Funktionsblöcke

Funktionsblöcke (FB) sind ein zentrales Konzept in der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) und in der IEC 61131-3 definierten Programmierwelt. Ein Funktionsblock ist eine wiederverwendbare Softwarekomponente, die Daten (Zustand) und Verhalten kapselt. Die Schnittstelle eines FB besteht aus Eingangsvariablen (IN), Ausgangsvariablen (OUT) und gegebenenfalls IN_OUT-Variablen; zusätzlich können innere Variablen zur Speicherung von Zustand verwendet werden. Die eigentliche Logik wird in einer der IEC-61131-3-Sprachen implementiert, beispielsweise Kontaktplan (FBD), Strukturierten Text (ST) oder Fließdiagramm.

Ausführung und Instanziierung: Aus einem FB-Typ werden Instanzen erzeugt, die jeweils eigenes Speicherbild besitzen. Instanzen lassen sich durch Verbindungenadern (Datenleitungen) zu anderen Blöcken koppeln, sodass Datenflussbeziehungen zwischen Blöcken entstehen. FB-Instanzen können wiederverwendet und in Bibliotheken organisiert werden, wodurch Modularität und Wartbarkeit steigen. Typische Anwendungsbereiche umfassen wiederkehrende Steuerungsfunktionen wie Timer, Zähler, Logik- und Kommunikationsblöcke.

Beispiele und Beziehungen: Zu den bekannten Standard-FBs gehören Timer-Blocktypen wie TON (On-Delay Timer), TOF (Off-Delay Timer) und TP (Pulse Timer) sowie Zählerblöcke wie CTU und CTD. FBs ermöglichen eine objektartige Herangehensweise an die Programmierung, da sie Zustände über Zyklusgrenzen hinweg bewahren und so komplexe Abläufe in überschaubare Bausteine gliedern. Im IEC-Kontext stehen FBs im Gegensatz zu FCs (Funktionsaufrufen, die in der Regel keinen eigenen Zustand halten) und bilden die Bausteine des Funktionsbaustein-Denkens in FBD, ST und anderen Sprachen. In weiter gefassten Architekturen wie IEC 61499 findet das Funktionsblockprinzip eine ereignisgesteuerte Weiterentwicklung.