Язык функциональных блоковых диаграмм (FBD) и его применение
Одним из популярных языков программирования ПЛК — программируемых логических контроллеров, является графический язык функциональных блоковых диаграмм FBD — Function Block Diagram. Этот язык, наряду с другими языками стандарта МЭК 61131-3, такими как например язык лестничной логики (LD), использует в своей архитектуре подобие электронной схемы.
Написанная на данном языке программа для контроллера состоит из некого списка цепей, которые одна за другой выполняются сверху — вниз. Кроме того, здесь имеется возможность присвоения отдельным цепям меток, в этом случае станет доступно использование инструкций перехода на метку, дабы изменять последовательность исполнения цепей, и создавать условия и циклы.
Таким образом, программа, написанная на графическом языке FBD, представляет собой набор связанных друг с другом функциональных блоков, выходы и входы которых соединены линиями связи. Линии связи отражают определенные программные переменные, через которые происходит обмен данными от блока — к блоку.
Отдельный блок несет на себе конкретную функцию (логическое «и», «не», счетчик и т. д.), при этом один блок может иметь несколько выходов и входов. Изначально значения переменных задаются константами или со специальных входов, а выходы их связываются дальше с другими переменными программы или с выходами ПЛК.
На рисунке приведен пример программы, написанной на языке функциональных блоковых диаграмм FBD. Как видите, такое изображение программы очень наглядно отражает алгоритм, что и делает данный язык довольно простым и удобным для разработки ПО для ПЛК.
В процессе программирования на языке FBD применяются как стандартные блоки из библиотек, так и блоки, сами написанные на FBD или на иных языках стандарта МЭК 61131-3. Блок представляет собой элемент программы, своего рода подпрограмму, функциональный блок или функцию (логическое «НЕ», «ИЛИ», «И», таймер, счетчик, триггер, математическая операция, обработка аналогового сигнала и т. д.).
Из таких блоков графически составляются выражения, образующие цепи: к выходу одного блока присоединяется следующий блок, далее — еще блок, и так образуются цепи. По ходу цепи порядок выполнения блоков соответствует порядку их соединения, а результат выполнения цепи либо подается на выход ПЛК, либо записывается в какую-то внутреннюю переменную.
Рассмотрим кусочек программы, написанной на языке FBD: В умножить на 4, затем поделить на А, и записать результат в переменную result. В псевдокоде это будет выглядеть так: result := B*4/A. Возможно также добавление к блокам специальных управляющих входов EN и выходов ENO, для управления вызовами отдельных блоков: логический ноль, поданный на вход EN, запретит вызов данного блока, а выход ENO в случае ошибки сообщит о ней, и прервет тем самым выполнение цепи до конца.
Как видите, язык FBD до крайности нагляден, удобен, и потому прост в освоении даже специалистами — прикладниками, не имеющими специальной подготовки по информатике. Код выполняется последовательно, структура команд внутри кода проста, поэтому программа транслируется очень быстро и задача выполняется надежно. Используя FBD, можно решать очень сложные задачи на ПЛК.
Есть различные модификации языка программирования FBD, отличающиеся наличием тех или иных ограничений или расширений.
Например, существует разновидность FBC, допускающая применение только чистых функций с одним выходом без промежуточных переменных — модификация для функционального программирования.
Или модификация CFC (Continuous Function Chart), позволяющая установить порядок выполнения диаграмм не просто последовательной цепочкой, а по усмотрению разработчика ПО. С CFC разработчик получает больше свободы, хотя код получается более длинным.
Пример языка FBD в STEP 7:
Язык функциональных блок-схем FBD, использующий графический стиль потока данных, является наиболее широко используемым языком программирования ПЛК.
Ниже показан результат опроса в группе Программируемые контроллеры. Вопрос звучал следующим образом: «Какие языки программирования ПЛК вы используете чаще всего?». При ответе на вопрос допускалась возможность множественного выбора.
По результатам опроса язык FBD напбрал 52,14%, а его разновидность СFC — 10,71%, в сумме два языка набрали 62,85%, что значительно больше, чем другие языки программирования ПЛК. У ближайшего конкурента языка LD — 35%.
Преимущество языка FBD перед языком релейных диаграмм LD возрастает с увеличением сложности алгоритма управления. Алгоритм управления написанный в FBD, позволяет легче, чем в LD, отслеживать изменения в программе и искать возможные ошибки во время отладки.
В целом, принципы работы обоих языков очень похожи. Своей популярностью они обязаны прозрачности обозначений, благодаря которой код относительно небольших программ можно быстро понять, даже без особых знаний программирования.
Языки программирования ПЛК и программная платформа автоматизации CoDeSys
Пример модернизации электрической схемы насосной станции с двумя насосами на схему с управлением от ПЛК
Пример модернизации электрической схемы грузового подъемника с использованием программируемого контроллера (ПЛК)
Курс по программированию контроллеров:
Практический курс ПЛК Овен и разработка АСУ ТП в Codesys
Андрей Повный
Structured Text
Представляем книгу по Structured Text (ST) МЭК 61131-3. Автор — Сергей Романов
Книга «Изучаем Structured Text МЭК 61131-3»: Ссылка на книгу
Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Устройства автоматики, Программируемые логические контроллеры
|
Войти в систему
|