POLITECHNIKA ŚLĄSKA 

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY 

KATEDRA MECHATRONIKI 

 

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego 

Przedmiot: 

Automatyzacja Procesów Technologicznych 

Symbol 

ćwiczenia: 

APT2 

 

Tytuł ćwiczenia: 

Programowanie sterownika 
przemysłowego w języku FBD 

SPIS TREŚCI 

 

Spis rysunków 

2 

1. 

Cele ćwiczenia 

3 

2. 

Podstawowe wiadomości 

3 

3. 

Laboratoryjne stanowisko badawcze 

6 

3.1. 

Obiekt badany 

6 

3.2. 

Urządzenia dodatkowe 

8 

3.3. 

Oprogramowanie 

8 

4. 

Program ćwiczenia - wykaz zadań do realizacji 

9 

5. 

Przykład realizacji zadania 

9 

5.1. 

Układ sterowania taśmociągu podajnika elementów 

9 

6 

Raport 

12 

7. 

Pytania 

13 

 

Literatura 

13 

AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH – instrukcja do 

ćwiczenia laboratoryjnego 

 

 

 

 

Programowanie sterownika przemysłowego w języku FBD 

2 

SPIS RYSUNKÓW 

1. 

Symbole graficzne podstawowych bitowych funkcji logicznych.OR, AND i 
XOR stosowane w języku FBD. 

4 

2. 

Instrukcja przypisania. 

4 

3. 

Instrukcja przypisania. 

4 

4. 

Przykład zastosowania instrukcji AND, OR, NOT i instrukcji przypisania. 

4 

5. 

Instrukcja zerująca i ustawiająca zmienną binarną. 

4 

6. 

Przerzutnik Flip Flop zerujący i ustawiający. 

5 

7. 

Przykład zastosowania instrukcji ustawiającej. 

5 

8. 

Przykład zastosowania instrukcji przerzutnika Flip Flop ustawiającego. 

5 

9. 

Modułowy sterownik Simatic S7-1200 firmy Siemens. 

6 

10. 

Schemat funkcjonalny części wykonawczej stanowiska. 

6 

11. 

Układ połączeń pneumatycznej części wykonawczej. 

7 

12. 

Układ połączeń sterownika i elektrycznej części wykonawczej. 

7 

13. 

Widok okna projektu. 

9 

14. 

Utworzenie nowego projektu. 

10 

15. 

Konfiguracja sprzętowa sterownika PLC. 

11 

16. 

Tablica tagów sterownika PLC. 

11 

17. 

Implementacja algorytmu sterowania pracą taśmociągu w języku FBD. 

12 

 

 

 

AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH – instrukcja do 

ćwiczenia laboratoryjnego 

 

 

 

 

Programowanie sterownika przemysłowego w języku FBD 

3 

1. CELE ĆWICZENIA 

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z następującymi zagadnieniami: 

  Programowanie przemysłowych sterowników programowalnych z wykorzystaniem języka 

funkcjonalnych schematów blokowych FBD. 

 

2. PODSTAWOWE WIADOMOŚCI 

Język  funkcjonalnych  schematów  blokowych  FBD  (ang.  Function  Block  Diagram)  jest 

jednym 

z 

graficznych 

języków  programowania  programowalnych  sterowników 

przemysłowych  zdefiniowanym  w  normie  IEC  61131-3.  Elementami  graficznymi 

występującymi w języku FBD są prostokątne bloki i elementy sterujące połączone ze saobą 

liniami poziomymi i pionowymi. 

Wszystkie instrukcje języka FBD można podzielić na kilka grup: 



  Instrukcje logiki bitowej, 



 

Instrukcje porównania, 



  Instrukcje konwersji, 



  Instrukcje licznikowe 



 

Instrukcje skoków 



 

Instrukcje operacji matematycznych stałoprzecinkowych i zmiennoprzecinkowych. 



  Instrukcje sterowania wykonywaniem programu. 



