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Was ist ein Funktionsblockdiagramm?

Alles über FBDs wissen

Was ist ein Funktionsblockdiagramm?

Ein Funktionsblockdiagramm (abgekürzt FBD) ist eine grafische Darstellung eines funktionalen Prozesses mittels Blöcken und Diagrammen, die für einen Leser leichter zu verstehen und zu interpretieren ist. Ein FBD hilft uns, die Funktion zwischen Ausgangsvariablen und Eingangsvariablen über eine Reihe von rudimentären Blöcken und Diagrammen zu bestimmen, die mit Pfeilen, den sogenannten "Verbindungen", verbunden sind.

Funktionsblockdiagramm

Quelle: www.esa.int

Ein Funktionsblockdiagramm kann uns dabei helfen, Beziehungen zwischen einer oder mehreren Variablen (sowohl Eingabe als auch Ausgabe) zu erstellen, um unser Verständnis für die in einem System ausgerichteten funktionalen Prozesse zu ermitteln.

Wo werden Funktionsblockdiagramme verwendet?

Diese Diagramme helfen uns, die Funktionen und Beziehungen zwischen zwei oder mehr Variablen zu verstehen, die in der Softwareentwicklung, der Systemtechnik und der grafischen Programmiersprache weit verbreitet sind. Für Software-Ingenieure und Programmierer ist das FBD ein unverzichtbares Tool, das ihnen hilft, Korrelationen zwischen zwei oder mehr Variablen zu verstehen und zu erstellen, indem sie diese mit einem Verbindungspfeil verbinden.

Funktionsblockdiagramm

Quelle: www.engineersgarage.com

Geschichte und Entwicklung eines FBD

Ein Funktionsblockdiagramm ist auch als Funktionsablaufdiagramm bekannt. Wie der Name schon sagt, handelt es sich um eine schrittweise Darstellung eines Funktionsablaufs, die dazu beiträgt, Arbeitsabläufe zu vereinfachen und besser zu verstehen. Die Idee stammt von Frank Gilbreth aus dem Jahr 1921, dem andere Ingenieure und Wissenschaftler vorausgingen, die ein mehrstufiges Prozessmodell entwickelten, um mehrere Funktionen und die Beziehungen zwischen ihnen zu vereinfachen.

Das letzte Funktionsblockdiagramm entwickelte sich in den 1960er Jahren weiter, bis die NASA eingriff und das Konzept zur Visualisierung und Darstellung der zeitlichen Abfolge von Einheiten in Raumfahrtsystemen nutzte.

FBD

Quelle: www.electronicproducts.com

Heutzutage nimmt das Funktionsblockdiagramm eine vorteilhafte Position ein und wird in verschiedenen Bereichen der Neugestaltung von Geschäftsprozessen, des Geschäftsprozessmanagements, der Computersystemtechnik und der Systemtechnik weithin verwendet.

Grundlagen des Funktionsblockdiagramms

Obwohl ein Funktionsblockdiagramm die Arbeitsabläufe vereinfacht, einen riesigen Prozess in kleinere Einheiten zerlegt und uns hilft, die Beziehung zwischen zwei oder mehr Variablen zu verstehen, kann es dennoch schwierig sein, das Modell zu verstehen und zu interpretieren. Zu Ihrer Information und Unterstützung haben wir hier die Grundlagen eines FBDs aufgeführt.

Alle Funktionen sind in einem Funktionsblock zusammengefasst, der durch einen Kasten dargestellt wird. Ein quadratisches Kästchen ist ein Symbol für eine Funktion, wie unten dargestellt.

Funktionsblock

Quelle: www.plcacademy.com

Ein Funktionsblock kann zwei oder mehr Eingänge und Ausgänge haben. Alle diese Eingänge und Ausgänge können mit anderen Eingängen und Ausgängen des anderen Funktionsblocks verbunden werden, wodurch eine Beziehung zwischen dem Ausgang einer Funktion und dem Eingang einer anderen hergestellt wird, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

Grundlegendes Funktionsblockdiagramm

Funktionsblöcke sind Standard, können aber angepasst werden. Da Sie in Ihrem PLC-Programm denselben Funktionsblock verwenden werden, können Sie einen Funktionsblock, der für eine Funktion spezifisch ist, mehrmals in anderen Instanzen verwenden.

Arten von Funktionsblöcken

Es gibt mehrere Arten von Funktionsblöcken. Wir haben alle Arten mit einer kurzen Beschreibung der einzelnen Blöcke aufgeführt.

Bit Logik Funktionsblöcke

Die Grundlage eines Funktionsblocks ist "Logik" und ist bekanntlich die einfachste Form von Algorithmen. Innerhalb der Logik gibt es zwei verschiedene Gateway-Mechanismen oder Logiken: UND-Logik und ODER-Logik.

UND Logik Operation

Wenn beide Eingaben wahr sind, wird auch die Ausgabe wahr.

UND Logik Operation

ODER Logik Operation

Wenn eine der Eingaben wahr ist, wird auch die Ausgabe wahr.

ODER Logik Operation

Bistabile Funktionsblöcke

Bistabile Funktionsblöcke sind bekanntlich die einfachste Form des Speichers. Es liegt an Ihnen, ob Sie eine Ausgabe zurücksetzen oder setzen möchten. Die Ausgabe lernt und speichert den letzten Punkt der eingestellten Eingabe.

Funktionsblock Setzen/Rücksetzen (dominant setzen)

Setzen/Rücksetzen

Funktionsblock Rücksetzen/Setzen (dominant zurücksetzen)

Rücksetzen/Setzen

Kantenerkennung

Die nächste Art von Funktionsblock ist die Kantenerkennung. Diese Art von Funktionsblock ist sehr nützlich und wird häufig in der PLC-Programmierung und in der Elektronik verwendet. Es erhielt seinen Namen, weil der Eingang eine progressive Kante erkennt und der Ausgang gesetzt wird. Und sie wird erkannt, weil der Ausgang einen Impuls entwickelt, wenn eine positive Kante erkannt wird.

R_TRIG Funktionsblock zur Erkennung steigender Kantensignale

R_TRIG Funktionsblock

F_TRIG Funktionsblock zur Erkennung von fallenden Kantensignalen

F_TRIG Funktionsblock

Timer-Funktionsblöcke

Sie werden auch in der PLC-Technik in großem Umfang eingesetzt. Es gibt drei Arten von Timer-Funktionsblöcken. Zu diesen Typen von Blöcken gehören ein Einschaltverzögerungs-Timer, ein Ausschaltverzögerungs-Timer und ein Impuls-Timer. Sie müssen nur einen Timer verwenden und alle Timer von diesem Timer ableiten.

Impuls-Timer (TP) Funktionsblock

Impuls-Timer (TP)

Einschaltverzögerungstimer (TON) Funktionsblock

Einschaltverzögerungstimer (TON)

Funktionsblock Ausschalt-Verzögerungstimer (TOF)

Ausschalt-Verzögerungstimer (TOF)

Zähler-Funktionsblöcke

Der Funktionsblock Zähler nimmt Eingaben und Ausgaben entgegen und enthält andere Datentypen. Es gibt drei Arten von Zähler-Funktionsblöcken. Zu diesen Typen gehören Aufwärtszähler-, Abwärtszähler- und Aufwärts-Abwärtszählerblöcke.

Funktionsblock Aufwärtszähler (CTU)

Aufwärtszähler (CTU)

Funktionsblock Abwärtszähler (CTD)

Abwärtszähler (CTD)

Funktionsblock Auf-Ab-Zähler (CTUD)

Auf-Ab-Zähler (CTUD)

Wie erstellt man ein Funktionsblockdiagramm?

Die Erstellung eines FBD ist keine leichte Aufgabe. Wir haben jedoch die Tipps und Techniken erwähnt, die Sie bei der Erstellung Ihres FBD verwenden können.

Schritt 01

Für den Anfang können Sie mit Automatisierungen wie dem TIA-Portal oder Codesys spielen. Dann ist es sehr empfehlenswert für Leute, die ihre FBDs von Programmierern erstellen lassen wollen.

Schritt 02

Sie können mit der Programmierung von Funktionsblöcken beginnen, um einfache und leicht zu erstellende PLC-Programme zu erstellen.

Schritt 03

Darüber hinaus können Sie mehrere Standardblöcke für verschiedene Funktionen verwenden, um Ihrem FBD ein einheitliches Aussehen zu verleihen.

Beispiel für ein Funktionsblockdiagramm

Funktionsablauf-Blockdiagramm des Systems

Wie in der Abbildung dargestellt, führt eine zentrale Verarbeitungseinheit Funktionen aus, empfängt Eingaben vom Benutzer und wandelt sie in Ausgaben um, die dem Benutzer über Ausgabegeräte angezeigt werden. Dies ist das Funktionsblockdiagramm eines typischen Prozesses, der in einem Computersystem abläuft. Dies wurde von Computersystemingenieuren mit verschiedenen Arten von Funktionsblöcken veranschaulicht.

Funktionsablauf-Blockdiagramm des Systems

Zusammenfassung des Artikels!

Da ein Funktionsblockdiagramm ein sehr leistungsfähiges Tool ist, das in verschiedenen Bereichen des Computerdesigns, der Systemtechnik und des Geschäftsprozess-Reengineering weit verbreitet ist, kann die Erstellung eines Funktionsblockdiagramms zur Vereinfachung der Prozesse und zum Verständnis der Beziehung zwischen zwei oder mehr als zwei Eingabe- und Ausgabevariablen ein wenig schwierig sein.

Im Internet gibt es verschiedene intelligente Tools, die Ihnen bei der Erstellung Ihres Funktionsblockdiagramms helfen können. Unter den vielen Tools und Softwareprogrammen steht EdrawMax ganz oben auf der Liste, wenn es um das Zeichnen von 2D-Diagrammen geht. Es kann Ihnen helfen, Ihre FBDs mit verschiedenen Funktionsblöcken mit einer einfachen, benutzerfreundlichen Oberfläche zu erstellen. Darüber hinaus verfügt EdrawMax über verschiedene integrierte Tools, mit denen Sie verschiedene Arten von FBDs zeichnen können.

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