Podle RD 50-34.698-90 „Požadavky na automatizované systémy na obsah dokumentů“ dokument „Functional structure diagram“ obsahuje:
- (subsystémy AC); automatizované funkce a (nebo) úkoly (soubory úkolů); soubor úkonů (operací) prováděných při zavádění automatizovaných funkcí pouze technickými prostředky (automaticky) nebo pouze osobou; se stručným uvedením obsahu zpráv a (nebo) signálů přenášených prostřednictvím spojení a v případě potřeby spojení jiných typů (vstup, podřízenost atd.); funkční struktura (Pokud je potřeba).
Níže je příklad vytvoření funkčního strukturního diagramu pomocí AllFusion Process Modeler (Bpwin) ve formátu IDEF0. Funkční schéma struktury je vypracováno ve fázi technického návrhu. Jako příklad k formě funkční schémata struktury Systém analytického datového skladu a jeho subsystémy byly převzaty ve formátu IDEF0.
Obsah
- Prvky funkční struktury
- Funkce a úkoly subsystémů Systém
- Subsystém pro sběr, zpracování a načítání dat
- Úložný subsystém
- Subsystém generování a vizualizace reportů
- Informační vazby mezi Systémovými prvky a vnějším prostředím
- Detailní schémata částí funkční struktury
Prvky funkční struktury
Tato část uvádí složení funkční struktury systému a poskytuje seznam subsystémů v souladu s technickými specifikacemi pro jeho vytvoření.
Systém obsahuje následující funkční subsystémy:
- subsystém pro sběr, zpracování a načítání dat – určený k implementaci procesů sběru dat ze zdrojových systémů, přivedení specifikovaných dat do podoby potřebné k naplnění subsystému datového úložiště;
- subsystém ukládání dat – určený k ukládání dat ve strukturách zaměřených na rozhodování;
- subsystém generování a vizualizace reportů – určený pro generování obchodně orientovaných datových trhů a reportingu.
Funkce a úkoly subsystémů Systém
Pro každý subsystém je uveden seznam funkcí a úkolů, které provádí. Seznam funkcí a úkolů je převzat z části „Požadavky na funkce vykonávané systémem“ technické specifikace.
Subsystém pro sběr, zpracování a načítání dat
| Funkce | Úkol |
|---|---|
| Řídí procesy sběru, zpracování a načítání dat | Vytváření, editace a mazání procesů pro sběr, zpracování a načítání dat |
| Vytvoření posloupnosti provádění procesů sběru, zpracování a načítání dat (předpisy načítání dat) | |
| Definování a změna harmonogramu procesů sběru, zpracování a načítání dat | |
| Provádění procesů pro sběr, zpracování a načítání dat ze zdrojů do datového skladu | Spouštění procedur pro sběr dat ze zdrojových systémů, načítání dat do dočasných a trvalých úložišť |
| Zpracování a transformace extrahovaných dat | |
| Podpora pro pomalu se měnící měření | |
| Zaznamenává výsledky sběru, zpracování a načítání dat | Vedení protokolů o výsledcích sběru, zpracování a načítání dat |
| Rychlé upozornění uživatelů na všechny nouzové situace během provozu subsystému |
Úložný subsystém
| Funkce | Úkol |
|---|---|
| Tvorba a údržba databázové struktury | Podpora (vývoj, úprava) HD modelu |
| Vytváření tabulek, pohledů, materializovaných pohledů, sekvencí, tabulkových prostorů, funkcí, balíčků, spouštěčů | |
| Záznam, ukládání a úprava dat | Provádění operací z hlediska jazyka SQL (Insert, Update, Delete) |
| Uložení hodnot dříve načtených dat, pokud se změní | |
| Archivace málo používaných informací | |
| Zálohování dat | Provedení úplné studené kopie |
| Provedení logické kopie | |
| Provádění přírůstkových záloh | |
| Poskytování dat | Provedení operace dodávky dat z hlediska jazyka SQL (Vybrat) |
| Protokolování výsledků operace subsystému | Udržování protokolů událostí DBMS |
| Rychlé upozornění správce DBMS o všech mimořádných situacích |
Subsystém generování a vizualizace reportů
| Funkce | Úkol |
|---|---|
| Vytváření a udržování logické prezentace informací | Vytvoření logické reprezentace informací ve formě obchodního popisu uložených dat |
| Úprava logické reprezentace informace | |
| Vytváření a údržba dotazů a reportingu | Vytváření šablon datových dotazů |
| Nastavení tabulkových formulářů a grafů analýzy dat | |
| Poskytování nástrojů pro reporting a analýzu dat | Poskytování schopnosti provádět matematické operace s ukazateli |
| Poskytování možnosti provádět skupinové operace s daty (SUM, MIN, MAX atd.) v reálném čase | |
| Vizualizace předkonfigurovaného OLAP reportingu v tabulkové a grafické podobě |
Informační vazby mezi Systémovými prvky a vnějším prostředím
Sekce poskytuje model v notaci IDEF0, odrážející informační vazby mezi prvky (subsystémy) informačního systému a vnějším prostředím.
