告别“一锅粥”!PLC结构化编程:FC、FB、DB是什么?
初学者写程序,常常把所有逻辑都堆砌在主程序(OB1)里,就像把所有的菜和调料都扔进一个大锅里乱炖。程序规模小时还行,一旦成百上千个点,这种“一锅粥”式的程序就会变得难以阅读、难以调试、难以维护,改一行可能引发全盘崩溃。
为了解决这个问题,现代PLC编程普遍采用结构化编程(Structured Programming)的思想,其核心就是像搭积木一样,用函数(FC)、函数块(FB)和数据块(DB)来构建程序。
一、函数(FC - Function)—— “无记忆的工具”
比喻:FC就像计算器上的一个标准函数,比如“求正弦值(sin)”。你每次输入一个角度(Input),它都返回一个对应的正弦值(Output)。但计算器本身并不“记住”你上次算了什么。FC是没有记忆功能的,它只处理输入,给出输出。
特点:
没有专用的存储区,执行时产生的临时数据通常不保留。
类似于C语言中的函数。
适用场景:用于编写通用的、无状态的纯逻辑运算。比如,一个标准的数学计算(求平均值、单位换算)、一个通用的报警灯闪烁逻辑(输入报警信号,输出闪烁的灯控信号)。同一个FC可以被多次调用,每次调用互不影响。
二、函数块(FB - Function Block)—— “有记忆的机器”
比喻:FB更像一台咖啡机。你每次操作它(按下按钮Input),它都能做出一杯咖啡(Output)。但更重要的是,咖啡机有内部状态:还剩多少豆、多少水?这些数据是需要被“记住”的,为下一次做咖啡做准备。FB是有记忆功能的,它的内部变量在每次调用后都会保持。
特点:
必须配一个背景数据块(Instance DB)来存储其输入、输出、内部变量。每次调用一个FB,都需要指定一个专属的DB来“配”着它用。
类似于面向对象编程中的一个“类”(Class),而背景DB就是这个类的“实例”(Instance)。
适用场景:用于控制一个有状态的具体设备。比如,控制一台电机(需要记录启动、停止、故障状态),控制一个气动阀门(需要记录开阀、关阀、超时状态),控制一个PID回路。你写好一个“电机控制”FB后,可以重复调用它10次,分别配10个不同的背景DB,来控制10台真实的电机,它们彼此独立,互不干扰。
三、数据块(DB - Data Block)—— “共享的记事本”
比喻:DB是PLC中的全局记事本或共享内存区。所有程序块(OB, FC, FB)都可以往里面读写数据。
类型:
全局数据块:存储全局变量,谁都可以用。常用于存放设备的手自动状态、总产量、配方参数等需要全局访问的数据。
背景数据块:FB的“专属储物间”,由FB自动生成,主要用于存储FB的内部状态。一般只由对应的FB来使用。
结构化编程的优势:
可复用性(Reusability):写好一个“电机控制”FB,就能无限复用来控制所有电机,极大减少代码量。
可读性(Readability):主程序(OB1)变得非常简洁清晰,就像一本书的目录:
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Network1:调用“喂料机控制”FB
Network2:调用“搅拌机控制”FB
Network3:调用“包装机控制”FB
Network4:调用“报警处理”FC可维护性(Maintainability):当需要修改所有电机的控制逻辑时,你只需要修改“电机控制”FB这一个地方,所有调用它的地方就自动更新了。避免了牵一发而动全身的灾难。
团队协作:不同工程师可以负责不同的FB/FC开发,后像搭积木一样整合起来。
从“一锅粥”的主程序思维,转变到“搭积木”的结构化编程思维,是从一个PLC初学者迈向合格工程师的关键一步。它让你的程序不再是“一次性艺术品”,而是一个坚固、可靠、可扩展的工程作品。