GBT 6988.6-1993.pdf
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1、中华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 控制 系统 功 能表 图 的绘制 G B / T 6 9 8 8 . 6 一9 3 P r e p a r a t i o n o f f u n c t i o n c h a r t s f o r c o n t r o l s y s t e ms 代替 G B 6 9 8 8 . 6 -8 6 本标准等效采用国际标准I E C 8 4 8 ( 1 9 8 8 ) 控制系统功能表图的绘制 。 1 主皿内容与适用范圈 本标准规定了绘制描述控制系统的功能和特性的表图的方法( 其中包括必要的图形符号及其使用 规则) 。 本标准适用于绘制电气控制系统的
2、功能表图, 也适用于气动、 液压和机械等非电控制系统或系统的 某些部分。 本标准规定的方法与实现工艺过程所采用的技术无关, 可作为工程领域中不同技术学科之间的交 流工具。 注: 上述方法是研究异步事件协调的佩特里网( P e t r i n e t s ) 在工业中的应用。 采用这种方法可以从总体入手, 通过逐 步降低描述层次而提高描述的详细程度, 最终揭示控制系统的全部细节。 引用标准 G B 1 5 2 6 信息处理数据流程图、 程序流程图、 系统流程图、 程序网 络图和系统资源图的文件编 制符号及约定 G B 2 9 0 0 . 3 4 电工名词术语电 气传动及其自 动控制 通则 3 .
3、 1 控制系统的描述 研制一个过程控制系统的第一步是使设计人员了解该过程的详细情况, 但是仅用文宇很难准确地 描述复杂的、 包括在几种可能的顺序与并行的动作间进行选择的控制动作. 通常, 图示法较容易理解, 但 是一方面很难找到一种为各种专业人员都可掌握的图示法, 另一方面也很难找到适用于表示每一种功 能的图形符号。 因此, 在本标准中采用图形符号与文字叙述相结合的表示方法。 这种表示法应能对系统过程及其控制作总体性描述井能描述所用零部件的技术性能面不考虑具体 工艺实现过程。 本标准规定的功能表图, 应能精确地描述一个过程的输入( 条件) 与输出( 动作) 之间的关系, 并能 全 面描述该过程
4、。 在本标准中, 把过程循环分解为若干清晰的连续的步( 稳定状态) , 步与步以转换分隔。当满足进入 下一步的转换条件的过程信号出现时即标志这一步终止。这样, 步不能重叠。在步的持续时间以内, 动 作可以开始、 持续或完成使过程循环分解得到的步越多, 描述得越精确。 3 . 2 控制、 施控和被控系统 为了给一个系统绘制清晰、 明确的功能表图, 必须确切地规定系统的界限及其功能表图的范围。因 叁 维 边 能 魄 摘 述 并 不 提 徘 系 统 的 实 际 界 限 或 内 部 结 构 的 任 何 细 IY , 所 VI R 0 通 过 在 fo a m 显 R 上 f 0 国家技术监誉局1 9
5、9 3 一 0 4 一 2 0 批准1 9 9 4 一 0 3 一 0 1 实施 G B / r 6 9 B B . 6 一9 3 入和输出作理想描述才能够得到。 根据G B 2 9 0 0 . 3 4 , 控制系统可以分为被控系统和施控系统两个相互依赖的部分 被控系统, 包括执行实际过程的操作设备; 施控系统, 接收来自 操作者、 被控过程等的信号并向被控系统发出命令的设备。 乙b. 图1 示出了系统的划分, 表明了系统中各功能表图的界限。 根据这个划分, 可以绘制三张功能表图 用于不同的用途, 描述不同的关系。 :卜1-Lwe. 刁.| 厂 劝级.控薪翻 L_ _ _ 习 功 . 表目 的