Na níže uvedeném Schéma IDEF0 je prezentován model, který odráží informační vazby mezi prvky (subsystémy) informačního systému a vnějším prostředím. Účelem použití diagramu IDEF0 je vizuálně zobrazit datové toky mezi subsystémy a tok interakce s prvky mimo Systém.
Rozsah modelu zahrnuje všechny subsystémy informačního systému, reprezentované funkčními bloky.
Hlavními objekty modelu jsou:
- Funkční bloky. Odráží název funkčních subsystémů.
- Ovládací šipky (horní část funkčního bloku). Reflektujte příkazy (požadavky od uživatelů nebo jiných subsystémů) a instrukce, které ovlivňují činnost subsystému.
- Vstupní šipky (vlevo od funkčního bloku). Odrážejí příchozí datové toky z vnějšího prostředí nebo jiného subsystému.
- Exitové šipky (vpravo od funkčního bloku). Odrážet odchozí toky (výsledky provozu subsystému) dat do vnějšího prostředí (uživatelé a správci) nebo do jiného subsystému.
- Šipky ovladače (spodní část funkčního bloku). Reflektujte prostředky (software, lidské zdroje), které se při provozu subsystému používají.
Detailní schémata částí funkční struktury
Tato část poskytuje podrobný model v notaci IDEF0, odrážející informační souvislosti mezi funkcemi subsystémů informačního systému a jejich vztahy s vnějším prostředím.
Účel použití diagramu IDEF0 slouží jako vizuální zobrazení podrobné úrovně informačních datových toků mezi funkcemi v rámci každého subsystému a zobrazení příchozích/odchozích toků interakce s externími prvky.
Trebukhin, A. G. Systematizace struktur funkčních schémat automatizačních systémů / A. G. Trebukhin. — Text: bezprostřední // Mladý vědec. – 2012. – č. 1 (36). – T. 1. – S. 36-40. — URL: https://moluch.ru/archive/36/4102/ (datum přístupu: 28.11.2023. listopadu XNUMX).
Je popsán algoritmus pro systematizaci struktur funkčních diagramů automatizačních systémů vytvořených pro různé konstrukční systémy pomocí různých nástrojů technické automatizace. Je ukázána efektivita použití tohoto algoritmu pro identifikaci nejběžnějších variant funkčních diagramů a konstrukci standardních technických řešení pro automatizační systémy.
Klíčová slova: blokové schéma, funkční schéma, strom návrhu obvodu.
Byl zvažován systematizační algoritmus funkčních schémat automatizačních systémů, vytvořený pro řadu strukturálních schémat, využívající různé automatizační prostředky. Byla ověřena efektivita algoritmu pro identifikaci nejběžnějších variant funkčních schémat a budování technických řešení automatizačních systémů.
Klíčová slova: blokové schéma, funkční schéma, model schémat rozhodovacího stromu.
V současné době s rostoucím tempem průmyslové automatizace roste potřeba zdokonalovat řídicí systémy CAD. Většina těchto CAD systémů je zaměřena na organizaci rozhraní člověk-stroj s cílem poskytnout interaktivní proces pro vývoj schémat zapojení a technické dokumentace. Volba racionální struktury automatizačního systému zůstává na projektantovi.
