El diagrama de bloques de funciones ( FBD ) es un lenguaje gráfico para el diseño del controlador lógico programable , [1] que puede describir la función entre las variables de entrada y las variables de salida. Una función se describe como un conjunto de bloques elementales. Las variables de entrada y salida están conectadas a bloques por líneas de conexión.
Las entradas y salidas de los bloques están conectadas con líneas de conexión o enlaces. Se pueden usar líneas individuales para conectar dos puntos lógicos del diagrama:
- Una variable de entrada y una entrada de un bloque.
- Una salida de un bloque y una entrada de otro bloque.
- Una salida de un bloque y una variable de salida.
La conexión está orientada, lo que significa que la línea transporta datos asociados desde el extremo izquierdo al extremo derecho. Los extremos izquierdo y derecho de la línea de conexión deben ser del mismo tipo.
La conexión múltiple correcta, también llamada divergencia, se puede usar para transmitir información desde su extremo izquierdo a cada uno de sus extremos derechos. Todos los extremos de la conexión deben ser del mismo tipo.
El diagrama de bloques de funciones es uno de los cinco idiomas para la configuración lógica o de control [2]compatible con la norma IEC 61131-3 para un sistema de control como un controlador lógico programable (PLC) o un sistema de control distribuido (DCS). Los otros idiomas admitidos son lógica de escalera , gráfico de funciones secuenciales , texto estructurado y lista de instrucciones .
En la teoría de sistemas complejos , un árbol de funciones es un diagrama que muestra las dependencias entre las funciones de un sistema . Divide un problema (o su solución) en partes más simples.
Cuando se usa en la programación de computadoras , un árbol de funciones visualiza qué función llama a otra
Un diagrama de bloques funcional en ingeniería de sistemas e ingeniería de software es un diagrama de bloques . Describe las funciones e interrelaciones de un sistema .
El diagrama de bloques funcional puede representar una imagen: [1]
- Funciones de un sistema representado por bloques.
- Elementos de entrada y salida de un bloque ilustrado con líneas.
- las relaciones entre las funciones, y
- Las secuencias funcionales y caminos para la materia y / o señales. [2]
El diagrama de bloques puede usar símbolos esquemáticos adicionales para mostrar propiedades particulares.
Los diagramas de bloques funcionales se han utilizado en una amplia gama de aplicaciones, desde ingeniería de sistemas a ingeniería de software , desde finales de los años cincuenta. Se convirtieron en una necesidad en el diseño de sistemas complejos para "comprender completamente desde el diseño exterior el funcionamiento del sistema actual y la relación de cada una de las partes con el todo". [3]
Han surgido muchos tipos específicos de diagramas de bloques funcionales. Por ejemplo, el diagrama de bloques de flujo funcional es una combinación del diagrama de bloques funcional y el diagrama de flujo . Muchas metodologías de desarrollo de software se construyen con técnicas de diagrama de bloques funcionales específicas. Un ejemplo del campo de la computación industrial es el Diagrama de bloques de funciones (FBD), un lenguaje gráfico para el diseño de controladores lógicos programables .
Un diagrama de bloques de flujo funcional ( FFBD, por sus siglas en inglés ) es un diagrama de flujo paso a paso de varios niveles, con secuencia de tiempo, del flujo funcional de un sistema. [2] El término "funcional" en este contexto es diferente de su uso en programación funcional o en matemáticas, donde la combinación de "funcional" con "flujo" sería ambigua. Aquí, "flujo funcional" se refiere a la secuencia de operaciones, con flechas de "flujo" que expresan la dependencia del éxito de las operaciones anteriores. Los FFBD también pueden expresar dependencias de datos de entrada y salida entre bloques funcionales, como se muestra en las siguientes figuras, pero los FFBD se centran principalmente en la secuenciación.
La notación FFBD se desarrolló en la década de 1950 y se usa ampliamente en la ingeniería de sistemasclásicos . FFBDs son uno de los clásicos de modelado de procesos de negocio metodologías, junto con diagramas de flujo , diagramas de flujo de datos , diagramas de flujo de control , diagramas de Gantt , PERTdiagramas y IDEF . [3]
FFBDs también se conocen como funcionales Diagramas de flujo , diagramas de bloques funcionales y los flujos funcionales .