6、界 限表 圈 的 界 限 位公系统功住 表图的界用.出 图 1 控制系统划分示例 3 . 2 . 1 被控系统功能表图 被控系统功能表图的界限上所示的输人条件包括施控系统发出的命令和输人过程流程的( 变化的) 参数。 输出包括送往施控系统的反馈信号和在过程流程上执行的使之具有其他( 理想的) 特性的动作。 该表图描述过程设备的功能, 表明它要响应哪些命令, 返回哪些信号和执行哪些动作。 它由过程设 计者绘制并可作为详细设计过程设备和绘制施控系统功能表图的基础。 3 . 2 . 2 施控系统功能表图 施控系 统功能表图的界限上所示的输入条件包括操作者或可能存在的前级施控系统发出 的命令以 及被控
7、系统的反馈信号。 输出包括送往操作者或前级施控系统的反馈信号和对被控系统发出的命令。 该表图描述了控 制设备的功能, 表明它将接收哪些信号, 发出哪些命令及产生哪些另外的信号。它 由设计者根据其对过程的了解来绘制( 例如通过上述被控系统功能表图) , 并作为详细设计控制设备的 基础。 在大部分情况下, 这种功能表图足以描述简单的控制系统。 3 . 2 . 3 控制系统功能表图 整 个 控制系 统 功能 表图的 界限 上 所 示的 输入 条 件 包括 操 作 者或 俞 级施 控系 统 发出 的 命 令和 输入 过 程流程的( 变化的) 参数。 翰出包括送往操作者或前级施控系统的反馈信号和在过程流
8、程上执行的动作。 这个功能表图不给出被控系统和施控系统之间的相互影响的细节而把控制系统作为一个整体来描述。 它可用于控 制系统的 初步设计阶 段并便于描述在一个过程的 几个系 统中 负责 协调的系 统。 下面两个图例可用于说明控制系统选定后, 如何把它分解为被控系统与施控系统。 在图2 中, 过程是从坯料到加工成半成品零件的切削, 被控系统是机床, 施控系统是数控设备。 G B / T 6 9 8 8 . 6 一9 3 控制系统=机加工系统 起动、 停止, 切A ll 特性等命令: 移动 、 切削等 机加工 目侧指示、 报替灯等 施控系统 二盆控设备 反该偏号 位置、 工作结束等 坡控轰筑 二
9、机床 半成品零件+ 切目 图 2 数控机床 在图3 中, 过程是变电和配电。 高压电源 图 3 变电站中的配电 若变电站配备一台变压器, 被控系统包括变压器、 高压和低压断路器、 用于冷却的辅助设备等。 施控 系统包括与被控系统关联的逻辑与保护设备。 如果变电站配备并联工作的两台变压器, 则其中每一台都可视为一个完整的子控制系统, 此外还需 要增加一个协调控制系统用于负荷的分配等。 3 . 2 . 4 分级表示 功能表图应能达到在工艺规格说明要求的不同的层次上表示, 从高描述层次( 宏表示:, 见图2 5 ) 到 非常详细的描述层次, 在此层次上所有基本命令和信号都根据采用的工艺技术全部表示出
10、 来。 4 功能表图的一般规定 一个功能表图由下列一组符号定义 a步, b . 转换, 有向连线, 用以连接步和转换。 G B / T 6 9 8 8 . 6 一9 3 如果这些符号以规定的方式组合, 就得到了一个静态表示。 这种表示方法也可与控制过程的进展相 , 使其具有动态特性。 静态表示是带解释的, 意味着: 每一步可与一或多个命令或动作相对应。 每 一 畴换必 须与 一 个转 换 条件 相对 应。 压孤 对应 4 . 1 由 此体现了 该表图的功能特性. 步 为了 描述控制系统、 施 控系统和被控系统的 各种稳定状态, 采用了 “ 步” 这一概念. 一个步表示了 所研究系统的一个不变行
