GB T 21099.1-2007 过程控制用功能块 第1部分:系统方面的总论.pdf
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1、ICS 2504040;3524050N 10 圆圈中华人民共和国国家标准GBT 2 1 0991-2007IECCDV 6 1 8041:2003过程控制用功能块第1部分:系统方面的总论Function blocks for process controlPart 1:Overview of system aspects20071011发布(IECCDV 618041:2003,IDT)2007-12-01实施牛瞀粥紫瓣訾雠瞥星发布中国国家标准化管理委员会仅111前言引言l 范围2规范性引用文件3术语和定义31基本定义32基于IAIM一通道的定义33缩略语4工程需求41 概述”42设计阶段的
2、需求5关于兼容性等级的定义51概要52不兼容性53共存性54可互连性55可协作性-5。6可互操作性57可交换性一6功能需求61概要62系统(或通道或设备)状态63有效性指数(VI)64信号处理-65测量信息处理-66设备诊断和测试支持67本地接口附属装置68 没备(系统和通道)管理7功能块应用需求71系统概述72基本FB类型概述-73 FB需求一74从Ic派生的功能块的初始集75 FB环境需求76通信需求8附加需求81与外部应用协作82附加特性需求GBT 210991-20071ECCDV 61804-1:2003目 次v,:3o08ooommnnu心地地他nnM蟾幻肌船胛勰船勰趴GBT 21
3、0991-2007IECCDV 61804-1:20038,3一致性要求一9设备描述语言91背景92基本要求93一般要求附录A(资料性附录)附录B(资料性附录)附录C(资料性附录)附录D(资料性附录)附录E(资料性附录)参考文献“系统生命周期FB功能性需求:用户视图C-BT 21 099和GBT 1 97691-2005间的关系模拟输入FB到GBT 1 9769的映射AME需求图1应用交互-图2 GBT 21099的影响图3功能设备兼容性等级图4系统(或通道或设备)状态-图5功能块设备的组成“图6过程工业用功能块应用的设备结构“图7传感器功能层次:实例图8非功能块应用数据接口图A1 从过程回路
4、到FRD的生命周期-图A2包含两个过程基本操作的PFD -围A3控制功能在扩展P&ID上的明确表示图A4来自扩展PID的控制功能的提取图A5控制功能和AB的需求-图A6控制功能需求的结构化文档图A7 Folio的四部分-图A8从控制层次图中选择Folio-图A9控制功能“控制泵”详细需求的Folio图A10 FRD的示例图A11 独立于I 8_c系统实现的功能需求图”图A12标准功能块语言的需要一图A1 3标准EFB库图A14从功能需求图到I&c系统和设备图A1 5一个执行的设计及其来自现货供应的执行设备的AB图A】6来自现货供应执行设备的执行AB的内部特性设计图A17 AB的内部块与控制功能
5、的上游和下游EFB和AB的网络 图A18执行AB的图形符号和不清晰的内部描述图A19使用GBT 1976912005系统模型的开关(OFFON)阀执行AB图A20使用GBT 1 97691-2005系统模型的OFFON执行AB-图A21 三取二安全切换AB的示例图A22使用GBT 1976912005系统模型的三取二切换AB图A23使用GBT 1 97691-2005系统模型的从FRD到F设计方案弛弛跎拍弘诣他喜;vom地掩幻弱鸽”鹅的蚰叭“北北拈姐帖蛎蝎拍们盯船娼的蜉图A。24图A25图A26图A27图A28图B1图B2图B3图B4图B5图B6图B7图C1图【:。2图C3图C4图C5图C6图
6、C7图C8图C9图D1图D2图D3图D4图D5图D6图D7图E1GBT 210991-2007IECCDV 61804-1:2003泵AB的内部块分布分布EFB和控制功能“控制泵”的AB到l【:结构控制功能在I 8LC设备中的实现使用GBT 1976912005的控制功能“控制泵”的分布 从FRD到程序设计方案-系统属性IA1M一通道校验-分布式自动控制系统的参考功能结构每个IAM功能的主要功能成分的用户视图IM通道CMM交互:用户视图使用现场总线的分布式平台:物理组成智能传感器参考模型GBT 1 97691 2005功能块结构GBT 1976912005功能块的类型细节实施细节方面分布式应用
7、和分布式操作系统-过程控制功能块的基本概念过程控制FB中的功能成分一个过程控制FB的GBT 197691 2005图形表示EFB的完整结构(示例)GBT 1976912005、GBT 21099以及其他标准化活动的关系模拟输入块的参数概要模拟输入块的仿真、模式和状态图模式和状态产生条件模拟输入块的状态机模拟输入块实例A【一FB图形表示A1一FB ECC-r-命名和寻址方法表1功能性特征-表2初始FB集表3 EFB一般列表表C1表C2表D1表D2表D3表D4表D5表D6GBT 1 976912005功能块特征概述GBT 197691 2005和GBT 21099间的模型构件参考实际模式计算的条件
