功能区块图

功能区块图（Function Block Diagram，简称FBD）是可用于可编程逻辑控制器设计的图形语言，可以用函数的输入及输出来描述函数。函数是由许多基本模组集合而成，在图上会以一区块表示，各函数的输入及输出是由区块之间的连接线来连接。可以用类似绘制电路图的方式来进行设计。

简介FBD(功能块图编程语言)将各种功能块进行连接，实现所需的控制功能，它是一种图形化的高级编程语言，程序组织的本体表示为功能块之间的链接，FBD采用过程元素（功能块）和连线代表数据的信号流，类似电子线路图，图形化符号（box）代表函数或功能块，通过图形化的 I/O 连接线段来给它分配输入输出信号的布尔变量值。

功能块有面向对象的含义，像电子电路的集成芯片一样，封装数据与逻辑，用户不考虑其内部具体流程，只用考虑接口和利用。采用 FBD 的编程类似于现代面向对象编程的结构化特点，符合代码反复使用的要求，可以广泛的使用在以PLC为基础的各种控制系统之中。由于FBD语言是一种受限制的图形化面向机器语言表示形式，这就表示一些IL编程语言可以由 FBD 来表示，FBD与电器工程中的电路图表示很相似，比如CMP==I表示两个整数的比较，&表示两个布尔变量的与操作，>=I表示两个布尔变量的或操作，=符号则代表对一个变量的赋值。

区块的输入和输出利用连接线来连接，一条连接线可以连接图中的二个逻辑接点：

输入变数及区块的输入。

区块的输出及输入变数。

一区块的输出及另一区块的输入。

连接线是有方向性的，会将资料由左侧的逻辑接点连到右侧的逻辑接点，两者需要有相同的资料型态。

一连接线可以有多个右方逻辑接点，可以用来将资讯广播给多个逻辑接点，所有的逻辑接点需要有相同的资料型态。

功能区块图是针对逻辑或控制模态定义的语言，是控制系统相关的的IEC 61131-3标准中支援的几种语言之一，可以应用在可编程逻辑控制器（PLC）或分散式控制系统（DCM）中。IEC 61131-3中还支援像指令表（IL）、阶梯图（LD）、结构化文字（ST）、顺序功能流程图（SFC）等语言。

FBD的优势功能图块编程语言使用方便，它以功能块为逻辑单元，对于表示大型控制系统逻辑清晰明了,FBD是采用图形的方法来表达系统中的功能，逻辑清晰，对于初次进行PLC系统软件设计的设计人员来说很好掌握，初次之外现实之中有很多的系统拥有大量的信号，保证其庞大的控制实现,FBD使用的简单块策略表达其关系清楚简单，能够减少系统的设计时间 。

另外FBD语言采用块的模式来实现其控制的特点，直观而且逻辑清晰。被普遍的应用在电气控制的闭环系统中，这些系统通常拥有很多的控制信号，线交叉和道口用以保证操作安全。很多的PLC联锁系统都用FBD语言来编程，并且FBD可以十分简单的表示复杂联锁系统的内部逻辑变量操作，减少PLC程序设计复杂度。

FBD与PLC的关系FBD语言作为PLC系统中心处理器的编程化编程语言，由于PLC是由外部输入输出，处理部分和时间部分构成，所以形式化建模的首先应该是提炼FBD各条指令的语法和语义，逐一的进行建模。在对FBD建模完成之后，还要完成对PLC的其他部分，协调模块，循环控制模块和外部环境模块建模，形式化建模的框架如图所示。

在对控制程序模块我们选择的是FBD，对FBD语言的形式化建模，我们遵循下面的步骤：

FBD 作为一种受限制的图形化语言，为了能够保持从 FBD 到时间自动机语法和语义的不变性，我们需要将 FBD 语言用一种中间形式的表达方式来表示。

由于 FBD 块与块之间的连接是通过逻辑变量来实现的，为了防止状态数目过多导致空间爆炸 ，我们要通过部分指令的整合和忽略来缩减其中的状态数量。

在完成对PLC控制器部分FBD语言的建模实现之后，还应当对PLC系统的协调模块，外部物理设备和循环控制模块的建模。1

本词条内容贡献者为:

李岳阳 - 副教授 - 江南大学