  Instrukcje czasowe 



  Inne 

Podstawowym  typem  instrukcji,  najczęściej  wykorzystywanych  w  praktyce  są  instrukcje 

logiki  bitowej.  Są  to  instrukcje,  które  jako  argumenty  wykorzystują  zmienne  binarne 

(dwustanowe) i wartość wyjściowa jest również typu binarnego. W grupie instrukcji bitowych 

można wyróżnić następujące, podstawowe instrukcje (rys. 1): 



  Suma logiczna OR 



  Iloczyn logiczny AND 



 

Różnica symetryczna XOR 

 

 

AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH – instrukcja do 

ćwiczenia laboratoryjnego 

 

 

 

 

Programowanie sterownika przemysłowego w języku FBD 

4 

 

 

 

Rys. 1. Symbole graficzne podstawowych bitowych funkcji logicznych.OR, AND i XOR stosowane w 

języku FBD [4]. 

Zmienna  <address>  wskazuje  adres  zmiennej  Bool  z  dozwolonych  obszarów  pamięci 

sterownika,  która  to  zmienna  jest  argumentem  wejściowym  funkcji.  Wskazuje  ona  adres 

Najprostsze  programy  pisane  w  języku  FBD  wymagają  również  instrukcji  

przypisania (rys. 2). 

 

Rys. 2. Instrukcja przypisania [4].

 

Uzupełnieniem  podstawowego  zestawu  instrukcji  logiki  bitowej  jest  funkcja  negacji 

(inwersji) NOT, której reprezentacja graficzna jest przedstawiona na rys. 3. 

 

Rys. 3. Instrukcja przypisania [4].

 

Przykład zastosowania wymienionych funkcji przedstawiono na rys. 4. 

 

Rys. 4. Przykład zastosowania instrukcji AND, OR, NOT i instrukcji przypisania [4].

 

W  powyższym  przykładzie  stan  sygnału  wyjściowego  Q4.0  jest  równy  0  wówczas,  gdy 

sygnały  I0.0  i  I0.1  są  jednocześnie  równe  1  lub  sygnał  I0.2  jest  równy  0  lub  też  obie  te 

sytuacje mają miejsce jednocześnie. 

Bardzo często w programach konieczne jest zapamiętanie stanu zmiennych binarnych. W tym 

celu należy posłużyć się funkcjami realizującymi przerzutniki (rys. 5 i 6). 

 

 

Rys. 5. Instrukcja zerująca i ustawiająca zmienną binarną [4].

 

AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH – instrukcja do 

ćwiczenia laboratoryjnego 

 

 

 

 

Programowanie sterownika przemysłowego w języku FBD 

5 

 

 

Rys. 6. Przerzutnik Flip Flop zerujący i ustawiający [4].

 

Różnica  pomiędzy  przerzutnikiem  zerującym,  a  ustawiającym  polega  na  tym,  że  w 

przerzutniku  zerującym  wejście  R  jest  dominujące  tzn.  jeśli  równocześnie  S=1  i  R=1  to 

zmienna o adresie <address> zostanie wyzerowana (ustawiona na stan logiczny 0), natomiast 

w przerzutniku ustawiającym jest odwrotnie. 

Na rys. 7 przedstawiono przykład zastosowania funkcji ustawiającej. 

 

Rys. 7. Przykład zastosowania instrukcji ustawiającej [4].

 

W powyższym przykładzie sygnał wyjściowy Q4.0 jest ustawiony na wartość 1 tylko wtedy, 

gdy na wejściach I0.0 i I0.1 jest jednocześnie 1 lub sygnał I0.2 ma wartość 0. Po ustawieniu 

sygnału Q4.0 pozostaje on w tym stanie do momentu wykonania instrukcji zerującej Q4.0. 

Na  rys.  8  przedstawiono  ponadto  przykład  zastosowania  przerzutnika  Flip  Flop 

ustawiającego. 

 

Rys. 8. Przykład zastosowania instrukcji przerzutnika Flip Flop ustawiającego [4].

 

W przykładzie z rys. 8 jeśli zmienna I0.0 jest równa 1 i zmienna I0.1 jest równa 0 wówczas 

zmienna M0.0 jest ustawiona i zmienna Q4.0 przyjmuje wartość 1. Jeśli I0.0 jest 0, a I0.1 jest 

1  wówczas  zmienna  Q4.0  jest  równa  0.  W  przypadku  gdy  I0.0  i  I0.1  są  równe  0  wówczas 

sygnały  M0.0  i  tym  samym  Q4.0  nie  ulegają  zmianie.  Wreszcie  gdy  I0.0  i  I0.1  są 

jednocześnie równe 1 wówczas M0.0 jest zerowany i Q4.0 jest równy 0, ponieważ wejście R 

przerzutnika jest dominujące. 

AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH – instrukcja do 

ćwiczenia laboratoryjnego 

 

 

 

 

Programowanie sterownika przemysłowego w języku FBD 

6 

Opis  składni  i  semantyki  pozostałych  instrukcji  logiki  bitowej,  w  tym  również  bardzo 

przydatnych instrukcji wykrywających zbocza sygnałów, jak również  pozostałych instrukcji 

języka FBD można znaleźć w dokumentacji technicznej konkretnych sterowników, np. [2][4]. 

 

3. LABORATORYJNE STANOWISKO BADAWCZE 

3.1. Obiekt badany 

  Przemysłowy sterownik programowalny – Simatic S7-1200 CPU1212C (rys. 9). 

 

Rys. 9. Modułowy sterownik Simatic S7-1200 firmy Siemens. 

  Manipulator pneumatyczny wraz z podajnikiem elementów (rys. 10). 

 

Rys. 10. Schemat funkcjonalny części wykonawczej stanowiska. 

Na rys. 11 przedstawiono schemat połączeń części wykonawczej pneumatycznej, a na rys. 12 

schemat połączeń części sterującej oraz części wykonawczej elektrycznej. 

AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH – instrukcja do 

ćwiczenia laboratoryjnego 

 

 

 

 

Programowanie sterownika przemysłowego w języku FBD 

7 

 

Rys. 11. Układ połączeń pneumatycznej części wykonawczej. 

 

Rys. 12. Układ połączeń sterownika i elektrycznej części wykonawczej. 

Ze schematów z rys 11 i 12 wynika przyporządkowanie wejść i wyjść cyfrowych sterownika 

do konkretnych urządzeń. Przyporządkowanie to jest zawarte w tab. 1. 

 

 

AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH – instrukcja do 

ćwiczenia laboratoryjnego 

 

 

 

 

Programowanie sterownika przemysłowego w języku FBD 

8 

Tab. 1. Przyporządkowanie wejść i wyjść sterownika 

Wejście  Symbol 

Opis 

Wyjście  Symbol 

Opis 

I0.0 

P11 

Wyłącznik krańcowy 
przegubu 1 (pozycja 
spoczynkowa) 

Q0.0 

KV1 

Przegub 1 

I0.1 

P12 

Wyłącznik krańcowy 
przegubu 1 (pozycja 
robocza) 

Q0.1 

KV2 

Przegub 2 

I0.2 

P21 

Wyłącznik krańcowy 
przegubu 2 (pozycja 
spoczynkowa) 

Q0.2 

KV3 

Przegub 3 

I0.3 

P22 

Wyłącznik krańcowy 
przegubu 2 (pozycja 
roboczaa) 

Q0.3 

KV4 

Chwytak 

I0.4 

P31 

Wyłącznik krańcowy 
przegubu 3 (pozycja 
spoczynkowa) 

Q0.4 

KV5 

Wypychacz 

I0.5 

P32 

Wyłącznik krańcowy 
przegubu 3 (pozycja 
robocza) 

Q0.5 

K1 

Silnik napędowy 
taśmociągu 

I0.6 

C1 

Czujnik obecności 
elementu w zasobniku 

 

 

 

I0.7 

C2 

Czujnik obecności 
elementu na końcu 
taśmociągu 

 

 

 

 

3.2. Urządzenia dodatkowe 

  Komputer PC. 

 

3.3. Oprogramowanie 

  Totally Integrated Automation Portal Step 7 Basic V10.5 (rys. 13). 

AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH – instrukcja do 

ćwiczenia laboratoryjnego 

 

 

 

 

Programowanie sterownika przemysłowego w języku FBD 

9 

 

Rys. 13. Widok okna projektu. 

 

4. PROGRAM ĆWICZENIA – WYKAZ ZADAŃ DO REALIZACJI 

  Konfiguracja sprzętowa sterownika PLC. 

  Stworzenie tablicy tagów odwzorowującej tablicę wejść-wyjść sterownika PLC. 

  Opracowanie  wymaganego  algorytmu  sterowania  wraz  z  obsługą  wybranych  stanów 

awaryjnych 

  Implementacja algorytmu sterowania manipulatora pneumatycznego w języku FBD. 

