GB T 19769.3-2012 工业过程测量和控制系统用功能块.第3部分:指导信息.pdf
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1、B ICS 25.040 N 10 和国国家标准11: ./、中华人民GB/T 19769.3-2012/IEC 61499-3 :2004 工业过程测量和控制系统用功能块第3部分:指导信息Function block for industrial-process measurement and control systems Part 3: Tutorial information (lEC 61499-3: 2004 , IDT) 2012-11-01实施2012-06-29发布发布中华人民共和国国家质量监督检验检菠总局中国国家标准化管理委员会中华人民共和国国家标准工业过程测量和控制系统用
2、功能块第3部分:指导信息GB/T 19769. 3-2012/IEC 61499-3: 2004 * 中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号(100013)北京市西城区三里河北街16号(100045)网址总编室:(010)64275323发行中心:(010)51780235读者服务部:(010)68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销争6开本880X 1230 1/16 印张2.75字数77千字2012年12月第一版2012年12月第一次印刷 书号:155066. 1-45805定价39.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)
3、68510107G/T 19769.3-2012月EC61499-3: 2004 目次前言.m引言.凹1 范围.2 规范性引用文件.1 3 常见问题3. 1 一般问题.3.2 面向对象.2 3.3 事件驱动模型.3.4 工程方法43. 5 应用54 示例.64.1 SIFB的应用4. 1. 1 视图-4. 1. 2 趋势4. 1. 3 远程采样.84. 1. 4 远程执行4. 1. 5 远程控制.104. 1. 6 控制与执行的组合.114.2 系统配置4.3 通信功能块的使用.4.4 过程控制功能块中的内含变量.14 4.5 使用适配器接口来实现面向对象的概念154.6 初始化算法. 18
4、5 用ECC实现的状态图表.6 设备与资源管理.21 6. 1 分布式管理应用.21 6.2 设备管理功能块.22 6.3 FBMGT文件类型定义(DTD). 24 6.4 Request/Response的语义 30 附录A(资料性附录)与其他标准的关系.35 附录B(资料性附录)GB/T 19769和面向对象开发.36参考文献.38图1PI_REAL类型块的视图6图2人机接口.7 GB/T 19769.3-2012月EC61499-3: 2004 图3功能块类型PI_OP_HMI7图4TREND_16_REAL_ VS功能块类型8图5TC_XMTR资源类型图6TC_INTFC SIFB类型
5、图7VALVE_XCVR资源类型.10 图8V AL VE_INTFC SIFB类型四图9PID一RSRC资源类型口图10PID SIFB类型11图11PID_ V ALVE资源类型四图12TC_LOOP系统配置四图13系统时序的示例.13 图14多态的适配器类型声明.15图15多态的接收者(客户端)功能块类型.16 图16提供者(服务器)功能块类型.16 图17用于测试适配器接口的资源配置17图18测试结果.17 图19HMI示例四图20假设VCR的电机控制的状态机20图21实现状态图表的基本功能块21图22设备管理应用.21 图23远程设备代理.22 图24设备管理资源.22 图25设备管
6、理内核.22 图26设备管理服务接口.24 表1FBMGT DTD 25 表2FBMGT DTD元素.27 表3Request元素或ResponseReason元素编码30表4QUERY的Request和Response元素nE GB/T 19769.3-2012月EC61499-3: 2004 前言GB/T 19769(工业过程测量和控制系统用功能块分为如下几部分z一一第1部分z结构;第2部分z软件工具要求;一一第3部分z指导信息;一一第4部分:应用行规指南。本部分为GB/T19769的第3部分。本部分等同采用IEC61499-3:2004(工业过程测量和控制系统用功能块第3部分z指导信息)
7、(英文版)。本部分按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本部分根据GB/T1. 1-2009对IEC61499-3 :2004做了下列编辑性修改z一一-删除了IEC61499-3: 2004的前言,重新编写了本部分的前言;一一凡有IEC61499的地方改为GB/T19769飞用小数点代替作小数点的逗号,。按照汉语习惯对一些编排格式进行了修改;一一将一些适用于国际标准的表述改为适用于我国标准的表述。本部分的附录A和附录B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(SAC/TC124)归口。本标准负责起草单位z西南大学。本标准参加起草单位z
8、中国四联仪器仪表集团有限公司、上海自动化仪表股份有限公司、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所。本部分主要起草人:张为群、李涛、吕静、黄仁杰、刘进、包伟华、欧阳劲松。E GB/T 19769.3-2012月EC61499-3: 2004 N 百|以下给出了GB/T19769各部分内容的描述。a) 第一部分 一般需求,包括引言、范围、规范性引用文件、定义和参考模型p 定义功能块类型的规则,声明的类型实例的行为的规则; 功能块在分布式工业过程测量和控制系统CIPMCS)配置中使用的规则; 功能块在满足分布式IPMCS通信需求中使用的规则; 功能块在分布式IPMCS的应用、资源和设备的管理中使用的规则
9、。b) 第2部分定义了软件工具的需求,以支持GB/T19769. 1的1.1中列举的以下系统工程任务: 功能块类型的规范; 资源类型和设备类型的规范; 分布式IPMCS的分析和验证的规范; 分布式IPMCS的配置、实现、操作和维护; 软件工具之间的信息交换。c) 第3部分的目的是促进理解和接收,促进IPMCS结构的通用的和领域特定的应用性,促进软件工具满足其他部分的需求,通过提供z 关于GB/T19769的常见问题解答CFAQ); 使用GB/T19769结构解决控制和自动化工程中常遇到的问题的示例。d) 第4部分定义了一致性行规的开发规则,规定了需要实现的GB/T19769. 1和GB/T19
10、769. 2 的特性,以提供基于GB/T19769的系统、设备和软件工具的以下属性: 多个提供商的设备的互操作性; 多个提供商的软件工具之间的软件移植性p 过个提供商的软件工具对过个提供商的设备的可配置性。1 范围GB/T 19769.3-2012月EC61499-3: 2004 工业过程测量和控制系统用功能块第3部分:指导信息本部分规定了一种技术报告,旨在为广泛应用领域中的常见功能提供一种简单的表达方法。在某种程度上可以将它视为一种语言。应该指出,GB/T19769并不是一种程序设计方法。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
11、。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)使用于本文件。GB/T 15969.3-2005可编程序控制器第3部分z编程语言CIEC61131-3 :2002 ,IDT) GB/T 21099.1-2007过程控制用功能块第1部分:系统方面的总论(lEC/CDV61804-1: 2003 ,IDT) GB/T 21099.2-2007过程控制用功能块第2部分z功能块概念及电子设备描述语言的规范。EC/CDV61804-2:2003 ,IDT) 3 常见问题3. 1 一般问题本部分的作用z本部分是对GB/T19769各部分常见问题的回答的汇编。GB/T 19769的益处:遵循GB/T
12、19769的分布式工业过程测量装置和控制系统CIPMCS)、设备和它们相关的生命周期支持系统将给其所有者和系统集成商带来许多重大的好处,包括:a) 通过配置、编程和数据管理功能的集成,遵循GB/T19769的生命周期支持系统能够降低工程的成本。另外,GB/T19769分布式系统的简单而完备的模型使系统容易集成,这也节省了成本。这种模型为系统的所有功能(包括控制和信息处理以及通信和过程接口)提供了独立于硬件和操作系统的表示pb) 工程师和技术人员通过将通用的概念和技巧用于系统的所有元素,能够节省系统实现的时间。另外,通过消除以前集成不兼容的系统元素和软件工具所需要的软件补丁和粘件(gluewar
13、e)气也能够节省系统实现的时间;c) 补丁和粘件的消除、可互操作的软件集的可获得、工程技巧的可移植性和系统元素的容易集成,将在系统生命周期内产生更高的可靠性和可维护性;d) GB/T 19769提供了一种抽象的、独立于实现方法的系统功能表示方式。这种通用的目标将使已存在的系统容易地移植到GB/T19769兼容的系统,旧的技术平台(操作系统、通行等)容易地移植到新的GB/T19769兼容的技术平台ze) 通用软件和固件技术统一应用的规模经济将提供每一功能更低的硬件成本。因为现代控制硬GB/T 19769.3-2012月EC61499-3: 2004 件最主要的成本项是它的固件和支持软件。GB/T
14、 19769的性质z不是独立的文档。为了实现以上列出的好处,分布式工业过程测量和控制系统OPMCS)需要z 遵循GB/T19769.4规则的兼容性行规,包括使用的通信协议的完整定义; 标准的编程语言,如在GB/T15969.3中为基本功能块类型的算法规范定义的编程语言; 标准化的和用户化的功能块类型、资源类型和设备类型库,以及它们在特定领域的应用指南。GB/T 19769功能块和GB/T15969.3功能块的区别:功能块术语己分别用于GB/T15969. 3中和GB/T21099所反映的过程控制领域中。但GB/T19769 按照分布式、事件驱动的结构,以更通用的方式定义了该术语。GB/T159
15、69. 3采用的集中式、扫描式结构和GB/T21099采用的分布式、扫描式结构可以视为一种特殊的情况。将来,GB/T15969. 3和GB/T 21099可能按照GB/T19769.4给出的规则,选择制定它们自己的兼容性行规,以规定这些标准的协调一致。3.2 面向对象使用严格的面向对象模型的目的z为了获得封装的、可重用的软件模块(功能块)的分布式级别,GB/T19769使用面向对象的程度是必须的。本部分的附录B讨论了使用面向对象开发的益处以及GB/T19769实现这些益处的程度。实现的代价z不一定很昂贵。GB/T19769模型并不要求完全的面向对象实现。除非,功能块和兼容性设备的外部可视行为符
16、合GB/T19769要求和GB/T19769.4所定义的一致性行规要求。不使用通用的分布式对象模型(如DCOM或CORBA)的原因:实现这些信息技术模型的规定的特性将很昂贵,并且在于分布式实时工业过程测量和控制系统OPMCS)中使用,它们通常太慢了。另外,没有标准的、易于理解的图形化模型来表示分布式应用中这些对象之间的事件和数据的交互。数据连接与事件连接是一种对象:库元素中包含的数据和事件连接声明可被视为软件工具管理的对象,如附录B和GB/T19769. 1 所示。另外,数据和事件连接在资源中被视为被管理对象,如附录B和GB/T19769. 1所示。没有GLOBAL或EXTERNAL变量的原因
17、:所有的变量都被封装了。不保证存在可用的隐式全局的分布机制。这种机制可用时,它们通常地能够映射到服务接口功能块。如何访问内含参数z外部访问功能块的内部变量与好的软件设计原则不符。虽然如此,为了适应例外的情况和先前的实践,为管理功能块定义了到内部变量的READ、WRITE服务和相关的访问路径。然而,这种实践,可能极大地降低系统的性能、可靠性、可维护性和安全性。特别是它取代了标准PUBLISH/SUBSCRIBE或CLIENT/SERVER服务,用于对变量的高速、周期性访问。2 功能块用于模型设备或资源管理应用的原因z这种方法的好处有z 系统中所有应用,包括管理应用,具有一致的模型; 具有一致性的
18、方法封装和重用所有的功能,包括管理功能; 重用已存在的数据类型FGB/T 19769.3-2012月EC61499-3:2004 使用已有的标准化的方法来定义要求的新数据类型和管理消息的规范。3.3 事件驱动模型使用事件驱动模型的原因:任何执行控制策略(循环的,按时间调度的等)都可以通过事件驱动模型来表示。GB/T19769选择更具有通用性的模型,以便为一致性标准和系统提供最大的灵活性和描述能力。数值的改变如何产生事件z定义在GB/T19769. 1的附录A中的E_R_TRIG和E_F_TRIG功能块类型,在连续发生的输入事件之间,当逻辑值输入上升时或下降时都会分别地产生输入事件。这种类型的实
19、例可以联合其他功能块以产生上升沿或下降沿触发、阀值探测等事件。事件类型及其用途z事件类型是与功能块类型的事件输入或事件输出相联系的标识符,是事件输入或输出声明的一部分,见GB/T19769的2.2.1.1中的描述。软件工具可以用它来确保没有不适当的事件连接。例如,确保用于初始化的事件输出没有连接到用于报警处理的事件输入上。定义在GB/T19769.1中的,在基本功能块中用于控制算法执行的执行控制图表不能探测事件的类型。因此在这种功能块类型中,事件类型不能用于影响事件的处理。除了缺省的EVENT类型外,GB/T19769没有定义任何标准事件类型。这种模型如何适应采样数据系统:在采样数据系统中主要
20、的问题是(例如,在运动、机器人和连续过程控制中使用的问题): 如何获得过程或机器输入的同步采样; 如何确保用于处理或控制算法的所有数据及时到达E 如何确保在下一个采样和执行周期开始之前,所有的输出都可用并为采样作好了准备。要解决这些问题,典型地需要专门的通信和操作系统服务。这些服务可用GB/T19769模型的服务接口功能块来表示。要采样的输入和输出同样地可以通过服务接口功能块来表示。系统服务、输入和输出采样和算法控制的关系可以用事件连接和数据连接来表示。通信子系统丢失了重要事件的处理:这是所有分布式控制系统共同的问题,其解决方法是众所周知的。例如,通过周期性通信、丢失事件探测和/或正响应协议来
21、解决。GB/T19769模型通过IND-、CNF-和INITO-服务原语和服务接口功能块的状态输出,提供对异常操作的通知。区分处理事件和执行调度事件z事件可以通过事件类型的机制来相互区分。软件工具可以使用这些事件只显示感兴趣的事件类型,也可以用来约束兼容事件类型之间的连接。功能块响应故障和异常z在GB/T19769模型中,故障和异常模型化为服务接口功能块的事件输出和关联的数据输出。这些输出可以连接到任何功能块的适当的事件输入和关联的数据输入上。这些功能块须负责对故障和异常的响应,例如,通过改变它们的运行模式。实例化事件处理功能块CE_CYCLE、E_RESTART等): 标准没有限制通用事件处
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