Diagrama de Bloques de Función (FBD)

Acerca de los diagramas de bloques de función

El Diagrama de Bloques de Función (FBD) es uno de los cinco lenguajes de programación PLC definidos por IEC 61131-3:2013 — el estándar internacional para la automatización industrial. Es el segundo lenguaje PLC más utilizado en código de producción (después del ladder), y la elección natural cuando un fragmento de programa es más fácil de leer como flujo de datos que como relés de carril de potencia y escalón. Lógica AND/OR, temporizadores (TON/TOF/TP), contadores (CTU/CTD), comparación (EQ/NE/GT/GE/LT/LE), matemáticas (ADD/SUB/MUL/DIV/MOVE), detectores de flancos (R_TRIG/F_TRIG), biestables (SR/RS) — todo renderizado como cajas de puertos con nombre conectadas de izquierda a derecha.

Schematex sigue las convenciones visuales de IEC 61131-3 §6.4 con los símbolos distintivos de IEC 60617-12 (& para AND, ≥1 para OR, =1 para XOR, 1 para NOT/BUF). Los cables se colorean según el tipo de dato (BOOL negro, INT azul, REAL naranja, TIME magenta) siguiendo la convención de facto de TIA Portal. Lenguaje hermano de ladder (§6.3, basado en escalones) y sfc (§6.5, basado en secuencias); juntos forman la mitad visual de IEC 61131-3.

1. Tu primera red FBD

La red FBD más pequeña y útil: un bloque, dos entradas, una salida.

fbd
network 0:
  Out = AND(A, B)

A y B se declaran automáticamente como entradas BOOL (terminales del lado izquierdo), y Out se conecta automáticamente al puerto OUT del bloque AND (terminal del lado derecho). El bloque se sitúa entre ellos con stubs y etiquetas de puertos.

2. Variables

Declara las variables antes de cualquier red. Cada variable tiene un nombre, un tipo de dato IEC y un valor inicial opcional.

fbd "Tank Control"

var StartBtn: bool
var TankLevel: real
var SetPoint: real = 80.0
var DwellTimer: timer
var Pulse: counter

Tipos admitidos: bool, int, dint, uint, udint, real, lreal, time, date, tod, string, wstring, byte, word, dword, timer, counter. Cualquier otro identificador se trata como un tipo de bloque de función definido por el usuario.

Prefijos de alcance opcionales (por defecto = local): var_input, var_output, var_in_out, var_global, var_external.

3. Redes

Una red es una pieza independiente de flujo de datos, evaluada de izquierda a derecha dentro de sí misma; las redes se evalúan de arriba a abajo en el programa por ciclo de escaneo.

network 0 "Start latch":
  ...

network 1:
  ...

El número es opcional — las redes se numeran automáticamente si se omite. El título (entre comillas) se renderiza en la esquina superior izquierda del marco de la red.

4. Llamadas a bloques — notación de expresión en línea

La forma más clara de escribir una red combinacional es como una sola expresión anidada:

network 0:
  Out = OR(A, AND(B, ~C))

El analizador construye el árbol de llamadas: OR externo con A en la entrada 1 y el resultado AND en la entrada 2; el AND tiene B y C negado. El renderizador los coloca de izquierda a derecha (entradas en la capa 0, AND en la capa 1, OR en la capa 2, salida en la capa 3).

~C agrega una burbuja de negación (pequeño círculo abierto) en el puerto de entrada — equivalente a insertar un bloque NOT en ese cable, pero más limpio.

5. Llamadas a bloques — notación con nombre de instancia

Cuando necesitas referenciar las salidas de un bloque desde otro lugar, asígnale una etiqueta de instancia:

network 0:
  Pulse = R_TRIG(CLK: Sensor)
  Count = CTU(CU: Pulse.Q, R: Reset, PV: 100)
  Done  = GE(IN1: Count.CV, IN2: 100)

Pulse.Q, Count.CV referencian puertos de salida de instancias con nombre. La etiqueta de instancia se renderiza en cursiva sobre el encabezado del bloque.

Las listas de argumentos aceptan puertos con nombre (CU: Pulse.Q) o posicionales (CTU(Pulse.Q, Reset, 100)) — se recomienda el uso de nombre para mayor legibilidad y es obligatorio cuando se omite un puerto.

6. Constantes en línea

Los puertos de entrada pueden recibir literales directamente — sin necesidad de cable:

network 0:
  Dwell = TON(IN: BottleSensor, PT: T#50ms)
  Cap   = LIMIT(MN: 0.0, IN: Setpoint, MX: 95.0)
  Mode  = SEL(G: ManualSwitch, IN0: AutoMode, IN1: ManualMode)

T#50ms, 0.0, 95.0 se renderizan como pequeño texto amarillo enmarcado a la izquierda de su puerto. Los literales de tiempo siguen IEC 61131-3: T#10ms, T#5s, T#3m20s, T#1h. Los booleanos son true / false (sin distinción de mayúsculas/minúsculas).

7. Biblioteca estándar de bloques

AND, OR, NAND, NOR, ADD, MUL, MAX, MIN aceptan cualquier número de entradas (por defecto 2). Pasa argumentos posicionales adicionales o usa [inputs: N] para extender.

network 0:
  All4 = AND(A, B, C, D)
  Sum  = ADD(X, Y, Z)

8. Ejemplo más grande — contador de botellas

fbd "Bottle Counter"

var ConveyorRunning: bool
var BottleSensor: bool
var BatchDone: bool
var BatchSize: counter
var DwellTimer: timer

network 0 "Debounce sensor with 50ms dwell":
  Dwell = TON(IN: BottleSensor, PT: T#50ms)

network 1 "Count one bottle on rising edge of debounced signal":
  Pulse     = R_TRIG(CLK: Dwell.Q)
  BatchSize = CTU(CU: Pulse.Q, R: BatchDone, PV: 24)

network 2 "Batch done":
  BatchDone = MOVE(BatchSize.Q)

Tres redes: anti-rebote → detección de flanco → conteo → indicador. Cada red es un DAG; el renderizador enruta los cables a través de trayectorias Manhattan.

9. Limitaciones de v0.1

El motor actual implementa el subconjunto de bloques estándar que la mayoría de los equipos usa día a día. Las siguientes características están aplazadas y se agregarán en una versión posterior:

• Rieles de flujo de potencia EN/ENO ([en] atributo de bloque, [rail: on] encabezado) — agrega un riel de habilitación en la parte superior de la red, convención de proveedor de Studio 5000 / TIA Portal.
• Bloques de función definidos por el usuario con declaraciones pins_in: / pins_out: — para controladores de motor personalizados, instancias PID, etc.
• Conectores de página (connector_out / connector_in) para cables que abarcan múltiples páginas.
• Bloques de cadena de bits (SHL, SHR, ROL, ROR, AND_BIT, OR_BIT, etc.).
• Matemáticas extendidas (SQRT, LN, LOG, EXP, SIN, COS, TAN, ASIN, ACOS, ATAN).
• Modo de forma distintiva ANSI ([shape: ansi]) — el motor logic ya lo proporciona para diagramas puramente booleanos.
• CTUD contador bidireccional, TP temporizador retentivo (RTO).

Si necesitas alguna de estas características ahora, abre un issue o usa el motor ladder para el subconjunto completo de IEC 61131-3 LD.

Ejemplos relacionados

Escenarios listos para usar de la galería de ejemplos: