ziele, Nutzen und Geschichte
1.3 Organisation PLCopen: Ziele, Gremien und Arbeitsgebiete, Zertifizierung und Austauschformat
2 Bausteine der IEC 61131-3
2.1 Einstieg in die neue Norm: Aufbau von Bausteinen, Einführungsbeispiel, SPS-Zuordnung
2.2 Die Programmorganisationseinheit (POE)
2.3 Elemente einer POE: Beispiel, Deklarationsteil, Anweisungsteil
2.4 Der Funktionsbaustein: Instanziierung, Wiederverwendbarkeit und Objektorientierung,
Variablenarten
2.5 Die Funktion: Variablenarten, Funktionswert, Ausführungssteuerung mit EN und ENO
2.6 Das Programm PROGRAM
2.7 Aufrufe von Funktionen und Funktionsbausteinen: Gegenseitiger Aufruf, Rekursive Aufrufe,
Formalparameter, FB-Instanzen als Aktualparameter
2.8 POE-Merkmalsübersicht
3 Variablen, Datentypen und gemeinsame Elemente
3.1 Einfache Sprachelemente: Reservierte Schlüsselworte
3.2 Literale und Bezeichner
3.3 Bedeutung von Datentypen und Variablen: SPS-Adressen, Symbole, Datentyp,
typgerechte Verwendung von Variablen, automatische Abbildung von Variablen
3.4 Elementare, abgleitete und allgemeine Datentypen
3.5 Variable: Eingänge, Ausgänge und Merker, Multielement-Variable: Felder und Strukturen, Zuweisung von Anfangswerten,
Attribute, grafische Darstellung von Deklarationen
4 Die neuen Programmiersprachen der IEC 61131-3
4.1 Anweisungsliste AWL: Anweisungen, universeller Akkumulator, Operatoren, Verwendung von Funktionen und Funktionsbausteinen,
Beispiel Bergbahn
4.2 Strukturierter Text ST: Anweisungen, Ausdruck als Teilanweisung, Zuweisung, Aufruf von Funktionsbausteinen, Rücksprung (RETURN), Verzweigung, Multiauswahl, Wiederholung, Beispiel Stereo-Rekorder
4.3 Funktionsbausteinsprache FBS: Netzwerke, grafische Elemente mit Verbindungen (KOP, FBS), Netzwerkaufbau,
grafische Objekte, Programmiertechnik, Beispiel Stereo-Rekorder
4.4 Kontaktplan KOP: Netzwerke, grafische Elemente mit Verbindungen (KOP), Netzwerkaufbau, Grafikobjekte, Programmiertechnik, Beispiel
KOP Bergbahn
4.5 Ablaufsprache AS: Aufbau und Detailbeschreibung zu Schritten und Transitionen, Ablaufketten, Detail-Beschreibung der Schritte und Transitionen, Schrittbearbeitung
und zu Aktionsblöcken und Aktionen, Zusammenhang von Schritt, Transition, Aktion und Aktionsblock,
Bestimmungszeichen und Ablaufsteuerung, Beispiel Dino-Park
5 Standardisierte SPS-Funktionalität
5.1 Standard-Funktionen: Überladen und Erweitern, Beispiele
5.2 Standard-Funktionsbausteine: Beispiele
6 Moderne SPS-Konfiguration
6.1 Projekt-Strukturierung durch Konfigurationselemente
6.2 Elemente einer realen SPS-Konfiguration
6.3 Die Konfigurationselemente: Aufgaben, CONFIGURATION, RESOURCE, TASK mit Laufzeitprogramm, ACCESS-Deklaration
6.4 Konfigurations-Beispiel
6.5 Kommunikation bei Konfigurationen und POEs
7 Innovative SPS-Programmiersysteme
7.1 Anforderungen an innovative Programmierwerkzeuge
7.2 Technologischer Wandel: Prozessorleistung, Vollgrafische Bildschirm- und Druckausgaben,
Betriebssysteme, Einheitliche Mensch- / Maschinen- Schnittstelle, Rückübersetzung (Rückdokumentation), Quellcode in der SPS
7.4 Sprachverträglichkeit: Querübersetzbarkeit, Sprachunabhängigkeit aufgerufener POEs
7.5 Dokumentation: Querverweisliste, Zuordnungsliste (Verdrahtungsliste), Kommentierbarkeit
7.6 Projektverwaltung
