펑션 블록 다이어그램 (FBD)

펑션 블록 다이어그램이란

**펑션 블록 다이어그램(Function Block Diagram, FBD)**은 산업 자동화 국제 표준인 **IEC 61131-3:2013**에서 정의한 5가지 PLC 프로그래밍 언어 중 하나입니다. 생산 코드에서 두 번째로 많이 그려지는 PLC 언어(래더 다음)이며, 프로그램 일부를 전원 레일과 런그 릴레이보다 데이터 흐름으로 읽기가 더 쉬울 때 자연스러운 선택입니다. AND/OR 로직, 타이머(TON/TOF/TP), 카운터(CTU/CTD), 비교(EQ/NE/GT/GE/LT/LE), 수학(ADD/SUB/MUL/DIV/MOVE), 에지 검출기(R_TRIG/F_TRIG), 바이스테이블 래치(SR/RS) — 모두 명명된 포트 박스로 왼쪽에서 오른쪽으로 연결됩니다.

Schematex는 IEC 60617-12 고유 기호(& for AND, ≥1 for OR, =1 for XOR, 1 for NOT/BUF)를 사용하여 IEC 61131-3 §6.4 시각적 관례를 따릅니다. 와이어는 TIA Portal 사실상 표준 관례에 따라 데이터 유형별로 색상이 지정됩니다(BOOL 검정, INT 파랑, REAL 주황, TIME 자홍). ladder(§6.3, 런그 기반) 및 sfc(§6.5, 시퀀스 기반)와 자매 언어입니다. 함께 IEC 61131-3의 시각적 절반을 형성합니다.

1. 첫 번째 FBD 네트워크 만들기

가장 간단한 FBD 네트워크: 블록 하나, 입력 두 개, 출력 하나.

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

A와 B는 BOOL 입력(왼쪽 단자)으로 자동 선언되고, Out은 AND 블록의 OUT 포트(오른쪽 단자)에 자동 연결됩니다. 블록은 포트 스텁과 라벨과 함께 중간에 위치합니다.

2. 변수

네트워크 이전에 변수를 선언합니다. 각 변수는 이름, IEC 데이터 유형, 선택적 초기값을 가집니다.

fbd "Tank Control"

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

지원 유형: bool, int, dint, uint, udint, real, lreal, time, date, tod, string, wstring, byte, word, dword, timer, counter. 다른 식별자는 사용자 정의 펑션 블록 유형으로 처리됩니다.

선택적 범위 접두사(기본값 = 로컬): var_input, var_output, var_in_out, var_global, var_external.

3. 네트워크

네트워크는 하나의 독립적인 데이터 흐름 단위로, 내부적으로는 왼쪽에서 오른쪽으로 평가되며, 프로그램 전반에 걸쳐 스캔당 위에서 아래로 네트워크가 평가됩니다.

network 0 "Start latch":
  ...

network 1:
  ...

번호는 선택 사항입니다 — 없으면 네트워크가 자동으로 번호가 매겨집니다. 제목(따옴표 안)은 네트워크 프레임의 왼쪽 상단에 렌더링됩니다.

4. 블록 호출 — 인라인 표현식 표기법

조합 네트워크를 작성하는 가장 명확한 방법은 단일 중첩 표현식입니다:

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

파서는 호출 트리를 구성합니다: 외부 OR에 입력 1로 A, 입력 2로 AND 결과; AND에는 B와 부정된 C. 렌더러는 왼쪽에서 오른쪽으로 배치합니다(입력은 레이어 0, AND는 레이어 1, OR은 레이어 2, 출력은 레이어 3).

~C는 입력 포트에 부정 버블(작은 열린 원)을 추가합니다 — 해당 와이어에 NOT 블록을 삽입하는 것과 동일하지만, 더 깔끔합니다.

5. 블록 호출 — 인스턴스 명명 표기법

블록 출력을 다른 곳에서 참조해야 할 때, 인스턴스 태그를 부여합니다:

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.CV는 명명된 인스턴스의 출력 포트를 참조합니다. 인스턴스 태그는 블록 헤더 위에 이탤릭체로 렌더링됩니다.

인수 목록은 명명된 포트(CU: Pulse.Q) 또는 위치 기반(CTU(Pulse.Q, Reset, 100))을 허용합니다 — 포트를 건너뛸 때는 명명된 방식이 권장되며 필수입니다.

6. 인라인 상수

입력 포트는 와이어 없이 리터럴을 직접 받을 수 있습니다:

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, 95.0는 포트 왼쪽에 작은 노란색 박스 텍스트로 렌더링됩니다. 시간 리터럴은 IEC 61131-3을 따릅니다: T#10ms, T#5s, T#3m20s, T#1h. Boolean은 true / false(대소문자 구분 없음).

7. 표준 블록 라이브러리

AND, OR, NAND, NOR, ADD, MUL, MAX, MIN은 임의 수의 입력을 허용합니다(기본값 2). 추가 위치 인수를 전달하거나 [inputs: N]을 사용하여 확장합니다.

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

8. 더 큰 예제 — 병 카운터

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)

세 개의 네트워크: 디바운스 → 에지 검출 → 카운트 → 플래그. 각 네트워크는 하나의 DAG이며, 렌더러는 맨해튼 경로를 통해 와이어를 라우팅합니다.

9. v0.1 제한 사항

현재 엔진은 팀이 일상적으로 사용하는 표준 블록 하위 집합을 구현합니다. 다음은 미구현이며 후속 업데이트에서 추가될 예정입니다:

• EN/ENO 전원 흐름 레일 ([en] 블록 속성, [rail: on] 헤더) — 네트워크 상단에 활성화 레일을 추가합니다. Studio 5000 / TIA Portal 벤더 관례.
• 사용자 정의 펑션 블록 — pins_in: / pins_out: 선언 포함. 커스텀 모터 컨트롤러, PID 인스턴스 등에 활용.
• 페이지 커넥터 (connector_out / connector_in) — 여러 페이지에 걸친 와이어.
• 비트 문자열 블록 (SHL, SHR, ROL, ROR, AND_BIT, OR_BIT 등).
• 확장 수학 (SQRT, LN, LOG, EXP, SIN, COS, TAN, ASIN, ACOS, ATAN).
• ANSI 고유 형태 모드 ([shape: ansi]) — logic 엔진은 순수 Boolean 다이어그램에 이미 이를 제공합니다.
• CTUD 양방향 카운터, TP 보존 타이머(RTO).

지금 당장 이 중 하나가 필요하다면 이슈를 열거나, 전체 IEC 61131-3 LD 하위 집합에 대해 ladder 엔진을 사용하십시오.

관련 예제

예제 갤러리에서 바로 사용할 수 있는 시나리오: