GB T 26796.4-2011 用于工业测量与控制系统的EPA规范.第4部分:功能块的技术规范.pdf
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1、ICS 25. 040 N 10 远望和国国家标准11: .;、中华人民GB/T 26796.4-2011 用于工业测量与控制系统的EPA规范第4部分:功能块的技术规范EPS Specification for use in industrial measurement and control system Part 4: Function block technical specification 2011-07-29发布中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会2011-12-01实施发布GB/T 26796.4-2011 目次前言.v 引言.咂l 范围-2 规范性引用
2、文件3 术语和定义4 符号和缩略语45 设备模型.46 功能块概要6. 1 功能块的结构6.2 功能块应用模型66. 3 功能块的类别76.4 功能块的组织76. 5 功能块的实例化86.6 功能块的调度97 数据结构7.1 概述7.2 功能块头信息数据结构EPA_BLOCK7.3 模拟量数据结构FB_ANALOG107.4 数字量数据结构FB_DISCRETE 10 7.5 量程数据结构FB_SCALE108 基本功能块定义.m8. 1 概述108.2 模拟量输入功能块(AD 11 8. 3 多路模拟量输入功能块(MAD.,. 13 8.4 数字量输入功能块(DI). 14 8. 5 多路数
3、字量输入功能块(MDD158. 6 模拟量输出功能块(AO)158. 7 多路模拟量输出功能块(MAO)178.8 数字量输出功能块(DO)178. 9 多路数字量输出功能块(MDO)198.四PID运算功能块(PID) 19 8.11 加法功能块(ADD)228.四减法功能块。UB)228. 13 乘法功能块(MUL)238. 14 除法功能块(四川.24 8. 15 平均值功能块(AVG). M GB/T 26796.4-20门8. 16 高选功能块(HS)258.17 低选功能块(LS)m8;, 18 多选一功能块。EL)278.四分程功能块。PL)288.20 求与功能块(AND)29
4、8.21 求或功能块(OR).30 8.22 求反功能块(NOT)318.23 求异或功能块(XOR)319 基本技术块定义. . . . . . . . . . . 32 9. 1 技术块概述329.2 温度技术块329. 3 压力技术块349.4 物位技术块349. 5 流量技术块359. 6 执行器技术块m附录A(规范性附录)单位代码定义38附录B(规范性附录)功能块类型索引48附录c(规范性附录)设备描述文件格式规范49C.1 概述 49 C.2 设备描述文件结构定义. 49 C.3 功能块描述标记); 一一第2部分:协议一致性测试规范;第3部分:互可操作测试规范;第4部分:功能块的技
5、术规范;第5部分:网络安全规范;一一第6部分:通信实时性测试规范。本部分为GB/T26796的第4部分。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归口。本部分起草单位:浙江大学、浙江中控技术股份有限公司、中国科学院沈阳自动化研究所、重庆邮电大学、大连理工大学、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、上海工业自动化仪表研究所、上海自动化仪表股份有限公司、西南大学、天津天仪集团仪表有限公司、中国四联仪器仪表集团有限公司、北京华控技术有限公司。本部分起草人:椿健、金建祥、冯冬芹、徐皑冬、王平、仲崇权、欧阳劲松、梅恪、缪学勤、包伟华、张庆军、刘枫、杨彬、田英明、周勇。V
6、 GB/T 26796.4-20门sl EPA功能块是将EPA标准应用于控制系统的用户层功能模块。当前多种工业以太网标准竞相并存,适应于各种现场总线及工业以太网的功能块规范也各从其类。基于现场总线的功能块应用系统给过程控制带来了全新的控制方式。但在获得现场总线带来的一系列优势时,也同时带来了更复杂的系统实现和系统操作。所以,EPA需要一种既能实现现场总线式控制,又易于操作使用,且易于实现、推广的功能块应用形式。本部分定义了功能块的实现模式、功能块的应用方式、功能块的参数结构,是基于易用易实现,力求结构简洁而功能齐备的原则,对基于EPA标准的功能块做出的规范。M 范围用于工业测量与控制系统的EP
7、A规范第4部分:功能块的技术规范本部分规定了EPA(Ethernetfor Plant Automation)的用户层功能块规范。GB/T 26796.4-20门制定本部分的目的是为基于功能块应用定义基本的功能块,为功能块的互操作建立一个规范性基础。本部分定义了基于EPA协议的EPA设备模型、功能块模型、功能块运行组织方式。定义了控制系统中基本的功能块及其设备描述规范。包括模拟量输入型功能块、数字量输入型功能块、模拟量输出型功能块、数字量输出型功能块,及基本运算型功能块。与本部分相关的IEC61499系列标准的通用功能块模型描述了过程控制用功能块的基本模型,IEC61804系列标准补充了在设备
8、中实现的功能块的参数和功能的规范。本部分中定义的功能块类型、参数、算法是对IEC61804系列标准的继承与简化。对于由IEC61499及IEC61804系列标准所定义的管理功能块、资源块、视图块、趋势块、报警块,及功能块的模式、事件流等,在EPA用户层并不是必需实现的,本部分不作规定。本部分适用于基于EPA标准的产品(测量仪表、控制设备等)的功能块实现。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 5271(所有部分)信息技术词汇GB/T 9387.1信息技
9、术开放系统互连基本参考模型第1部分:基本模型GB/T 20171-2006 用于工业测量与控制系统的EPA系统结构与通信规范GB/T 21099. 1 过程控制用功能块第1部分:系统方面概述HG/T 20505-2000 过程测量与控制仪表的功能标志及图形符号IEC 61158-5 工业通讯网络现场总线规范第5部分:应用层服务定义3 术语和定义3. 1 3.2 下列术语和定义适用于本文件。通信技communication stack 通信技是在一个设备中协同操作的一系列层协议,它为用户提供通信服务。GB/T 9387. 1J 功能块function block 由功能块类型规定的数据结构的一个
10、独立的、己命名的副本和相关操作所组成的软件功能单元。GB/T 9387. 1J 1 GB/T 26796.4-2011 3.3 3.4 3.5 3. 6 3. 7 3.8 3.9 功能块实例function block instance 见3.2功能块定义。GB/T 9387.1J 应用application 用于消费或生产数据的功能或数据结构。IEC 61158-5J 行为behaviour 指示一个对象如何响应特定的事件。IEC 61158-5丁连接connection 在相同或不同设备内应用对象之间的逻辑绑定。IEC 61158-5J 设备device 与链路连接的物理硬件。IEC 61
11、158-5J 索引index 在一个应用进程内的一个对象的地址。IEC 61158-5J 实例instance 在一个类中的个对象的实际物理呈现,它用于标识同个对象类内许多对象中的一个。IEC 61158-5J 3. 10 对象object 设备内个特定组件的抽象表达,通常是有关数据(以变量形式)和方法(规程)的集合,用于对已经明确定义接口和行为的数据进行操作。3. 11 3. 12 2 IEC 61158-5J 映射mapping 二种与另一集合中的量或值具有确定对应关系的所有值的集合。GB/T 21099. 1J 算法algorithm 为在有限操作步数内求解问题而明确定义的规则的有限集合
12、。GB/T 21099. 1J GB/T 26796.4-2011 3.13 变量variable 在不同时间可具有不同值的软件实体。注1:变量的值通常限于某种数据类型。注2:变量可分为输入变量、输出变量和内部变量。GB/T 21099. 1J 3. 14 3.15 3. 16 3. 17 3.18 3. 19 3.20 3.21 3.22 3.23 实现implementation 使系统的硬件和软件成为可运行的开发阶段。GB/T 21099. 1J 数据data 事实、概念或指令按某一格式化方式的一种表示,适用于人或自动装置进行通信、解释或处理。GB/T 21099. 1J 通信宏周期co
13、mmunication macro cycle 一个链路或网段内,完成一次通信周期所需的时间。GB/T 20171J 组态configuration 选择功能单元、指定它们的位置并且定义它们的互连。GB/T 20171J 实例化instantiation 规定类型的实例的创建。GB/T 20171J 系统管理信息库management information Base 按一定组合方式对管理信息进行组织和列表。GB/T 20171J 参数parameter 一种变量,为每一特定应用赋予一个数值,也可用它来标志应用。GB/T 20171J 过程接口process interface 物理过程和应用
14、软件单元之间交换数据和信息的映射。GB/T 20171J 执行execution 一个算法序列的运行。功能块类型function block type 区分不同行为的功能块的标识符。3 GB/T 26796.4-2011 3.24 输入参数input parameter 接收其他功能块所分发的数据的参数对象。3.25 输出参数output parameter 向其他功能块分发数据的参数对象。3.26 内含参数contained parameter 参与功能块内部运算、不参与功能块间数据传递的参数。4 符号和缩暗语AI Analog Input 模拟量输入AO Analog Output 模拟量
15、输出AppID Application Identifier 应用标识AVG Average 平均DI Discrete Input 数字量输入DIV Division 除法DO Discrete Output 数字量输出FB Function Block 功能块HS High Select 高选LS Low Select 低选MAI Multiple Analog Input 多路模拟量输人MAO Multiple Analog Output 多路模拟量输出MDI 岛1ultipleDiscrete Input 多路数字量输入乱1DOMultiple Discrete Output 多路数字
16、量输出岛1UL岛1ultiplication乘法ObjectID Object Identifier 对象标识PID Proportional Integral Differential 比例积分加微分控制算法SEL Select 选择SPL Split Range 分程SUB Subtract 减法5 设备模型EPA仪表设备的软件模块包含EPA通信协议实现和功能块。其中EPA通信实现为设备提供连接到网络上的通信功能。功能块用于处理控制过程,对被控量进行输入、处理,对控制量进行运算、输出,属用户层实现。设备模型如图1所示。4 GB/T 26796.4-2011 过程变量一一】一二一一-一一一-
17、一一一-一一-一-一一一一EPA服务接口J L一一-一-一一一一一一-_j r-一一二一-J二I_一一_二;一_二一一一E队通信协议实现| EPA网络圈1设备模型示意设备与网络上其他设备的通信过程基于EPA协议。不同设备中的功能块之间的交互,以及功能块与组态端、监控端的交互,均由EPA应用层的相关服务来承载。应用层为用户层功能块提供标准的EPA服务接口。功能块通过应用层中信息分发服务接口,实现对外数据发布;通过对信息分发服务的响应,实现外部数据的接收。功能块在应用层接收到读服务时,对读服务进行响应,将读服务参数中指定的对象数据提交给应用层,由应用层发送读服务正响应;若读服务指定的对象在用户层中
18、不存在,则调用应用层的读服务负响应接口,由应用层发送读服务负响应。功能块在应用层接收到写服务时,对写服务进行响应,将应用层接收的写服务数据传递到目标对象参数中,并调用应用层的写服务正响应接口,由应用层发送写服务正响应。若写服务所指定的目标对象不存在或不可写,则调用应用层的写服务负响应接口,由应用层发送写服务负响应。6 功能块概要6. 1 功能块的结构功能块是变量及其处理算法的封装,变量和算法是过程及其控制系统设计所要求的。通过连接这些功能块的数据输入和数据输出,来执行应用(测量、执行、控制和监视)。一个功能块包含了一个或多个算法。一个功能块的描述是算法的列表,它与相关的数据输入、数据输出和参数
19、一起被封装在功能块内。有与过程信号流相关的算法,也有与之不相关的其他的管理算法。参数与过程信号流及管理者F有GB/T 26796.4-2011 关。所有同类型的功能块在设备中使用同样的算法和相同结构的参数表。但每一个功能块的实例的参数都相互独立不相干,参数表指定了功能块所有需要可访问的数据输入、数据输出和参数。每一个独立的参数都由其唯一的实例标识FB_ID和ObjectID来区分。功能块模型如图2所示。过程信号流管理数据输入Parameter 1 Parameter 2 类型名二z参数parameter 1的描述阳ameter_2的描述图2功能块总貌设备输出根据参数在控制流程中起的作用,将功能
20、块的参数划分为三类:输入参数、输出参数、内含参数。输入参数用于接收其他设备分发的数据的接口。输出参数是将运算结果分发给其他设备的接口。在一个功能块的输出参数和下游功能块的输人参数之间,通过链接对象来描述其通信关系,一个链接对象描述一对输出和输入参数之间的通信关系。(链接对象由用于工业测量与控制系统的EPA系统结构与通信规范定义。)一个输出参数可与多个输入参数建立链接关系。但一个输入参数只能与一个输出参数建立链接关系。这些链接关系是根据应用需要,在系统组态时确立。内含参数不进行数据发布,也不接收其他设备的数据发布,但可接受上位机的读、写操作。内含参数是功能块中参与运算的变量,或是参与控制的变量。
21、在功能块运行过程中,操作人员通过操作内含参数对控制、运算过程进行干预。6.2 功能块应用模型功能块应用系统可由一个或多个设备共同组成,也就是说,一个应用实现可以由一个设备内部的功能块来承担,也可以把功能需求分担在多个设备的多个功能块上。这种应用系统结构的示意如图3所示。6 GB/T 26796.4-20门通信网络圈3可分布于设备间的功能块应用6.3 功能块的类别根据功能块在控制流程中所起的作用,将功能块分为输入型功能块、输出型功能块、运算型功能块、技术块(或称转换块、工艺块)。其中输入型功能块包含模拟量输入功能块、数字量输入功能块;输出型功能块包含模拟量输出功能块、数字量输出功能块。运算型功能
22、块包含PID运算功能块、控制量选择功能块等等。技术块是用于对过程量进行检测,并对检测信号进行处理转换,最终将过程量以数值形式输入到系统中;或将数值形式的控制量进行转换,以其他形式输出到执行机构。技术块所具备的行为功能是:处理检测信号,将其转化为数值形式表示,计算过程量(如线性化,补偿校正等),得出最终测量值;或从输出功能块中取得输出值,对其进行转换运算(如DA处理等),将控制信号传递到执行机构。输入功能块从技术块获得测量值,对其进行量程转换、滤波等运算,把测量值发布到下游功能块。输出功能块从运算功能块或其他上游功能块获得运算结果,对其进行量程转换、限幅处理等,把控制数据传递到输出型技术块。运算
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