Язык fbd: Общие сведения о языке FBD — Документация Beremiz

Одним из наиболее часто используемых языков программирования ПЛК является диаграмма функциональных блоков или FBD. Хотя этот язык редко используется для всей системы, он имеет большой смысл в тех областях, где имеет место непрерывный поток процессов или если есть потребность в сложных последовательностях инструкций, которые могут быть гораздо проще размещены в функциональных блоках, чем в релейной логике; мы увидим пример таких реализаций в этом уроке.

Программирование функциональных блоков — это язык, описанный в стандарте IEC 61131-3. Это визуальный язык программирования, который связывает различные блоки инструкций вместе и позволяет им выполнять процесс, основанный на условной логике.

Преимущество функциональных блок-схем заключается в том, что их очень легко отслеживать и понимать. Как правило, они имитируют определенный процесс, что облегчает понимание тем, кто не имеет опыта программирования ПЛК.

Цель этого руководства — познакомить вас с программированием диаграмм функциональных блоков в RSLogix 5000 и предоставить несколько примеров приложений, иллюстрирующих назначение языка. Наконец, мы рассмотрим процесс создания небольшого приложения функциональной блок-схемы и объясним варианты выбора, лежащие в основе используемых инструкций.

Что такое функциональная блок-схема?

В химической и технологической инженерии поток производственного потока обычно устанавливается в блоках, которые представляют различные области процесса. Такая диаграмма позволяет инженерам просмотреть процесс и понять, какие входные данные поступают в систему, какие преобразования происходят и какие выходные данные выходят из системы.

Подобно блок-схемам химических процессов, функциональные блок-схемы в программировании ПЛК позволяют пользователям создавать систему, которая принимает несколько входных данных и передает их через различные блоки команд и изменяет указанные выходы.

Как упоминалось выше, сложно создать весь процесс на функциональных блок-схемах, поскольку компоновка становится сложной и сложной в управлении. Поэтому этот язык чаще всего сочетается с лестничной логикой или структурированным текстом.

Предварительные условия

• В этом учебном пособии не предполагается, что вам известны функциональные блоки. Однако мы рассмотрим большинство блоков команд за более короткое время, чем в большинстве инструкций лестничной логики. По большей части они работают точно так же, как и их аналоги в лестничной логике; пожалуйста, обратитесь к материалам по лестничной логике.
• Базовое понимание релейной логики
• Studio 5000 v30.11
• ПЛК CompactLogix — 1769-L24ER-QB1B

Основы функциональных блок-схем

Давайте рассмотрим базовый пример функционального блока, чтобы понять основы языка. Команда программирования ADD PLC принимает два операнда, добавляет их и сохраняет результат в выходном регистре. Напомню, вот пример инструкции ADD, запрограммированной в релейной логике:

Инструкция ADD примет значение «Целое число1», добавит его к «Целому2» и сохранит результат (143) в «Выходном регистре». То же самое можно ожидать и от схемы функциональных блоков этой инструкции. Однако расклад другой. Вот та же инструкция, реализованная в FBD:

Хотя результат идентичен, программирование FBD требует для работы дополнительных компонентов.

Блок ADD не позволит пользователю вводить регистры, которые будут привязаны к входам или выходам. Дополнительные структуры, называемые входной ссылкой и выходной ссылкой, должны быть добавлены к реализации. Эти структуры могут ссылаться на целые числа, а в других случаях — на логические или другие типы тегов, как и следовало ожидать в релейной логике. Нарисовав соединения от ссылок к функциональному блоку, пользователь укажет, какие ссылки должны использоваться при вычислении блока ADD.

По мере расширения использования функциональных блоков мы можем создать несколько более сложную комбинацию инструкций, как показано на диаграмме ниже.

На диаграмме выше мы видим один и тот же блок ADD. Однако теперь у нас есть два дополнительных блока: BOR и MUL. Кроме того, мы также можем заметить два тройных соединения, связанных с «Integer2» и «OutputRegister». В диаграммах функциональных блоков пользователь может направлять значения регистров в несколько пунктов назначения.

Примечание: невозможно направить два входных регистра на один вход блока команд. Однако можно направить один выход на два разных входа.

Инструкция BOR представляет собой логическую операцию «логическое ИЛИ». Эта функция берется из функций логических вентилей и оценивается как истина всякий раз, когда любой из входов равен 1 или логический ВЫСОКИЙ.

Примечание: соединения функционального блока BOR и обратно отмечены точками, а соединения на других блоках — сплошными. Кроме того, на каждом входе и выходе этого блока, а также на входе «EnableIN» блока MUL есть точка. Это сделано намеренно; эти соединения представляют логические значения, а сплошные линии представляют целые числа. RSLogix и Studio 5000 не позволят пользователю направлять неверные типы данных в инструкции и из них.

