IEC61499 規格

産業プロセス計測および制御システムの機能ブロックを扱う国際規格IEC 61499 は、2005 年に国際電気標準会議(IEC) によって最初に発行されました。IEC 61499 の仕様は、分散制御システムの汎用モデルを定義しており、 IEC 61131規格に基づいています。IEC 61499 の概念は、Lewis と Zoitl ^[1]および Vyatkin ^[2]によっても説明されています。

IEC 61499-1 は分散システムのアーキテクチャを定義します。IEC 61499 では、IEC 61131 の周期的実行モデルがイベント駆動型実行モデルに置き換えられています。イベント駆動型実行モデルでは、機能ブロックの実行順序を明示的に指定できます。必要に応じて、IEC 61499-1 の付録 A に記載されているように、定期的なイベントを生成する E_CYCLE 機能ブロックを使用して、定期的に実行されるアプリケーションを実装できます。

IEC 61499 は、相互接続された機能ブロックのネットワークによって定義される 1 つ以上のアプリケーションをシステム全体に対して作成し、その後利用可能なデバイスに配布するアプリケーション中心の設計を可能にします。システム内のすべてのデバイスは、デバイス モデル内で記述されます。システムのトポロジは、システム モデルによって反映されます。アプリケーションの配布は、マッピング モデル内で記述されます。したがって、システムのアプリケーションは配布可能ですが、一緒に維持されます。IEC 61499 は、シェアード ナッシング モデルと配布の透明性を備えた Erlangの影響を強く受けています。

IEC 61131-3 機能ブロックと同様に、IEC 61499 機能ブロック タイプはインターフェイスと実装の両方を指定します。IEC 61131-3 とは対照的に、IEC 61499 インターフェイスには、データ入力と出力に加えて、イベント入力と出力が含まれます。イベントは、 WITH 制約によってデータ入力と出力に関連付けることができます。IEC 61499 では、いくつかの機能ブロック タイプが定義されており、そのすべてにサービス シーケンスに関する動作記述を含めることができます。

• サービス インターフェイス機能ブロック (SIFB): ソース コードは非表示になっており、その機能はサービス シーケンスによってのみ記述されます。
• 基本機能ブロック - BFB: その機能は、状態図 (UML)に似た実行制御チャート (ECC) に基づいて記述されます。各状態には複数のアクションを含めることができます。各アクションは、1 つまたは 0 つのアルゴリズムと 1 つまたは 0 つのイベントを参照します。アルゴリズムは、準拠する標準で定義されているとおりに実装できます。
• 複合機能ブロック - CFB: その機能は機能ブロック ネットワークによって定義されます。
• アダプタ インターフェイス: アダプタ インターフェイスは実際の機能ブロックではありません。 複数のイベントとデータ接続を 1 つの接続内に組み合わせ、仕様と実装を分離するインターフェイス コンセプトを提供します。
• サブアプリケーション: その機能も機能ブロック ネットワークとして定義されます。CFB とは異なり、サブアプリケーションは分散できます。

デバイス上のアプリケーションを維持するために、IEC 61499は管理モデルを提供します。デバイスマネージャは、あらゆるリソースのライフサイクルを維持し、管理コマンドを介してソフトウェアツール（構成ツール、エージェントなど）との通信を管理します。ソフトウェアツールと管理コマンドのインターフェースを通じて、IEC 61499アプリケーションのオンライン再構成を実現できます。^[3]

IEC 61499-2 は、IEC 61499 に準拠するためのソフトウェア ツールの要件を定義します。これには、IEC 61499 要素の表現と移植性、および異なるソフトウェア ツール間で IEC 61499 要素を交換するためのDTD形式の要件が含まれます。すでにいくつかの IEC 61499 準拠のソフトウェア ツールが利用可能です。 ^[4]これらの中には、商用ソフトウェア ツール、オープンソース ソフトウェア ツール、学術研究開発が含まれます。通常、IEC 61499 準拠のランタイム環境と IEC 61499 準拠の開発環境が必要です。