7.7 Test&Inbetriebnahme- Funktionen, Programmtransfer, Online-Änderung des Programms,
Fernbedienung: Start und Stop der SPS, Variablen- und Programm- Status, Forcing,
Programmtest, Programmtest in Ablaufsprache
7.8 Datenbausteine und Rezepturen
7.9 FB- Verschaltung, Datenaustausch und Koordination von Bausteinen in verteilten Systemen, Makrotechnik bei FB-Verschaltung
7.10 Diagnose, Fehlererkennung und - Reaktion
7.11 Hardware-Abhängigkeiten
7.12 Offenheit für neue Funktionalität, Austausch von Programmen und Daten,
Ergänzung durch weitere Softwarepakete
8 Stärken der IEC 61131-3
8.1 Komfort und Sicherheit durch Variablen und Datentypen
8.2 Bausteine mit erweiterten Möglichkeiten
8.3 SPS-Konfiguration mit Laufzeitverhalten
8.4 Einheitliche Sprachen
8.5 Strukturierte SPS-Programme
8.6 Trend zu offeneren SPS-Programmiersystemen
8.7 Fazit
9 Programmierung durch Konfigurierung nach IEC 1499
9.1 Programmierung durch FB-Verschaltung mit IEC 61131-3
9.2 IEC 1499 - die Norm für verteilte Systeme
9.3 Überblick über die Teile der IEC 1499
10 Inhalt der beiliegenden CD
10.1 IEC-Programmiersysteme STEP 7 und OpenPCS
10.2 Einkaufsberater für SPS-Programmiersysteme nach IEC 61131-3
A Standard-Funktionen: sämtliche Funktionen im Detail erläutert
B Standard-Funktionsbausteine: sämtliche Funktionsbausteine im Detail
erläutert
C AWL-Beispiele: für FUNCTION, FUNCTION_BLOCK, PROGRAM
D Standard-Datentypen 367
E Fehlerursachen 369
F Implementierungsabhängige Parameter 371
G Beispiel einer AWL-Syntax: Syntaxgraphen mit Beispielen
H Reservierte Schlüsselworte und Begrenzungszeichen
I Geplante Änderungen am Standard
J Glossar
K Literaturverzeichnis
L Index
Das Buch besitzt über 300 Seiten und beinhaltet
zahlreiche Abbildungen und Beispiele.
Download:
Für
einen ersten Eindruck steht hier der freie Download der deutschen und
englischen Versionen für den persönlichen, nicht-kommerziellen Gebrauch
zur Verfügung (Kap. 3 und 4 sind allerdings nicht enthalten).
Download-Deutsch Download-Englisch
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Sie
können das hier vorgestellte Buch über die örtlichen Buchhandlungen beziehen, aber
auch online bestellen. Dazu geben wir Ihnen hier zwei Empfehlungen.
Springer:
Fax: Springer-Verlag: ++49 (0)6221-345-229
Brief: Springer-Verlag Kundenservice, Haberstr. 7
69126 Heidelberg
oder eMail an: orders@springer.de 
Amazon.de:
Sehr
einfach ist der folgende Link, um das deutsche Buch online zu bestellen:
...
oder auch für das englische Buch:
Die
IEC (International Electrotechnical Commission),
ist eine internationale Normungsgruppe, ansässig in
Genf, Schweiz. Besuchen Sie die Webseite, um Publikationen zu verfolgen,
den Newsletter zu abbonnieren usw. --> hier
klicken.
Die PLCopen, gegründet
1992, mit Sitz in den Niederlanden, ist eine hersteller- und produktunabhängige internationale Vereinigung. Ihr gehören viele SPS-Hersteller, Softwarehäuser und unabhängige Institute in Europa und Übersee an.
Ihr Ziel ist die Förderung von Entwicklung und Einsatz kompatibler Software für
SPS. Es handelt sich bei der PLCopen somit um kein weiteres Normungsgremium, sondern um eine Interessengemeinschaft, die existierenden Standards zur internationalen Akzeptanz verhelfen möchte. Detaillierte Informationen
sind über das Internet abrufbar --> hier
klicken.
Zertifizierungs-Prüfungen sollen die Norm-Konformität von Programmiersystemen demonstrieren, die nach IEC 61131?3 implementiert wurden.
Dazu wurde von PLCopen eine Anforderungsliste erarbeitet, die ein SPS-Programmiersystem zu erfüllen hat, um das PLCopen-Zertifikat "Konformität nach IEC
61131-3" zu erhalten. Diese Prüfung wird von unabhängigen Instituten mit Hilfe von Testprogrammen und Kontrollen durchgeführt.
Für jede Programmiersprache der IEC 61131-3 erfolgt eine Abstufung in drei Klassen, die immer schärfere Anforderungen stellen. Dabei dienen die
weiter oben genannten Anforderungsdefinitionen der Norm (feature
tables) als Grundlage. Über sie wird festgelegt, welche der Anforderungen im jeweiligen Level vorhanden sein müssen.
1) Base Level. Mit dem Programmiersystem entwickelte Programme müssen in ihrem Grundaufbau IEC
61131-3 verträglich sein. Die wesentlichen Sprachelemente einer Programmiersprache müssen vorhanden sein.
2) Portability Level. Die Auswahl der Anforderungen wird soweit ausgedehnt, dass es möglich ist, reale Software-Bausteine zwischen zertifizierten Programmiersystemen auszutauschen.
3) Full Level. Weiterer Ausbau des Portability Level, Einbeziehung von Konfigurations-Information in den Austausch-Prozess.
Jeder SPS-Hersteller kann damit den Grad seiner Konformität zu anderen IEC
61131-3-kompatiblen Systemen für jede seiner Sprachen dokumentieren.
Die PLCopen garantiert durch die Vorgabe einer definierten Funktionalität eine Mindest-Konformität. Dadurch wird eine Vergleichbarkeit der Systeme untereinander erreicht.
Einer der beiden Autoren für das auf dieser Seite vorgestellte Buch. Sie finden mehr Informationen über ihn auf seiner Homepage --> hier klicken.
Karl-Heinz John:
Studium der Informatik 1975 bis 1981 an der Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen-Nürnberg mit Schwerpunkt Rechnerarchitektur; Abschluss als
Diplom-Informatiker. Diplomarbeit über Mikroprogrammierung. 1981 bis 1983
wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Rechnerarchitektur und
Verkehrstheorie.
Seit 1984 bei der infoteam Software
GmbH. Als Geschäftsführer Geschäftsbereich „Entwicklung“
insbesondere für die Entwicklung von IEC 61131- Programmiersystemen
verantwortlich wie OpenPCS, ein durch die PLCopen zertifiziertes IEC
61131-3- Programmiersystem.
Mitbegründer der PLCopen, aktiv in
verschiedenen Arbeitskreisen.
Kontakt: karlheinz.john@gmx.de
Einer der beiden Autoren für das auf dieser Seite vorgestellte Buch. Sie finden mehr Informationen über ihn auf seiner Homepage --> hier klicken.
Michael
Tiegelkamp:
Studium der Informatik 1982 bis 1988 an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg mit Schwerpunkten Rechnerarchitektur und Kommunikationssysteme; Abschluss als Diplom-Informatiker. Diplomarbeit über SPS-Architekturen.
1988 bis 1994 bei der infoteam Software GmbH als Projektleiter und Leiter Marketing für SPS-Programmiersysteme verantwortlich. Bis Oktober 1997 bei der
SIEMENS AG als Projektleiter verantwortlich für Software-Entwicklungen im Bereich der
Engineering Tools für SIMATIC S5 / S7, von Mai 1998 bis September 2002 Gruppenleiter für Produktdefinition von SIMATIC Industrie Software.
Seit Oktober 2002 System Manager im strategischen Marketing SIMATIC / TIA.
Kontakt: Michael.Tiegelkamp@gmx.de
SPS-Programmierung mit IEC 61131-3
Deutsche, 3. überarbeitete Auflage, Springer/VDI 2000
ISBN: 3-540-66445-9
IEC 61131-3: Programming Industrial Automation Systems
Englische 1. Auflage,
Springer 2001
ISBN: 3-540-67752-6
IEC 61131-3:
Programming Industrial Automation Systems
Chinesische 1.
Auflage, 2002