Инструкции на диаграмме пользовательского функционального блока

Как упоминалось выше, большинство инструкций, которые вы увидите в релейной логике, также будут доступны на диаграммах функциональных блоков. В дополнение к стандартным блокам Allen Bradley пользователь может создать свои собственные инкапсуляции кода, которые затем будут использоваться в FBD. Эта практика используется всякий раз, когда приложение требует использования аналогичных элементов, а реализация пользовательского функционального блока сэкономит время на этапе программирования и ввода в эксплуатацию. Кроме того, это позволяет программисту стандартизировать функцию и отправлять одно обновление во все экземпляры реализации одного и того же функционального блока.

Схема функциональных блоков Инструкции по программированию

В релейной логике у нас было различие между условными и исполнительными блоками. Проще говоря, условия, расположенные в левой части ступени, должны быть истинными, чтобы исполнительные блоки могли внести указанные в них изменения. В диаграммах функциональных блоков эта парадигма неочевидна, поскольку пользователь может создавать сложные макеты, и блоки переплетаются. Однако блоки по-прежнему можно рассматривать как условные или исполняемые. На приведенной выше диаграмме инструкция BOR использовалась для оценки состояния четырех входов, а инструкция MUL использовалась для изменения выходного регистра на основе значений входов.

Инструкции по манипулированию логическими битами

Манипуляции с логическими битами включают проверку условий входных битов и установку выходных данных на основе логики, определенной в инструкции. Это действие выполняется с помощью инструкций XIC, XIO в паре с ответвлениями цепочки. В схемах функциональных блоков для этого требуется использование инструкций BAND, BOR, BXOR и BNOT. Давайте подробно рассмотрим каждый из них и обсудим возможные области применения каждого из них.

Техническое примечание. Расширенные настройки FBD в RSLogix 5000

Каждая инструкция функциональной блок-схемы имеет набор параметров, которые могут изменять структуру инструкции, добавлять и/или убирать определенные функции.

Чтобы получить доступ к меню настроек функционального блока в RSLogix 5000, щелкните поле «…» в верхнем левом углу функции.

После открытия пользователю будет представлен список настроек, их описание, а также возможность включить/выключить настройку или установить для нее определенное значение. Обратите внимание, что программатор ПЛК может просматривать, но не редактировать настройки в рабочем режиме. Лист должен быть помещен в режим редактирования, чтобы можно было вносить изменения.

На приведенном выше снимке экрана показано меню настроек для инструкции BAND, показанной выше. Вход «EnableIn» выбран для отображения «скрытой» настройки по умолчанию, которую можно использовать для включения или отключения инструкции на основе определенного значения тега. Другими словами, если для строки «EnableIn» установлен флажок «vis», бит «EnableIn» появится в инструкции и разрешит динамическую привязку логического значения. По умолчанию это значение равно 1, чтобы всегда выполнять инструкцию.

Функциональная блок-схема BAND Инструкция

Инструкция BAND принимает фиксированное количество входных данных, обрабатывает их все с помощью логического оператора И и устанавливает выходной бит в 0 или 1 в зависимости от состояния входных данных.

Оператор И обычно используется в булевой логике, компьютерных компараторах и электронных схемах.

Команда BAND конфигурируется для приема от одного до восьми (8) входных данных, которые будут обрабатываться в один выходной бит. В приведенной ниже таблице показаны результаты обработки двух входных данных (LocalBOOL[1] и LocalBOOL[2]) в выходные данные LocalBOOL[0] 9.0003

Инструкция будет вести себя точно так же. Он возьмет два входа и обработает их на выходе в соответствии с логикой, описанной выше. Вот четыре состояния входов и соответствующий выход.

Важное примечание: Как упоминалось выше, можно получить доступ к настройкам инструкций и настроить BAND для приема до 8 различных входов. Это позволяет пользователю использовать одну инструкцию для одновременной оценки нескольких входных данных. Если есть необходимость оценить дополнительные входные данные, несколько инструкций могут быть объединены в цепочку.

Общий вариант использования инструкции BAND

Оператор BAND может использоваться для проверки определенных условий запуска части оборудования. Представьте, что у упаковщика есть несколько дверей с предохранительными выключателями. Несмотря на то, что для фиксации реле требуется цепь с безопасным уровнем защиты, программатор ПЛК будет использовать BAND, чтобы убедиться, что все дверцы закрыты, прежде чем устанавливать бит «Ready_To_Run». Другими словами, перед запуском машины должны быть соблюдены передняя защитная дверь, И задняя защитная дверь, И предохранительные устройства привода, И другие условия. После установки этого бита оператор может подать команду Пуск с помощью кнопки или ЧМИ.

Инструкция на функциональной блок-схеме BOR

Инструкция BOR или логическое ИЛИ служит той же цели, что и инструкция BAND. Однако BOR будет оценивать входные данные на основе логического оператора ИЛИ. В этом случае, если на каком-либо из входов установлена ​​логическая «1», выход будет установлен на «1». Вот таблица истинности, которая используется для оценки состояния выхода:

Инструкция BOR принимает то же количество входных данных, что и BAND. Вот реализация на диаграммах функциональных блоков в RSLogix 5000.

Общий случай использования инструкции BOR

Инструкция BOR используется в случаях, когда любой активный вход должен вызвать условие. Давайте посмотрим на то же приложение, что и выше: упаковщик ящиков. Упаковщик ящиков переведен в режим «Работа» и занимается упаковкой ящиков. Пока он делает дело, возникает ошибка. Ожидаемое действие — остановка машины. В этом случае ожидаемая логика заключается в том, что подпрограмма будет отслеживать возникновение ЛЮБОЙ неисправности. Если дверь открыта, ИЛИ если коробка отсутствует, ИЛИ если давление низкое, ИЛИ возникает любое другое ненормальное состояние, машина выходит из строя, останавливается и отображается соответствующий аварийный сигнал.

Инструкция функционального блока BXOR

BXOR или логическая инструкция исключающее ИЛИ принимает два входа и устанавливает выход на основе набора условий. Эта логическая инструкция будет оцениваться как ИСТИНА, когда входы имеют разные значения. Другими словами, вы можете ожидать от этой инструкции следующую операцию или таблицу истинности:

Важно отметить, что в отличие от предыдущих инструкций, инструкция XOR принимает не более двух входных данных. Причиной этого является базовое условие этой инструкции: возвращать истину всякий раз, когда два входа имеют разные значения. Здравый смысл подсказывает, что независимо от того, что вы установите для трех или более входов, всегда будет одно и то же значение в двоичном формате. Другими словами, с помощью этой инструкции вы можете сравнивать только два входа. Вот как выглядит меню настроек:

Вот реализация этой инструкции в Studio 5000, а также ответ вывода на основе изменений входных значений:

Общий вариант использования инструкции BXOR

Согласно приведенной выше таблице истинности, BXOR даст Информация программатора ПЛК, когда один вход активен, а другой нет. Это важно в приложениях, использующих дифференциальную обратную связь. Например, рассмотрим технологический клапан с датчиками, которые считывают открытое и закрытое положение. Когда клапан находится в положении ОТКРЫТО, датчик 1 должен показывать «ВЫСОКИЙ», а датчик 2 должен показывать «НИЗКИЙ». В противоположной уставке датчик 1 должен показывать «НИЗКИЙ», а датчик 2 должен показывать «ВЫСОКИЙ». В случае, когда оба датчика показывают «ВЫСОКИЙ» или «НИЗКИЙ», клапан находится в неизвестном, неисправном состоянии. Инструкцию BXOR можно использовать для обнаружения такого состояния и выдачи аварийного сигнала.

Примечание. В приведенном выше приложении программист ПЛК должен использовать таймер TON, чтобы убедиться, что клапану было дано достаточно времени для перехода между двумя состояниями. В противном случае программа ПЛК может выйти из строя сразу во время перехода.

Инструкция функциональной блок-схемы BNOT

Инструкция функциональной блок-схемы BNOT принимает ввод и изменяет его на противоположное значение. Если вход «ВЫСОКИЙ», выход будет установлен в «НИЗКИЙ». Точно так же, если вход «НИЗКИЙ», выход будет установлен в «ВЫСОКИЙ».

В Studio 5000 инструкция может быть реализована следующим образом:

Общий вариант использования инструкции BNOT

Инструкция BNOT может быть реализована в релейной логике посредством использования цепочки XIO и OTE. Оценивая состояние определенного бита и устанавливая его в противоположное значение, программист может создать сценарий двойных условий. Например, когда бит «MachineRunning» установлен в 1, машина фактически работает. Программист ПЛК может выбрать постоянное использование XIO бита MachineRunning для проверки того, что он НЕ работает. Однако это невозможно при программировании схемы функциональных блоков. Программист должен будет создать инструкцию BNOT и установить для тега «MachineStopped» значение, противоположное значению MachineRunning.

Инструкции математической функциональной блок-схемы

При программировании функциональной блок-схемы очень легко реализовать математические инструкции без использования промежуточного регистра. Другими словами, большая часть аналогового масштабирования, сложных математических расчетов и проверки процессов должна выполняться на функциональных блок-схемах.

В релейной логике программист ПЛК, которому необходимо умножить два значения и вычесть результат из другого значения, должен создать два шага и регистр, в котором будет сохраняться это значение. В функциональных блок-схемах можно реализовать следующую схему для расчета преобразования температуры между градусами Фаренгейта и градусами Цельсия:

Обратите внимание, что цепочка функциональных диаграмм блогов может работать без необходимости сохранять выходные значения каждого блока. Программист может связать эти блоки один за другим и привязать выходные данные к следующему блоку. С помощью той же операции программист может выбрать отправку значений в градусах Цельсия и Фаренгейта на ЧМИ. На диаграммах функциональных блоков это можно сделать, нарисовав соединения с соответствующими блоками. Вот модифицированная схема инструкции выше:

В этом случае назначение тегов HMI выполняется одновременно с использованием регистров в инструкциях функциональных блоков.