功能块图(FBD)是一种基于图形化编程的方法,使用类似于布尔代数的图形逻辑符号来表示控制逻辑,其创建和编辑方法主要包括明确核心元素、遵循编程规则、掌握功能块类型与操作、利用工具辅助开发等,以下是详细介绍:
一、明确FBD的核心元素
功能块(Function Blocks):代表特定的功能或操作,例如逻辑运算(AND、OR、NOT)、定时器(TON、TOF)、计数器(CTU、CTD)、数学运算(ADD、SUB、MUL)、比较运算(GT、EQ、LE)等。每个功能块有输入参数(接收外部信号或数据)、输出参数(输出运算结果)以及内部逻辑(某些功能块如定时器具有内部状态机)。
变量(Variables):用于存储输入、输出或中间结果,类型包括布尔(BOOL)、整数(INT、DINT)、浮点数(REAL)、时间(TIME)等。变量可以是全局变量、局部变量或临时变量。
连接线(Lines):表示信号或数据的流向,连接功能块的输出到另一个功能块的输入,类似于电路中的导线。
网络(Network):FBD程序由多个网络组成,每个网络是一个独立的逻辑单元,类似梯形图中的一个逻辑段。网络按顺序从左到右、从上到下执行。
二、遵循FBD的编程规则
功能块排列:功能块从左到右排列,信号流从输入流向输出。输入通常位于功能块左侧,输出位于右侧。
程序执行顺序:程序按网络编号从上到下执行。同一网络内,逻辑从左到右计算。
避免循环依赖:确保功能块之间的连接不形成循环,否则可能导致程序无法正确执行。
三、掌握FBD的功能块类型与操作
逻辑运算块:如AND(与)、OR(或)、NOT(非)等,用于实现基本的逻辑运算。
数学运算块:如ADD(加)、SUB(减)、MUL(乘)、DIV(除)等,用于实现数学运算。
定时器与计数器:
定时器:TON(接通延时)在输入为真后延迟一段时间输出;TOF(断开延时)在输入断开后延迟一段时间改变输出;TP(脉冲定时器)生成固定时间宽度的脉冲。
计数器:CTU(增计数)每次触发计数加1;CTD(减计数)每次触发计数减1;CTUD(增减计数)可增可减。
比较运算块:如GT(大于)、GE(大于等于)、EQ(等于)、NE(不等于)、LT(小于)、LE(小于等于)等,用于比较两个值并输出布尔结果。
特殊功能块:如PID控制器、信号处理块(如滤波器)、通信块(如Modbus)等,用于实现特定的控制功能。
四、利用工具辅助FBD的开发
选择编程环境:安装支持FBD编程的PLC编程软件,如Siemens的TIA Portal、Rockwell Automation的Studio 5000 Logix Designer等。这些软件不仅支持FBD,还兼容其他IEC 61131-3标准支持的编程语言。
创建与编辑FBD程序:
添加功能块:在编程环境中选择所需的功能块,并将其放置在程序编辑区域。
设置功能块属性:为功能块设置输入参数、输出参数以及其他相关属性。
连接功能块:使用连接线将功能块的输出连接到另一个功能块的输入,以构建完整的控制逻辑。
添加变量与注释:在程序中添加必要的变量和注释,以提高程序的可读性和可维护性。
调试与测试:
使用模拟器:大多数PLC编程软件都内置了模拟器,可以模拟PLC的硬件环境,方便进行程序调试。
设置断点与监视变量:在程序中设置断点,并监视关键变量的值,以便及时发现和解决问题。
优化程序性能:根据调试结果对程序进行优化,提高程序的执行效率和稳定性。