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IEC61131-3程序组织单元POU及其应用
1. IEC61131-3 标准
随着微处理技术在性能上的不断提高以及在体积上的日趋小型化的发展，计算机在工业控制领
域的应用也在不断推陈创新，原先的众多生产厂商的互不相同的硬件及配套软件也不断升级换
代。但是，最终用户希望使用与设备制造商无关的、统一标准的、高水平的工业控制软逻辑编
程语言。于是，一个统一的而又非常重要的国际标准IEC61131-3 产生了。 IEC61131-3 充分利用
现代软件编程技术的最新概念与成果，创立了统一的、实用的、功能完善丰富的近乎完美的控
制逻辑编程语言。不论是在 DCS(Distributed Control System) 应用领域，还是在 PLC(Programmed
Logical Controller) 应用领域，IEC61131-3 已经成为一个事实上的行业标准，国内的 DCS 、PLC
用户已经普遍接受此标准，并在实际工作中大量应用。
IEC61131-3 做为工控领域的软逻辑编程的行业标准，大大地拉近了设备制造商与最终用户之间
的距离，可有效节约编程语言的培训费用，尤其对逻辑越来越复杂、规模日趋庞大的工业控制
工程项目组态的规范化实施，效果更为显著。
IEC61131-3 本身是软逻辑编程灵活的指导性准则，而不仅仅是一套呆板的条文。在 IEC61131-3
标准的指导下，各个制造商的软逻辑编程系统都将尽可能地遵循 IEC61131-3 所定义的大量详细
的标准，但实际中往往不可能与所有的内容完全一致。在此意义下，符合 IEC61131-3 标准的软
逻辑编程系统之间都存在各种各样的诸如编程界面、灵活性、功能实现方案等等的差异，但都
与标准所定义的各种概念、范畴和实现相一致。
IEC61131-3 起源
IEC61131-3 代 表 了 数 十 个 不 同 标 准（ IEC50 、 IEC559、IEC617-12 、 IEC617-13、 IEC848 、
ISO/AFNOR 、ISO/IEC646 、ISO8601、ISO7185、ISO7498）的不断融合与发展。在过去的几十
年来，人们做出很多的努力去试图建立统一的控制逻辑编程语言标准， IEC61131-3 就是第一个
采纳了如此众多的国际工业标准精华的软逻辑控制语言编程标准。在 IEC61131-3 基础上，又有
IEC611499 等分布式通讯 IEC 标准逐渐问世。
下表为 IEC61131-3 标准的制定及发展过程：
年代 重要事件
1977 IEC848
1979 第一版 IEC61131 草案启动
1982 第一版 IEC61131 草案完成；拆分为 5 个子工作组
1983 Allen Bradley 公司起草编程语言
1985 发布第一个 IEC65A WG6 TF3 成果
1990 IEC61131 第 1、2 部分标准化
1992 制定国际标准 IEC61131-1,2
1993 制定国际标准 IEC61131-3
1993 制定国际标准 IEC61131-4
1994-2001 发布 IEC61131-3 标准勘误
1995-1996 IEC61131 技术报告
1996-2002 IEC61131 标准修正
表 IEC61131-3 的发展过程
PLCopen 组织概况
PLCopen 是成立于 1992 年的独立于设备制造商和软硬件产品之外的国际组织。众多的 PLC 系
统制造商（如： Siemens 、AB 、Modicon等）、软件供应商（如 Infoteam等）及其他众多的公众
教育机构都是 PLCopen 的成员单位。PLCopen 的主要分支机构如图 。