11、为的特征, 见表1 中的1 . 1 和1 . 2 . 完 1 序号符号说明 1 . 1 1 . 2 1 . 3 1 . 4 I . 5 巾 E 卿- ;膏 住 一, 尸 一 1 1 “. -4 步, 一般符号 注: 矩形的长宽比是任意的, 推荐采用正方形 为了便于识别, 步必须加标注, 如用字母数字。 一般符号上部中央的星号在 具体步中 应用规定的标号代替 例: 步 2 初始步注同 1 . I 例彻始 步I 例: 步 3 , 标明它是活动的 每 4 . 1 . 1 活动步和非活动步, 初始步 在 某个 细遨 时 扮、 一 个步可以 是活 动的 或非 活 动的, 一系 列 活动 步决定了 所 研
12、究 系 统的 状态。 步的 活动状态可用二进衬逻辑变量0 x . , 的逻辑值1 表示, 步的 非活动状态可用二 进斜逻辑变t0 x “ ” 的逻 辑值。 表示( 垦号哗 . 梦 必须用相应步的标号代替) , 因此步的符号可以 用存偏元件韵符号作逻辑上的描 述. 当一个步是活动的时候, 发出柑关的命令或执行相关的动作。 在此状态下, 施控系统仅响应于有关 下一 个转换条仲或 允许命令条件的信号。 控制过程开给阶段与初始状态相对应的活动步, 称为“ 初始步气 它们表征了 油控系统的初始行为, 见表1 中的1 . 3 和1 ; 4 , 当 步在摸制过程的 特定阶段处于活动状态时 的符号仅用于说瞬,
13、 见表 1 中的1 . 5 , , 可在该步符号中加一圈点以示区别. 此画点不属于步 4 . 1 . 2 与步相关的命令( 动作) 在控制系统中命令通常产生动作, 动作可以导致稳定状态。 一个活动的步可以: 7 6 4 G B / T 6 9 8 8 . 6 一9 3 a当功能表图描述一个 施控系统时, 发出一个或多个命令, b . 当功能表图描述 一 个控制或被控系统时, 产生一个或多个动作。故在下文出现“ 命令” 一词时, 对被控系统则以“ 动作” 代替。 命令用矩形框中的文字或符号语句说明, 该矩形框与其相关的步符号相连。 当文字或符号语句以正确的方式定义时, 它可以区分是命令( 例如:
14、 关闭2 号阀) 还是动作( 例如: 2 号阀关闭) , 甚至可以 表示一个稳定状态( 例如: 2 号阎开着) 。 这既不是一个命令也不是一个动作而仅指 示一个状态, 见表 2 e 因此, 必须仔细规定语句格式以避免误解。如果对语句的性质会发生棍淆时, 必须在表图中加注说 明。 表 2 序号符号 说明 2 . 1 2 . 2 2 . 3 2 . 4 2 . 5 申 二 二 二 口 巾 仁#I3f 2 A9 丁 白 仁 巫 巫 习 一L 14 9Et9F s 9 仁 4 0 A ib f B 工 4bf C 9 R6fBfC 与步相连的公共命令或动作, 一般符号 注: 矩形中的文字语句或符号语句
15、规定了当相应的步是活动的时, 由 施控系统发出的命令或由被控系统执行的动作 例: 非存储型命令 当步4 活动时, 发出“ 打开2 号阀” 命令, 当步4 不再活动后2 号离将关闭 存储型命令 当步4 活动时, 发出“ 打开2 号阀. 命令, 步4 不活动时继续打开, 直 到后续步中有明显的“ 关闭2 号阀“ 的命令为止, 例如步1 4 水平布置三个动作A , B , C与步9 相连 注: 此符号是下述符号的简化型 . 帷到己甲 此符号不隐含这些动作之间的任何次序 垂直布置三个动作A , B , C与步9 相连 注: 此符号是下述符号的简化型 m 同符号 2 。 4 的注 +“sb ff A 动
16、作B 动 作 c G B / T 6 9 8 8 . 6 一9 3 当与之相关的步活动时, 发出一个命令; 当该步不再活动时, 命令将会 终止; 保持其状态。 氏阮 在情况a 中, 命令是非存储型的。 在情况b 中, 命令是存储型的。一个存储的命令只有在被其后续 的步确切地清除( 复位) 时, 才会终止。 因此, 陈述命令的语句应清楚地说明该命令是存储型的还是非存储型的。 4 . 1 . 3 示例 在一张描述施控系统的功能表图中, 可能出现下述命令: e . “ 置2 号阀于半开位置” 在相关的步是活动的期间里, 命令是保持的, 当相关的步不再活动了以后, 命令将终止。 由该步的不 再活动引起
