Введение

Международный стандарт IEC 61499, посвященный функциональным блокам для систем измерения и управления технологическими процессами, был впервые опубликован Международной электротехнической комиссией (МЭК) в 2005 году. Спецификация IEC 61499 определяет универсальную модель распределенных систем управления и базируется на стандарте IEC 61131. Концепции IEC 61499 также разъясняются Льюисом и Зойтлем, а также Вяткиным.

Часть 1: Архитектура

IEC 61499-1 определяет архитектуру распределенных систем. В IEC 61499 модель циклического исполнения IEC 61131 заменяется моделью исполнения, управляемой событиями. Модель исполнения, управляемая событиями, позволяет явно задать порядок выполнения функциональных блоков. При необходимости приложения, выполняемые периодически, могут быть реализованы с использованием функционального блока E CYCLE для генерации периодических событий, как описано в Приложении A к IEC 61499-1. IEC 61499 обеспечивает проектирование, ориентированное на приложения, в котором одно или несколько приложений, определенных сетями взаимосвязанных функциональных блоков, создаются для всей системы и впоследствии распределяются по доступным устройствам. Все устройства в системе описываются в модели устройства. Топология системы отражается в системной модели. Распределение приложения описывается в модели отображения. Таким образом, приложения системы могут быть распределены, но при этом поддерживаются совместно. IEC 61499 находится под сильным влиянием Erlang с его моделью "shared nothing" и прозрачностью распределения. Как и функциональные блоки IEC 61131-3, типы функциональных блоков IEC 61499 определяют как интерфейс, так и реализацию. В отличие от IEC 61131-3, интерфейс IEC 61499 содержит входные и выходные события в дополнение к входным и выходным данным. События могут быть связаны с входными и выходными данными посредством ограничений WITH. IEC 61499 определяет несколько типов функциональных блоков, каждый из которых может содержать описание поведения в терминах последовательностей обслуживания:

Функциональный блок интерфейса обслуживания – SIFB: исходный код скрыт, и его функциональность описывается только последовательностями обслуживания. Базовый функциональный блок – BFB: его функциональность описывается с помощью диаграммы управления выполнением (ECC), которая аналогична диаграмме состояний (UML). Каждое состояние может иметь несколько действий. Каждое действие ссылается на один или ноль алгоритмов и одно или ноль событий. Алгоритмы могут быть реализованы в соответствии с соответствующими стандартами. Композитный функциональный блок – CFB: его функциональность определяется сетью функциональных блоков. Интерфейсы адаптера: интерфейс адаптера не является реальным функциональным блоком. Он объединяет несколько событий и соединений данных в рамках одного соединения и предоставляет концепцию интерфейса для разделения спецификации и реализации. Подприложение: его функциональность также определяется как сеть функциональных блоков. В отличие от CFB, подприложения могут быть распределены. Для обеспечения поддержки приложений на устройстве IEC 61499 предоставляет модель управления. Менеджер устройства поддерживает жизненный цикл любого ресурса и управляет взаимодействием с программными инструментами (например, инструментом конфигурации, агентом) посредством команд управления. Благодаря интерфейсу программного инструмента и командам управления можно реализовать онлайн-реконфигурацию приложений IEC 61499.

Часть 2: Требования к программным инструментам

IEC 61499-2 определяет требования к программным средствам для соответствия стандарту IEC 61499. Это включает в себя требования к представлению и переносимости элементов IEC 61499, а также формат DTD для обмена элементами IEC 61499 между различными программными средствами. В настоящее время существует ряд программных средств, соответствующих стандарту IEC 61499, включая коммерческие, с открытым исходным кодом, а также академические и исследовательские разработки. Как правило, требуется исполняющая среда, соответствующая IEC 61499, и среда разработки, соответствующая IEC 61499.

Часть 3: Учебная информация (в 2008 году отменена)

IEC 61499-3 был основан на ранней версии общедоступной спецификации (PAS) стандарта и был отозван в 2008 году. В этой части давались ответы на часто задаваемые вопросы, касающиеся стандарта IEC 61499, и описывалось использование элементов IEC 61499 с примерами для решения типичных задач при разработке систем автоматизации. В частности, в IEC 61499-3 описывалось использование SIFB как блоков функций связи для удаленного доступа к данным реального времени и параметрам функциональных блоков, использование адаптерных интерфейсов для реализации объектно-ориентированных концепций, алгоритмы инициализации в сетях функциональных блоков и реализация ECC для упрощенного управления двигателем гипотетических видеомагнитофонов. Также рассматривалось влияние отображения в отношении блоков функций связи, управление устройствами приложениями управления и их функциональными блоками, а также принцип работы функционального блока менеджера устройств (DEV MGR).

Часть 4: Правила профилей соответствия

IEC 61499-4 описывает правила, которым должна соответствовать система, устройство или программный инструмент для обеспечения соответствия стандарту IEC 61499. Эти правила относятся к взаимодействию, переносимости и конфигурируемости. Два устройства считаются взаимодействующими, если они могут работать совместно для реализации функциональности, определенной в конфигурации системы. Приложения, соответствующие стандарту IEC 61499, должны быть переносимыми, то есть их можно обменивать между программными инструментами различных производителей с учетом требований к программным инструментам, описанных в IEC 61499-2. Устройства любого производителя должны быть конфигурируемы любым программным инструментом, соответствующим стандарту IEC 61499. Помимо этих общих правил, IEC 61499-4 также определяет структуру профилей соответствия. Профиль соответствия описывает, как система соответствует правилам стандарта IEC 61499. Например, конфигурируемость устройства программным инструментом определяется поддерживаемыми командами управления. Формат обмена XML, определяющий переносимость приложений, соответствующих стандарту IEC 61499, определен в части 2 и дополняется профилем соответствия, например, путем указания поддерживаемых расширений имен файлов для обмена элементами программной библиотеки. Взаимодействие между устройствами разных производителей определяется уровнями моделей OSI. Также необходимо учитывать выходные сигналы состояния, IP-адреса, номера портов, а также кодирование данных функциональных блоков, таких как PUBLISH/SUBSCRIBE и CLIENT/SERVER, которые используются для связи между устройствами. HOLOBLOC, Inc. определяет "профиль соответствия IEC 61499 для демонстрации реализуемости", который, например, поддерживается программными инструментами FBDK, 4diac IDE и nxtSTUDIO, соответствующими стандарту IEC 61499.