8、和结果计算输出参数的状态的条件和结果-模拟输入块参数属性过程参数描述-报警参数描述一仿真盼钉钉跎弛弘w叭弛鸺的加n他他他似粥阳伯舳船跗趴叭毖肌加伯踮引跎跎GBT 210991-2007IECCDV 61804-1:2003前 言GBT 21099过程控制用功能块分为如下几部分:第1部分:系统方面的总论;第2部分:功能块概念和电子设备描述语言规范l第3部分:电子设备描述语言;第4部分:EDD互操作指南。本部分为GBT 21099的第1部分。本部分等同采用IECCDV 618041:2003过程控制用功能块第1部分:系统方面的总论(英文版)。本部分根据IECCDV 618041:2003翻译。为便
9、于使用,对IECCDV 61804一l:2003做了下列编辑性修改:a) “本国际标准”一词改为“本部分”b) 删除IECCDV 618041:2003的前言;c)对文中明显错误的编号进行了纠正;d) IECCDV 618041:2003的附录E(资料性附录)的内容明显错误,给予了删除;e) 将IECCDV 618041:2003的附录F改为了本部分的附录E。本部分的附录A、附录B、附录c、附录D和附录E均为资料性附录。本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会第二分技术委员会归口。本部分负责起草单位:西南大学。本部分参加起草单位:机械工业仪器仪表综合技术经
10、济研究所、上海自动化仪表股份有限公司、中国四联仪器仪表集团、浙江大学、北京机械工业自动化研究所、上海工业自动化仪表研究所。本部分主要起草人:刘枫、赵亦欣、黄伟、张渝、庄夏。本部分参加起草人:冯晓升、包伟华、刘进、冯冬芹、谢兵兵、陈诗恩。本部分为首次发布。GBT 210991-2007IECCDV 81804-1:2003引 言本部分是一个最终用户驱动的基于功能块(FB)的分布式过程控制系统的需求规范。本部分及其与之相关的功能块标准(GBT 210992)源自电力工业领域。本部分经过了石油和燃气、石油化工、医药和精细化工、造纸、食品和饮料、污水处理厂、冶金和其他领域中的应用的验证。对于其他工业领
11、域,将有其他的一般需求标准和相关规范。当前和未来的数字过程控制系统需要满足下列需求:增加保密性和安全性;缩短上市时间;被可用的工具支持;降低开发和技术支持的成本;最小化培训费用;支持分布式控制应用的集成f支持实现的集成方法;增加可维护性、可更改性、敏捷性、可升级性、灵活性、有效性、可访问性、可用性、支持工具的兼容性、多厂商设备应用的兼容性、知识和设计的可重用性、软件组件的可重用性; 数字过程控制系统由数字设备组成,这些设备相互间是兼容的、可协作的、可互连的、可互操作的和可互换的。在过程控制系统的体系结构和在生命周期所有阶段中的操作都需要满足这些需求。设计过程控制系统公认的基本概念是用FB描述所
12、有必要的与实现相关的功能。FB是提供特定功能的数据和算法的封装,它具有自主性。过程控制系统可以包含多个不同FB的多个实例,它们运行在提供公共服务(例如通信)以及到其他应用的接口的环境中。见图1。+人机界面图1应用交互寻删斗黼桃1范围GBT 210991-2007IECCDV 81804-1:2003过程控制用功能块第1部分:系统方面的总论GBT 21099的本部分以通用指南的方式为供应商提供了一个规范,以满足数字过程控制系统不断发展的需求。通过本规范,用户可以确保他们所选择的设备的兼容性、可协作性、可互连性、可互操作性和可互换性。本部分给出了总的需求。为了更好地理解,本部分在附录中给出了背景信
13、息和示例。本部分为FB定义了需求,以提供控制、方便维护和技术管理的应用,这些应用与测量设备和执行机构进行交互;控制包含使过程达到并保持所期望的特性的必要功能;维护包含采集过程设备的状态信息和自动化设备的状态信息以及对其进行调整的功能,例如校准一个有漂移的传感器I 。处理过程优化信息的技术管理。主要关心的是过程和工厂设备的经济性。与安装期问工厂或设备的某项的性能和可靠性的衡量,以及与来自不同提供商,在同一操作环境中执行相同功能的某项的性能和可靠性的比较,有特别的关系。性能的示例有,来自于不同提供商的两个阀,在发生故障之前所达到的循环次数。这样,允许生成详细的、有效的统计分析,以支持决策管理和工厂
