随着工业化的快速发展,视觉技术越来越多的与PLC一起应用到工业生产中。目前IEC 61131-3标准和PLC OPen国际标准只对逻辑控制编程和运动控制编程进行了规范,但没有制定PLC的视觉编程规范,主流的PLC编程平台中也还未支持视觉开发,这严重阻碍了PLC的发展。FBD是PLC常用的编程语言之一,因此设计开发视觉FBD编程平台将能够解决目前面临的难题。视觉FBD编程平台可以使用户快速定制与PLC结合在一起的视觉应用,而设计开发视觉FBD编程平台的关键是对其进行形式化描述。本课题研究的内容主要是:1).在充分研究IEC 61131-3标准的基础上,结合视觉算法的特点,形式化地定义了视觉功能块模型,对视觉功能块的接口进行了规范定义;2).分析功能块执行时的特点,提出了视觉功能块间的关系模型,进而设计了视觉FBD编程模型;3).设计了视觉FBD的AOV数据流模型用于描述视觉FBD程序的执行过程,并提出了视觉FBD网络向AOV网的转换规则;4).为避免用户在使用视觉FBD编程时出现语义错误,设计了适合视觉FBD编程的图文法,并通过规约算法来判定用户程序的合法性。基于提出的形式化描述方法设计实现了视觉FBD软件平台,对提出的设计模型进行了验证,最后通过工件识别实例验证了设计模型是有效可行的,可以为PLC设备提供强大的视觉处理开发。