IEC 61499-3 は、この規格の初期の公開仕様 (PAS) バージョンに関連しており、2008 年に廃止されました。この部分では、 IEC 61499 規格に関連するFAQに回答し、自動化システムのエンジニアリング中によくある課題を解決するための例を挙げて IEC 61499 要素の使用について説明しました。

その他の例として、IEC 61499-3 では、機能ブロックのリアルタイム データとパラメータへのリモート アクセス用の通信機能ブロックとしての SIFB の使用、オブジェクト指向の概念を実装するためのアダプタ インターフェイスの使用、機能ブロック ネットワークの初期化アルゴリズム、仮想VCRの簡素化されたモーター制御用の ECC の実装について説明しました。さらに、通信機能ブロックに関するマッピングの影響、管理アプリケーションとその機能ブロックによるデバイス管理、およびデバイス マネージャ機能ブロック (DEV_MGR) の原理についても説明しました。

IEC 61499-4 は、システム、デバイス、またはソフトウェア ツールが IEC 61499 に準拠するために従わなければならない規則を説明しています。これらの規則は、相互運用性、移植性、および構成に関連しています。2 つのデバイスが相互運用可能であるとは、システム構成で指定された機能を提供するために連携して動作できる場合です。IEC 61499 に準拠するアプリケーションは移植可能である必要があります。つまり、IEC 61499-2 に記載されているソフトウェア ツールの要件を考慮して、異なるベンダーのソフトウェア ツール間で交換できる必要があります。どのベンダーのデバイスも、 IEC 61499 準拠のソフトウェア ツールによって構成可能である必要があります。

これらの一般的なルールに加えて、IEC 61499-4 はコンプライアンス プロファイルの構造も定義しています。コンプライアンス プロファイルは、システムが IEC 61499 標準のルールにどのように準拠しているかを説明します。たとえば、ソフトウェア ツールによるデバイスの構成可能性は、サポートされている管理コマンドによって決まります。IEC 61499 準拠アプリケーションの移植性を決定する XML 交換形式は、パート 2 内で定義され、コンプライアンス プロファイルによって完了します。たとえば、ソフトウェア ライブラリ要素の交換用にサポートされているファイル名拡張子を宣言することによって完了します。

異なるベンダーのデバイス間の相互運用性は、OSIモデルのレイヤーによって定義されます。また、デバイス間の通信に使用される、ステータス出力、IPアドレス、ポート番号、PUBLISH/SUBSCRIBEやCLIENT/SERVERなどの機能ブロックのデータエンコーディングも考慮する必要があります。HOLOBLOC, Inc.は、「実現可能性のデモンストレーションのためのIEC 61499準拠プロファイル」^{[5]を定義しており、これは、たとえば、IEC 61499準拠のソフトウェアツールFBDK、 [6]、} 4diac IDE、^[7] 、nxtSTUDIOによってサポートされています。^[8]

• IEC 61499 機能ブロック – パート 1: アーキテクチャ、エディション 2.0、2016 年 12 月 31 日にオリジナルからアーカイブ、2015 年10 月 12 日に取得
• IEC 61499 機能ブロック – パート 2: ソフトウェア ツール要件、第 2.0 版、2016 年 12 月 31 日にオリジナルからアーカイブ、2015 年10 月 12 日に取得
• IEC 61499 機能ブロック – パート 3: チュートリアル情報、エディション 1.0
• IEC 61499 機能ブロック – パート 4: コンプライアンス プロファイルの規則、第 2.0 版、2016 年 12 月 31 日にオリジナルからアーカイブ、 2015 年10 月 12 日に取得

• 国際電気標準会議における「IEC 61499」
• シュナイダーエレクトリック - IEC 61499 が産業オートメーションを解放する 5 つの方法