14、设备的更改。设计、实现和运行一个基于FB的过程控制系统的一个先决条件是工具、设备及其他组件遵循基于通用规范的同一体系结构。这一体系结构用来定义系统的组件,例如功能块、设备、数据、数据连接,以及这些组件之间的关系。与本部分相关的,GBT 19769的通用功能块模型能够提供过程控制用功能块的这些基本组件。GBT 19769需要补充的是在设备中实现的FB的参数和功能的规范。必须规定的功能块的体系结构和范圈在74中描述。74含有过程工业所需的最小功能块集。它们出现在两个不同的章节,一个涉及“高级”功能块,它包含像控制回路(例如,比例、积分、微分PID)的多数过程工业所需的复杂但通用的功能,另一个包含E
15、FB(Elementary FB)集,如所需的布尔函数,可组成特定的和唯一的功能性。FB应用于过程控翩系统的整个生命周期,可以从不同方面来观察。这在附录A中详细说明。工艺流程设计从管道和仪表图(PID)开始,它以纯功能的角度给出了过程控制和仪表的需求。通过P&ID,过程控制系统期望的特性被抽象为功能需求图(FRD),而没有考虑基本设备的详细行为。FRD由应用块(AB)组成,AB表示了设计阶段的数据和算法。在过程工程师和自动控制工程师(最终用户和系统集成者)进行讨论之后,通过使用市面上可用的设备及其互连以及这些设备的配置的若干设计,将FRD转换为应用的详细设计,这样在PID上所示的PII)回路将
16、被转换为在特定现场和或控制室设备中可实现的功能块。应当注意过程工业的许多部分,特别是那些具有许多相似和相关的简单过程的情况(例如水处理工业)并不使用FRD的概念或术语,而是直接从P,m转换创可实现的功能块,并且使用不同的名称来描述过程和所产生的设计文档。本部分使用FRD的方法是因为它表示了设计阶段最正式的视图并以图解说明了在生命周期最初阶段的功能块使用。第4章从生命周期的角度总结了这种需求。本部分规定了一种系统(基于分布式FB应用的工业过程测量和控制系统)。以体系结构、模型和生命周期来描述这种系统。体系结构是命名组件和提出系统结构的“路线图”。模型描述r组件的细节即,它们在系统中的功能。生命周
17、期使组件在不同的生命阶段的使用期间如何一起工作成为可见1GBT 210991-2007IECCDV 618041:2003的,即,使运行成为可见的。图2以自顶向下和自底向上的角度给出了对于GBT 21099的不同影响、基本规范和技术支持。圈2 GBT 21099的影响GBT 21099影响到涉及相同领域的国家标准和项目。这些标准或者是与技术无关的,支持自顶向下的方法;或者专注于某一技术,如可编程控制器或现场总线。两者一起构成了GBT 21099所规定的标准的基础。本部分的主要目的是使最终用户、系统供应商及设备制造商的不同角度、模型和出发点保持一致。它将是引导制定后续规范期间的讨论和指导GBT
18、210992读者的参考文档。2规范性引用文件下列文件中的条款通过GBT 21099的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件。其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分,然而,鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件其最新版本适用于本部分。GBT 2900562002电工术语自动控制(IEC 60050351:1998,IDT)GBT 527112000信息技术词汇第1部分:基本术语(eqv ISOIEC 2382l:1993)GBT 527142000信息技术词汇第4部分;数据的组织(eqv ISOIEC 23824
19、:1987)GWT 52716-2000信息技术词汇第6部分;数据的准备与处理(eqV ISOIEC 23826:1987)GBT 52718-2001信息技术词汇第8部分:安全(idt ISOIEC 23828:1998)GBT 52719-2001信息技术词汇第9部分;数据通信(eqv ISOIEC 23829:1995)2GBT 5271112000信息技术词汇GBT 5271122000信息技术词汇GBT 527120一1994信息技术词汇GBT 5271232000信息技术词汇GBT 5271242000信息技术 词汇1 99S)GBT 527125GBT 527127GBT 527
20、128IEC 238228:995)GBT 5271Z9238229 1 1999,IDT)GBT 52713419991D丁)GBT 210991-2007IECCDV 61804-1:2003第11部分:处理器(eqv ISOIEC 2382 11:1987)第12部分:外围设备(eqv ISO1EC 2382 12;19881第20部分:系统开发(eqv ISOIEC 238220:19901第23部分:文本处理(eqv ISOIEC 238223:1 994)第24部分:计算机集成制造(eqv 1SOIEC 2382242000信息技术词汇第25部分:局域网(eqv ISOIEC 23
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