Язык ПЛК FBD — функциональные блок-схемы

FBD (Function Block Diagram, функциональные блок-схемы) — один из пяти языков программирования ПЛК по международному стандарту IEC 61131-3. Программа представляется как схема из блоков с входами и выходами, соединённых линиями (сигналами).

Как выглядит FBD

Блоки изображаются прямоугольниками с подписями (AND, OR, TON, PID, SR, CTU и т.д.). Входы — слева, выходы — справа. Линии связи передают сигналы (BOOL, INT, REAL) от выхода одного блока ко входу другого. Выполнение — слева направо, сверху вниз в пределах одной «цепи».

Что хорошо делается на FBD

• Аналоговое регулирование — PID, фильтрация, масштабирование
• Логика «И-ИЛИ» — простые булевы цепи с AND, OR, NOT, XOR
• Таймеры и счётчики — TON, TOF, TP, CTU, CTD по IEC
• Триггеры и защёлки — SR, RS, R_TRIG, F_TRIG
• Готовые функциональные блоки (Function Blocks) — библиотечные и пользовательские
• Структурированные алгоритмы — вызов FB с инкапсуляцией состояния

Что хуже делается

• Длинные последовательности шагов — лучше SFC
• Циклы, таблицы, сложные вычисления — лучше ST
• Прямая работа с массивами и структурами — громоздко на FBD

Отличия от LD (Ladder)

• LD — релейная логика, привычна электрикам, два «рельса» питания
• FBD — функциональная схема, привычна электронщикам, строится как эл. схема
• FBD естественнее для аналога (PID, фильтры), LD естественнее для дискретной релейной логики
• Многие ПЛК-среды (CODESYS, TIA Portal) позволяют смешивать LD и FBD в одной программе

Поддержка средами разработки

• CODESYS — полная поддержка FBD, редактор с автораскладкой
• Siemens TIA Portal — FBD для S7-1200/1500 (ограничения на некоторые инструкции)
• Beckhoff TwinCAT — полный FBD через CODESYS-ядро
• Rockwell Studio 5000 — FBD как один из языков в проекте
• ОВЕН CODESYS 3.5 — для ПЛК100-210, Mx210

Пример на FBD

Регулирование температуры калорифера:

• Блок SUB: setpoint − measured = error
• Блок PID: error → control
• Блок LIMIT: ограничение 0..100%
• Блок SCALE: 0..100% → 0..10 В на DAC

Весь алгоритм умещается в 4 блока на одной схеме и читается за секунды.

Применение

• Автоматика ИТП, ЦТП, ПВУ — FBD естественен для PID-регулирования температур
• Автоматика технологических процессов — котельные, насосные
• Автоматика холодильных установок, тепловых насосов
• Любые задачи где важна наглядность аналоговых цепей

Для сложной машинной логики (пресса, манипуляторы) чаще используют SFC + ST.