IEC61131编程语言是工控编程语言，与C语言等高级编程语言相比，在数据结构、程序结构、指令等方面相似（主要指的是ST语言），但是大幅简化，更易于自动化工程师掌握，使得用户能够自行编制运动控制与插补运算程序，自行定义数控代码，这样具有了高度的开放性。
由于采用了适应自动控制要求的国际标准语言IEC61131-3语言，基于IEC61131-3的开放式数控系统有着高度的开放性与强大的生命力。
2.2.2 用户程序
用户程序指的是由IEC61131-3语言编制的实现逻辑控制、运动控制、插补运算功能的PLC程序，可以解读并执行G代码编制的数控加工程序。对于结构化的用户程序，最重要的是软件模块。由于基于IEC61131-3控制系统的开放性，软件模块可以由控制系统供应商编制，也可由用户编制，其使用对用户开放。对于开放式系统所要求的互换性、可移植性、硬件无关性等来说，主要体现在软件模块的互换性、可移植性、硬件无关性，这就产生了软件模块标准化的需求。
PLCopen国际组织致力于推广IEC61131-3语言的应用，其成员包括了世界主流控制系统供应商，上文中提到的西门子、施耐德、3S、Infoteam等公司均是其成员。作为一个国际组织，PLCopen与其成员西门子、施耐德等公司又同是美国OMAC组织的成员，在制定《包装机械自动化导则》工作中发挥了重要作用。实际上，由于PLCopen专注于IEC61131-3语言的推广，主要侧重于软件方面，它在硬件平台、机械结构等方面的设想体现在OPW的《包装机械自动化导则》中。
PLCopen国际组织在其技术规范《运动控制功能块》中制定了一整套标准的运动控制功能块。为了实现标准化，PLCopen分析定义了7种机床状态，机床的运动轴总是处于所定义的一种状态之下，运动命令使轴在这些状态之间相互转换，一根轴的运动命令总是顺序执行的。具体的状态、状态间的转换及功能块定义见图4。
基于IEC61131-3的开放式数控系统
图4 功能块状态行为（注：此图为PLCopen在技术
规范《运动控制功能块》Version1.0中的定义。）
PLCopen定义的7种状态为：1）Stand still保持静止；2）Homing回原点；3）Discrete motion断续运动；4）Continous motion连续运动；5）Synchronized同步运动，这就涉及了多轴运动；6）Stopping停止；7）Error stop故障停止。其中，3）、4）、5）为运动状态。
状态之间的转换定义了功能块功能，共有单轴运动控制功能块MC_MoveAbsolute等10种，多轴运动控制功能块CamIn等5种，另有信息传递功能块MC_ReadStatus等10种，调用这有限的25种功能模块进行编程，就可实现机床的运动控制。
机床设备生产厂家可向3S、Infoteam等专业软件公司购买开发工具与运动控制功能块，选择一种控制系统硬件平台，根据设备的工作原理编制PLC程序，自行定义G代码、编制代码程序，以多重选择语句CASE……OF……调用代码程序的方式实现CNC控制，这在欧洲机床行业较为普遍。
PLCopen在技术规范《运动控制功能块》中为插补运算专设一部分，但是这一部分仍在建设中，至今没有公布任何标准性文件。另外，PLCopen并未在其技术规范中引入G代码，如需G代码控制，仍需用户自行定义编制。但是，PLCopen的某些成员，比如德国3S公司、Beckhoff公司，已经在用IEC61131-3语言实现插补运算与标准G代码控制方面取得了进展，推出了相应的产品。
现以德国3S（Smart Software Solution）公司CoDeSys Version2.3.7.2为例简要介绍。CoDeSys中有一个可选组件Softmotion用于实现标准G代码控制。除了总线、驱动器等硬件的驱动程序，所有组件均用IEC61131-3语言编制，适用于PC平台系统结构。目前能实现包括主轴在内的9轴控制，其中两轴用于非线性插补，其他轴为线性插补。在CNC程序编辑器中能同时以图形与文本的形式编制G代码程序，编程语言遵循DIN66025标准。
为了实现标准CNC代码控制需应用多种功能模块，其中插补模块、转换模块、直接设置点输入模块这三种模块对理解CNC代码控制的实现过程较为关键。插补模块对G代码程序进行处理，把G代码所描述的连续轨迹转变成离散的路径位置点，然后由转换模块把这些位置点分解为每一个轴上的座标点，再由直接设置点输入模块分别控制每一个轴的驱动器，实现目标轨迹。插补模块有两个，SMC_Interpolator和SMC_Interpolator2D，除了后者能实现正、反两方向的插补运算，二者功能相同。目前转换模块有六种，根据机床运动学原理进行分类，分为龙门系统（Portal Systems）、带有刀具偏置的龙门系统（Portal Systems with Tool Offset）、带有静态驱动器的H型龙门系统（H- Portal Systems with Stationary drives）、2关节平面关节机器人系统（2-Jointed Scara-Systems）、3关节平面关节机器人系统（3-Jointed Scara-Systems）、并联运动系统（Parallel Kinematics），每种又分正、反方向转换的模块。直接设置点输入模块通过驱动器制造商提供的驱动器驱动程序通信，实现对驱动器的控制，根据控制原理的不同，可以分为按位置控制、按速度控制、按力矩控制三种。
3 结 论
综上所述，由于基于IEC61131-3的开放式数控系统采用了PLC标准编程语言IEC61131-3语言，具有了高度的开放性，尤其在硬件系统及运动控制功能块方面形成了标准，使得其推广应用前景光明。但是在插补运算方面，尚未形成标准，这将是未来发展所需解决的问题。
我国数控行业可以借鉴国外同行业开发新产品的经验。开放式数控系统的发展方向在软件。目前，可从控制器平台着手，购置芯片等硬件配置控制器，使用专业化软件公司提供的开发工具；然后再以这些开发工具为基础进行二次开发，最终研发出自己的基于IEC61131-3的开放式数控系统开发工具。实际上，国外某些著名控制系统供应商都在这样做，比如施耐德公司2007年推出的最新运动控制产品Lexium PAC，硬件结构属于控制器平台，开发工具即采用了3S公司的CoDeSys；西门子公司Simotion系列运动产品采用的开发工具Scout即是在Infoteam公司的OpenPCS基础上二次开发而来。
来源：http://www.hqew.com/tech/news/351978.html
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