17、 2 号阀状态的变化, 即状态“ 2 号阀关着” 必须在下一步说明。 如用有明确规定的相反命令的命令, 例如“ 打开2 号阀“(相反命令是“ 关闭2 号阀勺代替“ 置2 号阀 于半开位置” , 则即使在下一步不明确指明它的状态, 也可以假定它的状态是由其相反命令决定的状态, 在此为“ 2 号阀关着” 。见表2 中的2 . 2 .该命令是非存储型的。 b . “ 打开并保持2 号阁” 在相应步是活动的期间, 发出“ 打开2 号阀” 的命令, 该命令将保持直至遇到相反的命令。存储型命 令的相反命令也是存储型的。可以在发出命令“ 打开并保持2 号阀” 的步与“ 关闭并保持 2 号阀” 的步之 间的某
18、步加上状态指示“ 2 号阀开着” , 以强调“ 2 号阀是开着的” 这一事实。 通常, 在显示出状态之前, 有必要对该状态进行校验。这可以通过把状态校验反馈信号插入有该状 态显示的步之前的转换条件中实现。关于校验反馈信号的说明见第5 章。 本条所述的这类命令称作公共命令。 它们表明在控制过程的各个相应的步中所发出的命令, 但没有 交待在这些步的持续时间内命令的内部时间信息。每一步的持续时间由步之间的转换的实现确定。 公共 命令与公共转 换条件可以 对 控制 过程的时间 作一 般性描 述。 在 第5 章中 的 详细命令和详细转 换条件将提供关于时间的较梢确的描述。 如果几个命令或动作与同一步相连
19、, 这些命令或动作可以作水平布置也可作垂直布置, 见表2 中的 2 . 4 和 2 . 5 0 4 . 2 转换 为了描述沿着有向连线所发生的活动状态的逐步进展, 采用转换这一概念。 转换用加在所涉及的步 符号之间与有向连线垂直的短划线表示, 见表 3 , 表 3 序号符号 说明 3 . 1 3 , 2 一 连, 步_ 换 一 连 , , 。 到 , 动 合 。 点 ,a” 闭 合 、 t 动 断 触点“ b “ 闭合 或 点 。二 闭 合 带 有有向 连线及相关转 换条件的 转换符号 注: 星号“ , ” 必须用相关转换条件说明代替, 例如用文字、 布尔 表达式或用图形符号 相关的转换条件用
20、文字语句表示 G s / r 6 9 8 8 . 6 一 9 3 续 表 3 序号符号说明 3 .3 3. 4 3 . 5 一 卜 a c - 一 ;aU一一 用布尔表达式表示 用标准图形符号表示 4 - 2 . 1 使能转换和转换的实现 如果通过有向连线连接到转换符号的所有直接前级步都是活动步, 该转换为“ 使能转换” , 否则该转 换为“ 非使能转换” 。 如果转换是使能转换, 并且与之相关的转换条件为真, 则发生“ 转换的实现” 。转换的实现同时导致 由有向连线连接到相应转换符号上的全部直接后续步活动, 而直接前级步不再活动。 图4 和图5 说明了 这些概念。 转换条件为真或为暇 转换条
21、件为假 转换条件为真 非健能转换 使能转换 买现转换 不管相关的转换条件为真或 为理,因为步1 o 不活动,所以 步i s -u的转换是非便翻转换 因为相关的转换条件是 假的,所以步1 0 -1 1 的转换 虽是使能的,但不能被实现 因为相关的转换条件是真的, 所以步t o -u的转换被实现 图4 由一个前级步导致的非使能、 使能和实现转换 G s / T 6 9 8 8 . 6 一9 3 2 213 9 1 32 2二 特换条件 为X成 为暇 转换条件为翻 非使能转换 使能特换实理转换 因为 相 关的 特换 条件 为 但 ,因 为 相 关的 转换条 尽管 转换是使能的,也不曲实 砚件为宾,
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