Vývoj systémů automatizace technologických procesů probíhá na základě sestupné hierarchie obvodů [1]: strukturální => funkční => elektrické => instalace. Blokové schéma automatizačního systému je jeho obrazem ve formě sady spojnic různých typů (snímač, regulátor, akční člen, převodník rozhraní) s vyznačením propojení mezi nimi [2]. Je uveden v konstrukčních specifikacích (TOR). Funkční schéma obsahuje soubor prvků z různých technických automatizačních zařízení nezbytných pro realizaci požadovaných funkcí – regulace, řízení atd. Prvky v něm obsažené jsou nutné pro realizaci zapojení uvedených v blokovém schématu. Schéma elektrického obvodu (PED) odráží připojení každého připojení prvku ke specifickému elektrickému kontaktu. Schémata zapojení zobrazují prvky, jejich konektory, svorky a konce vodičů a kabelů k nim připojených. Zadání návrhu musí nutně obsahovat blokové schéma [3] automatizačního systému s popisem požadovaných funkcí a bloků přiřazených ke každému jeho spoji.
V [4] je popsána metodika konstrukce obvodových rozhodovacích stromů (DST), na základě jejíž analýzy se pro daný konstrukční systém generují funkční schémata automatizačního systému. Kořenový uzel každého DSR je regulátor. Jakýkoli vrchol DSR je odrazem jakéhokoli prvku ze sady nástrojů technické automatizace (TSA) a u odpovídajících prvků nadřazených a podřízených vrcholů DSR je to stav konzistence jejich konverzních funkcí a typy a rozsahy použitých signálů. je splněno. Každá větev stromu představuje část měřicího, ovládacího nebo propojovacího obvodu automatizačního systému. Obrázek 1a ukazuje DSR postavené na mikroprocesorovém řadiči Remikont BK14 a regulátoru Termodat12, na Obr. Na obr. lb je blokové schéma automatizačního systému, na obr. lc je funkční verze pro něj vygenerovaná na základě DSR.
Rýže. 1. Stromy obvodového řešení (a), strukturální (b) a funkční (c) schéma automatizačního systému
Výhodou popsaného algoritmu je schopnost generovat složité obvody víceokruhových automatizačních systémů bez znatelného nárůstu časových nákladů ve srovnání s konstrukcí jednookruhových. Časová složitost algoritmu je dána počtem volání do databáze TCA, který je pevně stanoven při sestavování libovolného diagramu, protože požadavky jsou v tomto případě prováděny pouze při konstrukci DSR a další proces generování funkčních diagramů je založen na analýza souboru DSR. Pro každý vrchol DSR je specifikováno několik atributů – identifikátor odpovídajícího prvku, jeho transformační funkce atd. Většina specializovaných průmyslových regulátorů má podobný účel, tedy stejné typy vstupních a výstupních kanálů. Ale v tomto případě si stejně musí vypracovat vlastní DSR. Navíc, jak vyplývá z analýzy alternativních funkčních schémat získaných pro různá konstrukční schémata, existuje poměrně málo standardních možností pro technickou realizaci měřicích a výkonných obvodů.
Racionálnější je systematizovat a uložit v kompaktní formě informace o struktuře generovaných obvodů a využít je k sestavení funkčních na regulátoru nově přidaném do databáze TCA.
Chcete-li systematizovat informace o více okruzích postavených na stejném modelu regulátoru, můžete vytvořit funkčně-logická pravidla určité struktury a doplnit je na základě výsledků každého procesu generování. Pro systematizaci struktur měřicích obvodů je navržena následující struktura pravidel:
K – počet vstupních kanálů regulátoru Reg L;
N je počet měřicích převodníků Ej zahrnutých v měřicích obvodech přiřazených na sadě funkčních schémat na regulátoru Reg L;
S_IP – soubor struktur odrážejících složení měřicích obvodů;
S m – řetězec tvořený dvěma prvky E m a E m +1;
P – počet měřicích obvodů přidělených na sadě funkčních schémat na regulátoru Reg L, která obsahuje čidlo E j;
– p-tý měřicí obvod, jehož zdrojem je snímač E j ;
Mp je délka p-tého obvodu, jehož zdrojem je snímač E j.
Obdobným způsobem jsou systematizovány údaje o struktuře výkonných okruhů.
Například pravidlo, pokud Reg = REG 1 pak IP 1= < Id 1 ( Id 2, Id 3 nebo Id 4, Id 5) nebo Id 6 ( null )>říká, že měřicí obvod Z _ IP kanál číslo 1 Regulátor REG 1 může obsahovat snímače Id 1 nebo Id 6 a snímač Id 1 je připojen k regulátoru sériovým zapojením prvků Id 2 a Id 3 nebo Id 4 a Id 5 a snímač Id 6 – přímo.
Sestavit obvody pomocí specifikovaných pravidel pomocí regulátoru R nově přidaného do databáze TCA, ze sady regulátorů Reg přítomných v pravidlech, jsou ty, s nimiž má R podobnost v typu vstupních (výstupních) kanálů konverzních funkcí FP. odhodlaný. U každého z vybraných regulátorů jsou všechna pravidla čtena a interpretována. Do výčtu měřících Z _ IP ( R ) a výkonných Z _ IU ( R ) obvodů regulátoru R se přidávají ty fragmenty obvodů z pravidel, ve kterých jsou typy výstupů (vstupů) prvků Id přímo připojené k R. se shodují s typy jeho vstupů (výstupů).
Ve výše uvedeném příkladu budou zkontrolovány prvky Id 3 a Id 5 a pokud typ a rozsah výstupního signálu umožňuje jejich připojení k regulátoru R, pak obvody Id 1- Id 2- Id 3 a Id 1 – Id 4- jsou přidány do seznamu měřicích obvodů obvodu Id 5. Obdobně s výkonnými obvody.
Vezmeme-li v úvahu pouze informaci o počtu vstupních (výstupních) kanálů regulátoru R, kompletním výčtem výše zvolených měřicích, ovládacích a korekčních obvodů se vygenerují všechny možné varianty funkčních schémat dle zadání návrhu a následně možností implementace převodních funkcí uvedených ve specifikaci regulátoru na variantě přítomné jsou prověřené obvody sady prvků TCA.
Do databáze byl například přidán regulátor se třemi řídicími kanály:
Obr.2. Příklad vnitřní struktury přidaného regulátoru
Dříve byla pravidla generována pomocí funkčních schémat systémů regulace teploty postavených na regulátorech BK14, TRM151, Termodat12 pro bloková schémata „IP-RU-IU“, „2IP-RU-2IU“, „3IP-RU-IU“ (IP-measuring převodník, RU-regulátor, IU-výkonné zařízení). Tato pravidla jsou zobrazena v tabulce.
Specifikace konstrukce zahrnovaly TSM9620 (id =5), termočlánek TKhK9414 (id =6), mech. elektr. jediný svazek MEO40 (id =26), signálka (id =12)
Pravidlo 1. pokud se REG rovná BC1 mod.14, pak [ IP 1=5(7,16, nebo 7,9,) OR 6(10,16, nebo 10,9,)];
Pravidlo 2. pokud se REG rovná Thermodat12, pak [IP1=5(null,) OR 6(null,)];
Pravidlo 3. pokud se REG rovná TPM151, pak [IP1=5(null,) OR 6(null,)];
Pravidlo 4. pokud se REG rovná BC1 mod.14, pak [IM1=12(8) OR 26(13,)];
Pravidlo 5. pokud se REG rovná Thermodat 12, pak [IM1=12(null,) OR 12(8,)];
Pravidlo 6. pokud se REG rovná TPM151, pak [IM1=26(13,) OR 12(8,)];
Konstrukční specifikace zahrnují TSM9620 (id =5), termočlánek TKhK9414 (id =6), jednootáčkový elektrický mechanismus MEO40 (id =26), signálka (id =12)
Pravidlo 1. pokud se REG rovná BC 1 mod .14, pak
[IP1=5(7,16, nebo 7,9,) NEBO 6(10,16, nebo 10,9,)]; [IP2=5(7,16, nebo 7,9,) NEBO 6(10,16, nebo 10,9,)];
Pravidlo 2. pokud se REG rovná Thermodat 12, pak [IP1=5(null,) OR 6(null,)];
Pravidlo 3. pokud se REG rovná TPM151, pak [IP1=5(null,)OR 6(null,)]; [IP2=5(null,) NEBO 6(null,)];
Pravidlo 4. pokud se REG rovná BC1 mod.14, pak [IM1=12(8,) OR 26(13,)]; [IM2=12(8,) OR 26(13,)];
Pravidlo 5. pokud se REG rovná Thermodat 12, pak [IM1=12(null,)OR12(8,)];[IM2=12(null,)OR 12(8,)]
Pravidlo 6. pokud se REG rovná TPM151, pak [IM1=26(13,) OR 12(8,)]; [IM2=26(13,) NEBO 12(8,)]
Konstrukční specifikace zahrnovaly TSM9620 (id =5), elektrický jednootáčkový mechanismus MEO40 (id =26)
Pravidlo 1. pokud se REG rovná BC 1 mod .14, pak [IP1=5(7,16,nebo 7,9,) OR 6(10,16, nebo 10,9,)]; [IP2=5(7,16, nebo 7,9,) NEBO 6(10,16, nebo 10,9,)]; [IP3=5(7,16, nebo 7,9,)];
Pravidlo 2. pokud se REG rovná Thermodat 12, pak [IP1=5(null,) OR 6(null,)];
Pravidlo 3. pokud se REG rovná TPM151, pak [IP1=5(null,)OR 6(null,)]; [IP2=5(null,) NEBO 6(null,)];
Pravidlo 4. pokud se REG rovná BC1 mod.14, pak [IM1=12(8,) OR 26(13,)]; [IM2=12(8,) OR 26(13,)];
Pravidlo 5. pokud se REG rovná Thermodat 12, pak [IM1=12(null,)OR12(8,)];[IM2=12(null,)OR 12(8,)]
Pravidlo 6. pokud se REG rovná TPM151, pak [IM1=26(13,) OR 12(8,)]; [IM2=26(13,) NEBO 12(8,)]
Z hlediska vstupních komponent převodních funkcí má tento regulátor stejné vlastnosti jako regulátory BK14 (jednotný signál 0-2V), TRM151 a Termodat12 (50M je symbol pro výstupní signál odporového teploměru, Uxk je symbol pro výstupní signál termočlánku). Diskrétní výstup (0/1) je přítomen ve všech výše uvedených regulátorech. V procesu analýzy pravidel bylo zjištěno, že měřicí obvod kanálu 1 může být převzat z BK14 a kanál 3 – z TRM151 nebo Termodat12. Pro vytvoření měřicího obvodu kanálu 1 budou podle vygenerovaných pravidel zkontrolovány prvky s identifikátory 16 a 9 a pokud typ a rozsah výstupního signálu umožňuje jejich připojení k regulátoru, pak alternativy k měřicím obvodům kanálu 1 budou sériové spoje prvků: 5,7,16; 5,7,9; 6,10,16; 6,10,9. Podobně u měřicího kanálu 3 bude přímo k regulátoru připojen pouze termočlánek nebo odporový teploměr.
Pro uvedený regulátor bylo za použití uvedených pravidel vygenerováno 32 variant funkčních schémat odpovídajících blokovému schématu „2IP-RU-IU“:
Rýže. 3. Příklady funkčních diagramů generovaných na regulátoru přidaném do databáze
Pomocí popsané metodiky je možné u většiny moderních průmyslových regulátorů generovat funkční schémata automatizačních systémů na nich vybudovaných s využitím standardních technických implementací měřicích a akčních obvodů. Algoritmus pro systematizaci struktur funkčních diagramů umožňuje ukládat informace o všech obvodech zahrnutých v jejich složení v kompaktní podobě. Další vylepšení algoritmu je spatřováno ve vývoji mechanismu pro vyhodnocování výsledných variant schématu s cílem vybrat nejracionálnější alternativu.
Akhremčik, O.L. Systém pro návrh funkčních a obvodových schémat automatizace / O.L. Akhremčik, N.N. Filatová, N.I. Bodrina // Sborník příspěvků z mezinárodního kongresu o inteligentních systémech a informačních technologiích “AIS-IT’09”. M.: Fizmatlit, 2009. T.1. str. 73-80.
Strukturální syntéza na prvcích s omezenou kompatibilitou [Elektronický zdroj]. – Režim přístupu: http://www.metodolog.ru/00562/00562.html. – 2009.
Ilyin, V.N. Automatizace návrhu obvodů / V.N. Ilyin, V.T. Frolkin, A.I. Butko. – M.: Rozhlas a spoje. 1987. – 368 s.
Základní pojmy (vygenerováno automaticky): REG, regulátor, databáze, schéma, blokové schéma, obvod, měřicí obvod kanálu, pravidlo, nástroj technické automatizace, funkce převodu.