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一 般 会 议
管 理 委 员 会
PLCopen 组织对 IEC61131-3 起了重要的
理 事 会
标准推广作用。
技 术 委 员 会 促 进 委 员 会
2. IEC61131-3 标准的主要特点
１．标 准 委 员 会 促 进 活 动 委 员 会
变量定义的方便性及安全性 ２．功 能 委 员 会 培 训 委 员 会
３．资 质 委 员 会 北 美 促 进 委 员 会
IEC61131-3 按照一定的语法，将一定字
４．通 讯 委 员 会 日 本 促 进 委 员 会
节长度及地址偏移的硬件地址IO 映射为
相应数据类型的变量，通过此变量实现５．软 件 安 全 委 员 会
对硬件的读写操作，易用性及安全性大
大提高； 图 １．１　ＰＬＣｏｐｅｎ的 组 织 机 构 图
IEC 编程工具通过关键字自动识别全局
变量和局部变量，保证在不同的程序中均可正确访问全局变量。不同的子程序允许定义自己的
局部变量，不与全局变量矛盾；
IEC61131-3 必须为每个变量指定唯一的数据类型，变量定义采用统一的格式；
用户可自定义数组及结构类型的变量（如枚举、联合等） ，使实际编程更为简洁和方便；
所有类型数据可以自由定义初始值，或使用该类型变量的缺省值；
用户自定义的数据类型允许定义相应的初始值；
统一的编程语言标准
IEC61131-3 使用统一且标准的 6 种控制逻辑编程语言（IL、LAD 、FBD 、SFC、ST、CFC）,基
本可覆盖大部分工业控制的应用范围。统一标准的编程语言，更有利于降低工程成本，统一文
档，提高工程效率。
面向对象的 IEC 编程方法
为使 IEC 编程语言成为不依赖于硬件平台的多平台通用语言， IEC6131-3 标准定义了基本的大
量的函数和功能块，而且允许用户按照输入变量、输出变量、中间变量等既定接口来自定义函
数和功能块。每个功能块实例就是一个独立的可完成特定逻辑功能的活动对象，不同的程序、
不同的任务都可以定义和调用各种功能块的应用实体，每个调用实体都占用独立的内存，保留
独立的逻辑状态。这种面向对象编程的方法，具有非常明确的现实意义。
结构化的 IEC 程序结构
IEC61131-3 强调结构化的程序结构，采用自底向上或自顶向下的编程方法，通过硬件配置与软
件逻辑的分离、 IEC 任务调度、 IEC 程序调用等手段，使应用工程的逻辑结构更加清晰。
方便、高效的库函数管理
用户可自己编辑内部库，这些库函数可任意选择 6 种编程语言进行逻辑实现，通过接口变量定
义来确定调用接口，以特定方式存为内部库文件。用户在组态工程中包含库文件后，即可进行
任意的库函数实例定义与调用。编译器将这些内部库连同用户组态程序，直接编译成为二进制
执行代码，再下装到目标控制器中执行。对这些内部库函数的封装，既是基于面向对象编程思
想的体现，又增加了程序的可读性。很多的内部库，如数控逻辑内部库、连续控制系统 PID调
节内部库、智能仿人控制内部库、对象仿真（一阶、二阶、高阶等复杂对象）内部库、各种流
量补偿、信号选择内部库等等，大大丰富了标准的应用范围，易于实现工程的规模化。
外部库将 6 种编程语言之外的编程语言（如 C、C++等）所编写程序的目标文件直接连接到控制
器的目标执行系统环境中，并通过外部库的接口变量加以定义。用户组态程序包含外部库后，
编译系统根据接口变量定义来分配外部库函数的内存空间。在组态程序下装到目标控制器后，
由目标执行系统去调用该外部库的执行代码。此方法符合软件编程的习惯，易于进行算法移植，
执行效率也大大提高。
更加开放的 IEC61131-3 编程系统
IEC61131-3 编程系统的开放性体现在如下方面：不依赖于不同的制造商硬件平台，不同的软件
制造商逻辑组态软件数据可相互导入导出， IEC 编程器支持离线仿真，多种调试手段（如断点、
单步、跳进跳出、单循环执行） ，支持多种通讯协议（如 TCP/IP、CAN 、Profibus DP PA 、RS232
等），对不同 HMI( 人机界面软件 )的驱动适应能力，算法库的兼容能力，二次开发接口的能力，
等等。

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IEC61131-3程序组织单元POU及其应用--第3页

3. 程序组织单元POU
最基本的IEC 编程单位： POU
程序组织单元POU（Programming Organisation Unit ） 是 程 序
Ｐｒｏｇｒａｍ
IEC61131-3 标准中重要的、被广泛使用的基本 IEC 编程单
功 能 块
位。 POU 由 3 种类型的基本单元组成：程序（ Program）、
Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　Ｂｌｏｃｋ
功能块（Function Block）、函数（Function）。
函 数
程序 Program ：是 IEC 的逻辑执行主体。一般而言分为主
Ｆｕｎｃｔｉｏｎ
程序、子程序，广义上讲，也包含硬件配置、任务配置、
通讯配置及目标设置信息；
一般在程序中定义普通全局变量、映射硬件地址全局变量、图３．１　ＰＯＵ的组成
局部变量。通过程序间调用实现应用逻辑。
功能块Function Bloc