  Przetestowanie programu. 

 

5. PRZYKŁAD REALIZACJI ZADANIA 

5.1. Układ sterowania taśmociągu podajnika elementów 

Taśmociąg ma działać następująco:  



 

po  stwierdzeniu  obecności  elementu  w  zasobniku  (czujnik  C1  aktywny)  należy 

wysterować  siłownik  wypychacza  (KV5)  i  jednocześnie  uruchomić  napęd  

taśmociągu (K1). 

AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH – instrukcja do 

ćwiczenia laboratoryjnego 

 

 

 

 

Programowanie sterownika przemysłowego w języku FBD 

10 



  Taśmociąg pracuje tak długo, aż czujnik na końcu taśmy (C2) sygnalizuje pojawienie się 

elementu.  Wówczas  powinno  nastąpić  zatrzymanie  taśmociągu.  Ponadto  siłownik 

wypychacza wraca do pozycji wsuniętej. 



  Po  zniknięciu  elementu  na  końcu  taśmociągu  (pobranie  przez  manipulator)  następuje 

wypchnięcie kolejnego elementu i powtórzenie powyższej sekwencji. 



  W  przypadku  stwierdzenia  braku  kolejnego  elementu  w  zasobniku  (C1  nieaktywny  dla 

pozycji wsuniętej wypychacza) układ pozostaje w spoczynku. 

W pierwszym kroku należy przygotować nowy projekt w środowisku TIA Portal (rys. 14.). 

 

Rys. 14. Utworzenie nowego projektu. 

Następnie  w  stworzonym  projekcie  należy  dokonać  konfiguracji  sprzętowej  sterownika  

PLC (rys. 15). 

AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH – instrukcja do 

ćwiczenia laboratoryjnego 

 

 

 

 

Programowanie sterownika przemysłowego w języku FBD 

11 

 

Rys. 15. Konfiguracja sprzętowa sterownika PLC. 

Następnie należy przygotować tabelę tagów, w której będą zawarte dane z tab. 1 (rys. 16). 

 

Rys. 16. Tablica tagów sterownika PLC. 

AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH – instrukcja do 

ćwiczenia laboratoryjnego 

 

 

 

 

Programowanie sterownika przemysłowego w języku FBD 

12 

W kolejnym kroku należy opracować algorytm procesu i sterowania i zaimplementować go w 

postaci programu napisanego w języku FBD (rys. 17.). 

 

 

 

Rys. 17. Implementacja algorytmu sterowania pracą taśmociągu w języku FBD. 

Stworzony  projekt  (konfiguracja  sprzętowa  i  program)  należy  załadować  do  sterownika  i 

przetestować poprawność jego działania. 

 

6. RAPORT 

Raport z przeprowadzonego ćwiczenia laboratoryjnego powinien zawierać: 

  Przebieg ćwiczenia (główne czynności). 

  Opis zadania, które należało zrealizować. 

  Algorytm działania sterownika. 

  Listing napisanego programu wraz z komentarzami. 

AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH – instrukcja do 

ćwiczenia laboratoryjnego 

 

 

 

 

Programowanie sterownika przemysłowego w języku FBD 

13 

  Podsumowanie i wnioski – wady i zalety napisanego programu, możliwości jego dalszej 

rozbudowy. 

 

7. PYTANIA 

1.  Co oznacza skrót FBD ? 

2.  Jakie  są  podstawowe  bitowe  funkcje  logiczne  języka  FBD  ? Jakich  symboli  graficznych 

używa się do ich graficznej reprezentacji ? 

 

LITERATURA 

1.  Kasprzyk  J.:  Programowanie  sterowników  przemysłowych.  Wydawnictwa  Naukowo-

Techniczne, Warszawa 2006. 

2.  Simatic S7. Programowalny sterownik S7-1200. Podręcznik systemu. 

www.siemens.com

. 

3.  Simatic. TIA Portal STEP 7 Basic V10.5. Getting Started. 

www.siemens.com

 

4.  Simatic. Function Block Diagram (FBD) for S7-300 and S7-400 Programming. Reference 

Manual. 

www.siemens.com

 

 

 

Opracowanie: Damian Krawczyk 

Gliwice 2011