Historia [ editar ]
Frank Gilbreth introdujo el primer método estructurado para documentar el flujo del proceso , el cuadro del proceso de flujo , a los miembros de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME) en 1921 como la presentación "Cuadros de proceso: primeros pasos para encontrar la mejor manera". [5] Las herramientas de Gilbreth rápidamente se abrieron camino en los currículos de ingeniería industrial .
A principios de la década de 1930, un ingeniero industrial, Allan H. Mogensen comenzó a capacitar a empresarios en el uso de algunas de las herramientas de ingeniería industrial en sus Conferencias de simplificación del trabajo en Lake Placid , Nueva York . Un graduado de la clase de Mogensen en 1944, Art Spinanger, llevó las herramientas a Procter and Gamble, donde desarrolló su Programa de Cambio de Métodos Deliberados. Otro graduado de 1944, Ben S. Graham , Director de Ingeniería de Formas en el Standard Register Industrial, adaptó el diagrama de proceso de flujo al procesamiento de información con su desarrollo del diagrama de proceso de flujo múltiple para mostrar múltiples documentos y sus relaciones. En 1947, ASME adoptó un conjunto de símbolos como el Estándar de ASME para las Tablas de Proceso de Flujo y Operación, derivado del trabajo original de Gilbreth. [5]
El Diagrama de Bloques de Flujo Funcional moderno fue desarrollado por TRW Incorporated, un negocio relacionado con la defensa, en la década de 1950. [6] En la década de 1960 fue explotada por la NASA para visualizar la secuencia temporal de eventos en sistemas espaciales y misiones de vuelo. [7] Los FFBD se utilizaron ampliamente en la ingeniería de sistemas clásicos para mostrar el orden de ejecución de las funciones del sistema. [3]
Desarrollo de diagramas de bloques funcionales flujo [ editar ]
Los FFBD se pueden desarrollar en una serie de niveles. Los FFBD muestran las mismas tareas identificadas a través de la descomposición funcional y las muestran en su relación lógica y secuencial. Por ejemplo, la misión de vuelo completa de una nave espacial se puede definir en un FFBD de nivel superior, como se muestra en la Figura 2. Cada bloque en el diagrama de primer nivel puede luego expandirse a una serie de funciones, como se muestra en el diagrama de segundo nivel para "realizar operaciones de la misión". Tenga en cuenta que el diagrama muestra tanto la entrada (transferencia a órbita operacional) como la salida (transferencia a órbita del sistema de transporte espacial), iniciando así el proceso de identificación y control de la interfaz. Cada bloque en el diagrama de segundo nivel puede desarrollarse progresivamente en una serie de funciones, como se muestra en el diagrama de tercer nivel en la Figura 2.[8]
Estos diagramas se utilizan tanto para desarrollar requisitos como para identificar estudios comerciales rentables. Por ejemplo, ¿la antena de la nave espacial adquiere el satélite de retransmisión de datos y seguimiento (TDRS) solo cuando se van a transmitir los datos de la carga útil, o hace un seguimiento continuo de TDRS para permitir la recepción de comandos de emergencia o la transmisión de datos de emergencia? El FFBD también incorpora operaciones alternativas y de contingencia, que mejoran la probabilidad de éxito de la misión. El diagrama de flujo proporciona una comprensión de la operación total del sistema, sirve como base para el desarrollo de procedimientos operacionales y de contingencia, y señala áreas donde los cambios en los procedimientos operacionales podrían simplificar la operación general del sistema. En algunos casos,[8]
Bloques de construcción [ editar ]
Atributos clave [ editar ]
Una visión general de los atributos clave de FFBD: [1]
- Bloque de funciones : cada función en un FFBD debe estar separada y representada por un solo cuadro (línea continua). Cada función debe representar la acción definida, finita y discreta que deben realizar los elementos del sistema.
