Diagrama de Bloco de Função (FBD)

Sobre diagramas de bloco de função

Diagrama de Bloco de Função (FBD) é uma das cinco linguagens de programação CLP definidas pela IEC 61131-3:2013 — o padrão internacional para automação industrial. É a segunda linguagem CLP mais utilizada em código de produção (depois do ladder), e a escolha natural quando um trecho de programa é mais fácil de ler como fluxo de dados do que como relés de barra de alimentação e rungs. Lógica AND/OR, temporizadores (TON/TOF/TP), contadores (CTU/CTD), comparação (EQ/NE/GT/GE/LT/LE), matemática (ADD/SUB/MUL/DIV/MOVE), detectores de borda (R_TRIG/F_TRIG), travas bistáveis (SR/RS) — todos renderizados como caixas com portas nomeadas conectadas da esquerda para a direita.

O Schematex segue as convenções visuais da IEC 61131-3 §6.4 com os símbolos distintivos da IEC 60617-12 (& para AND, ≥1 para OR, =1 para XOR, 1 para NOT/BUF). Os fios são coloridos por tipo de dado (BOOL preto, INT azul, REAL laranja, TIME magenta) seguindo a convenção de facto do TIA Portal. Linguagem irmã do ladder (§6.3, baseada em rungs) e do sfc (§6.5, baseado em sequência); juntos formam a metade visual do IEC 61131-3.

1. Sua primeira rede FBD

A menor rede FBD útil: um bloco, duas entradas, uma saída.

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

A e B são declarados automaticamente como entradas BOOL (terminais do lado esquerdo), e Out é conectado automaticamente à porta OUT do bloco AND (terminal do lado direito). O bloco fica entre eles com pinos e rótulos de porta.

2. Variáveis

Declare variáveis antes de qualquer rede. Cada variável tem um nome, um tipo de dado IEC e um valor inicial opcional.

fbd "Controle do Tanque"

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

Tipos suportados: bool, int, dint, uint, udint, real, lreal, time, date, tod, string, wstring, byte, word, dword, timer, counter. Qualquer outro identificador é tratado como um tipo de bloco de função definido pelo usuário.

Prefixos de escopo opcionais (padrão = local): var_input, var_output, var_in_out, var_global, var_external.

3. Redes

Uma rede é um trecho independente de fluxo de dados, avaliado da esquerda para a direita dentro de si mesmo; as redes são avaliadas de cima para baixo pelo programa a cada varredura.

network 0 "Trava start":
  ...

network 1:
  ...

O número é opcional — as redes são numeradas automaticamente se ausente. O título (entre aspas) é renderizado no canto superior esquerdo do quadro da rede.

4. Chamadas de bloco — notação de expressão inline

A forma mais clara de escrever uma rede combinacional é como uma única expressão aninhada:

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

O parser constrói a árvore de chamadas: OR externo com A na entrada 1 e o resultado do AND na entrada 2; o AND tem B e o C negado. O renderizador os distribui da esquerda para a direita (entradas na camada 0, AND na camada 1, OR na camada 2, saída na camada 3).

~C adiciona uma bolha de negação (pequeno círculo aberto) na porta de entrada — equivalente a inserir um bloco NOT naquele fio, mas mais limpo.

5. Chamadas de bloco — notação com nome de instância

Quando você precisa referenciar as saídas de um bloco a partir de outro lugar, dê a ele uma tag de instância:

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 referenciam portas de saída de instâncias nomeadas. A tag de instância é renderizada em itálico acima do cabeçalho do bloco.

As listas de argumentos aceitam portas nomeadas (CU: Pulse.Q) ou posicionais (CTU(Pulse.Q, Reset, 100)) — nomeadas é recomendado para legibilidade e obrigatório quando você pula uma porta.

6. Constantes inline

Portas de entrada podem receber literais diretamente — sem necessidade de fio:

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 são renderizados como pequeno texto encaixotado em amarelo à esquerda de suas portas. Literais de tempo seguem a IEC 61131-3: T#10ms, T#5s, T#3m20s, T#1h. Booleanos são true / false (sem distinção de maiúsculas/minúsculas).

7. Biblioteca de blocos padrão

AND, OR, NAND, NOR, ADD, MUL, MAX, MIN aceitam qualquer número de entradas (padrão 2). Passe argumentos posicionais extras ou use [inputs: N] para expandir.

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

8. Exemplo maior — contador de garrafas

fbd "Contador de Garrafas"

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

network 0 "Eliminar ruído do sensor com permanência de 50ms":
  Dwell = TON(IN: BottleSensor, PT: T#50ms)

network 1 "Contar uma garrafa na borda de subida do sinal filtrado":
  Pulse     = R_TRIG(CLK: Dwell.Q)
  BatchSize = CTU(CU: Pulse.Q, R: BatchDone, PV: 24)

network 2 "Lote concluído":
  BatchDone = MOVE(BatchSize.Q)

Três redes: filtro → detecção de borda → contagem → flag. Cada rede é um DAG; o renderizador roteia os fios por caminhos Manhattan.

9. Limitações da v0.1

O motor atual implementa o subconjunto de blocos padrão que a maioria das equipes usa no dia a dia. Os seguintes itens são adiados e serão adicionados em uma atualização futura:

• Trilhos de fluxo de alimentação EN/ENO ([en] atributo de bloco, [rail: on] cabeçalho) — adiciona um trilho de habilitação no topo da rede, convenção de fornecedor do Studio 5000 / TIA Portal.
• Blocos de função definidos pelo usuário com declarações pins_in: / pins_out: — para controladores de motor personalizados, instâncias PID, etc.
• Conectores de página (connector_out / connector_in) para fios que abrangem múltiplas páginas.
• Blocos de string de bits (SHL, SHR, ROL, ROR, AND_BIT, OR_BIT, etc.).
• Matemática estendida (SQRT, LN, LOG, EXP, SIN, COS, TAN, ASIN, ACOS, ATAN).
• Modo de forma distintiva ANSI ([shape: ansi]) — o motor logic já fornece isso para diagramas puramente booleanos.
• CTUD contador bidirecional, TP temporizador retentivo (RTO).

Se você precisar de algum destes agora, abra uma issue ou use o motor ladder para o subconjunto LD completo do IEC 61131-3.

Exemplos relacionados

Cenários prontos para uso da galeria de exemplos: