1.2 IEC 61499标准的由来及简介

在2005年，国际电工委员会发布了利用功能块（Function Block）软件模型描述分布式工业过程测量和控制系统（Industrial Process Measurement and Control System, IPMCS）行为的IEC 61499国际标准。该标准共分成4个部分：IEC 61499-1结构、IEC 61499-2软件工具需求、IEC 61499-3指导信息（后于2008年撤回）以及IEC 61499-4一致性行规指南。经过7年的实践与验证，IEC/SC 65B/WG15标准工作组对第一版标准中的内容进行澄清与修订，并于2012年发布IEC 61499标准的第二版。新版IEC 61499标准共分为3个部分，其中：

● IEC 61499-1定义了标准化的分布式模型构架，涵盖底层功能块模型与接口的定义，以及支持分布式自动化应用所需的一整套资源模型、设备模型、系统配置模型、部署模型和管理模型。

● IEC 61499-2对IEC 61499应用开发软件所需具备的各项功能进行规范，包括基于XML的文件交换格式、功能块网络（Function Block Network）的图形化方法等细则。

● IEC 61499-4为不同厂商的IEC 61499系统、设备以及软件工具定义相关兼容性规则。

在我国，TC 124标准工作组于2015年完成IEC 61499标准的采标后，将其以GB/T 19769系列作为国标发布。目前，IEC 61499标准制定工作组正在对标准做进一步的改进，将于未来两年推出第三版。

如图1-2所示，基于IEC 61499标准的架构提供了分布式工业自动化系统的模块化设计和开发解决方案，旨在支撑分布式应用程序的高复用性、可移植性、可重构性以及互操作性四大特征。

图1-2 IEC 61499标准四大特征

在高复用性方面，IEC 61499标准的核心是以事件驱动的功能块。每个功能块内可以封装不同编程语言编写的控制逻辑、图形化人机界面以及数据采集分析等功能，这些语言可以是梯形图、结构文本等IEC 61131-3标准编程语言，也可以是C++、Java、Python等高级编程语言。这些功能块可以通过事件以及数据连接构建起完整的功能块网络，并可以部署到包括嵌入式设备、传感器、控制器、电机、触摸屏和工业电脑等各种设备上。统一的接口设计、不受限的编程语言等特性使得IEC 61499功能块拥有较高的复用性。在可移植性方面，IEC 61499-2标准定义了完整的XML文件格式，这使得所有遵从IEC 61499标准的软件工具所开发的功能块都可以相互兼容，这消除了开源软件与商业软件之间的移植壁垒，让不同平台的IEC 61499设备都可以使用任意IEC 61499集成开发环境所创建的应用。在可重构性方面，IEC 61499标准制定了完整的管理模型以及基于XML的管理命令，可以对任意功能块类型与实例、事件与数据连接等元素进行动态创建、删除与修改。基于此机制，支持IEC 61499标准的运行时环境可以在不影响系统正常运行的前提下动态重构代码，使得软件功能的即插即用与任务的动态分配成为可能。最后在互操作性上，IEC 61499标准的部署模型将每个功能块实例映射到不同的设备资源上，实现分布式一键部署。多个设备间通过事件发布与订阅机制进行实时信息交互，从而让来自不同厂商的产品也能相互协同完成分布式任务。

IEC 61499标准带来的高复用性、可移植性、可重构性与互操作性在满足分布式工业控制系统的核心需求的同时，也极大地提升了分布式系统的设计、开发、部署与测试的效率，进而大幅度降低了软件的开发成本。