Funktionsblocks

Funktionsblocks, oft auch Function Blocks genannt, sind zentrale Bausteine im PLC-Programmieren nach IEC 61131-3. Ein Funktionsblock ist eine modularisierte, wiederverwendbare Softwarekomponente, die eine definierte Schnittstelle besitzt und eine spezifische Funktion oder Steuerlogik implementiert. Typische Schnittstelle umfasst Eingänge (IN), Ausgänge (Q oder OUT) sowie interne Variablen und ggf. Timer- oder Zustandsinformationen. Jeder Block verfügt über einen eigenständigen Zustand und wird in der Regel instanziiert, sodass mehrere unabhängige Blöcke desselben Typs existieren können.

Ausführung und Aufbau: Ein Funktionsblock hat eine Implementierung, die bei jedem Zyklusauftritt oder upon-request gelesen und ausgeführt wird, um aus den aktuellen Eingängen neue Ausgänge und aktualisierte interne Zustände zu berechnen. Die Trennung von Schnittstelle und Implementierung ermöglicht Wiederverwendung, Austauschbarkeit und bessere Strukturierung komplexer Automatisierungssysteme. In vielen Programmen werden Blöcke in Netzwerken verbunden, wobei Ausgänge eines Blocks als Eingänge eines anderen dienen.

Typen und Beispiele: Die Standardbibliothek enthält logische Blöcke (z. B. AND, OR), Zeitblöcke (TON, TOF, TP), Zählerblöcke (CTU, CNT) sowie Vergleichs- und Verstärkerblöcke. Komplexe Anwendungen verwenden benutzerdefinierte FBs oder integrieren Regel- und Ansteuerungsblöcke (z. B. PID-Regler). FBs können verschachtelt oder zu größeren Funktionen zusammengesetzt werden.

Bezug zu IEC 61131-3: Neben Funktionsblöcken unterscheidet der Standard Funktionen (FC), Programme (PRG) und Bibliotheken. FBs sind typischerweise zustandsbehaftet, während Funktionen stateless agieren. Tools unterstützen die Modellierung, Debugging und Wiederverwendung von FBs in mehrsprachigen Umgebungen.

Anwendungen und Vorteile: Funktionsblocks finden sich in der Prozess- und Maschinensteuerung, in der Automatisierungstechnik sowie in der Fertigungslogistik. Vorteile sind Modularity, Wiederverwendbarkeit, bessere Lesbarkeit und vereinfachte Fehlerlokalisierung. Herausforderungen liegen in der Komplexität der Blocknetzwerke und im real-time-Verhalten von großen Systemen.