第3章 PLCopen运动控制规范

3.1 PLCopen规范概述

长期以来，用户可在很大范围内选择实现运动控制的硬件。不过，每种硬件都要求独自而无法兼容的开发软件。即使所要求的功能完全相同，在更换另一种硬件时，也需要重新编写软件。这一困扰运动控制用户的问题，其实质就是如何实现运动控制软件的标准化问题。

PLCopen组织考虑到用户在运动控制软件标准化的强烈需求，1996年就建立了运动控制规范工作组，历时十多年完成了这一具有挑战性的工作。

PLCopen开发运动控制规范的目的非常明确：在IEC 61131-3为基础的编程环境下，在开发、安装和维护运动控制软件等各个阶段，协调不同的编程开发平台，使它们都能满足运动控制功能块的标准化要求。或者说，PLCopen在运动控制标准化方面所采取的技术路线是在以IEC 61131-3为基础的编程环境下建立标准的运动控制应用功能块库。这样容易做到：让运动控制软件的开发平台独立于运动控制的硬件；让运动控制的软件具有良好的可复用性；让运动控制软件在开发、安装和维护等各个阶段，都能满足运动控制功能块的标准化要求。总而言之，IEC 61131-3为机械部件的运动控制提供一种良好的架构。

概括起来，PLCopen运动控制规范的核心理念主要体现在以下方面：

● IEC 61131-3的软件模型架构。

● 将运动控制的物理问题进行分解，并进行合理的科学抽象，在此基础上模块化。

● 开发独立于硬件的软件功能模块。

结构化编程技术为软件的可靠性、可维护性和广泛的适用性提供了本质的保证。IEC 61131-3的结构化表现在三个方面：软件模型、创建了结构化的文本化语言ST、顺序功能图语言SFC为编程结构化奠定基础。

IEC 61131-3的软件模型由分层结构的组态元素：配置、资源和任务以及程序和功能块构成；其全局变量表现在存取路径和实例特定的初始化。其结构的分解从理论上描述了将一个复杂的应用程序如何分解为若干个较小，且不同的可管理部分，并提供了在各分解部分之间构建清晰和规范的接口方法。而且，描述一个PLC系统如何实现多个独立程序的同时装载和运行，如何实现对程序执行的完全控制。

PLCopen运动控制规范实际上是规范各类运动控制所需要的功能块（包括管理功能块和运动功能块），即定义单轴和多轴协调运动控制的功能块的基本集合、在运动控制过程中的状态变化（状态机）以及规定符合规则和语句。表3-1给出的是这些规范的各个部分。

表3-1 PLCopen运动控制规范一览表

（续）