- Numeración de funciones : cada nivel debe tener un esquema numérico consistente y proporcionar información sobre el origen de la función. Estos números establecen la identificación y las relaciones que se llevarán a cabo a través de todas las actividades de Análisis Funcional y Asignación y facilitarán la trazabilidad desde los niveles inferiores a los superiores.
- Referencia funcional : cada diagrama debe contener una referencia a otros diagramas funcionales utilizando una referencia funcional (cuadro entre paréntesis).
- Conexión de flujo : las líneas que conectan las funciones solo deben indicar el flujo de la función y no un lapso de tiempo o actividad intermedia.
- Dirección del flujo : los diagramas se deben colocar de manera que la dirección del flujo sea generalmente de izquierda a derecha. Las flechas se utilizan a menudo para indicar flujos funcionales.
- Puertas sumadoras: se usa un círculo para denotar una puerta sumadora y se usa cuando AND / OR está presente. AND se utiliza para indicar funciones paralelas y todas las condiciones deben cumplirse para continuar. OR se utiliza para indicar que se pueden satisfacer rutas alternativas para continuar.
- Las rutas GO y NO-GO : "G" y "barra G" se utilizan para denotar las condiciones "go" y "no-go". Estos símbolos se colocan adyacentes a las líneas dejando una función particular para indicar rutas alternativas.
Función simbolista [ editar ]
Una función se representará mediante un rectángulo que contiene el título de la función (un verbo de acción seguido de una frase nominal) y su número delimitado por decimales único. Una línea horizontal separará este número y el título, como se muestra en la Figura 3 anterior. La figura también muestra cómo representar una función de referencia, que proporciona contexto dentro de un FFBD específico. Consulte la Figura 9 para ver un ejemplo sobre el uso de una función de referencia. [9]
Líneas dirigidas [ editar ]
Una línea con una sola punta de flecha representará el flujo funcional de izquierda a derecha, vea la Figura 4. [9]
Simbolos logicos [ editar ]
Se utilizarán los siguientes símbolos lógicos básicos. [9]
- Y: una condición en la que se requieren todas las rutas anteriores o posteriores. El símbolo puede contener una sola entrada con múltiples salidas o múltiples entradas con una única salida, pero no múltiples entradas y salidas combinadas (Figura 5). Lea la figura de la siguiente manera: F2 Y F3 pueden comenzar en paralelo después de completar F1. Del mismo modo, F4 puede comenzar después de completar F2 y F3.
- O exclusivo: una condición en la que se requiere una de las múltiples rutas anteriores o posteriores, pero no todas. El símbolo puede contener una sola entrada con múltiples salidas o múltiples entradas con una sola salida, pero no múltiples entradas y salidas combinadas (Figura 6). Lea la figura de la siguiente manera: F2 O F3 puede comenzar después de completar F1. Del mismo modo, F4 puede comenzar después de completar F2 O F3.
- O inclusivo: una condición en la que se requieren una, algunas o todas las múltiples rutas de acceso anteriores o posteriores. La Figura 7 muestra la lógica O inclusiva utilizando una combinación del símbolo AND (Figura 5) y el símbolo O exclusivo (Figura 6). Lea la Figura 7 de la siguiente manera: F2 O F3 (exclusivamente) puede comenzar después de completar F1, O (nuevamente exclusivo) F2 y F3 pueden comenzar después de completar F1. Del mismo modo, F4 puede comenzar después de completar F2 O F3 (exclusivamente), O (nuevamente exclusivo) F4 puede comenzar después de completar F2 Y F3
Datos contextuales y administrativos [ editar ]
Cada FFBD contendrá los siguientes datos contextuales y administrativos: [9]
- Fecha en que se creó el diagrama
- Nombre del ingeniero, organización o grupo de trabajo que creó el diagrama
- Número decimal delimitado único de la función que se está diagramando.
- Nombre de la función única de la función que se está diagramando.
La Figura 8 y la Figura 9 presentan los datos en un FFBD. La Figura 9 es una descomposición de la función F2 contenida en la Figura 8 e ilustra el contexto entre las funciones en diferentes niveles del modelo.
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