GBT 6988.6-1993 控制系统功能表图的绘制.pdf 33页

'中华人民共和国国家标准GB/T6988.6一93控制系统功能表图的绘制代替GB6988.6-86Preparationoffunctionchartsforcontrolsystems本标准等效采用国际标准IEC848(1988)《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(Petrinets)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GB1526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GB2900.34电工名词术语电气传动及其自动控制通则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。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VIR0通过在foam显R上}f0国家技术监誉局1993一04一20批准1994一03一01实施 GB/"r69BB.6一93入和输出作理想描述才能够得到。根据GB2900.34,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乙被控系统，包括执行实际过程的操作设备;b.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。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。刁:厂.|卜1劝级.控薪翻-Lwe.L___习位公系统功住功.表目的界限表圈的界限表图的界用.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。 GB/T6988.6一93控制系统=机加工系统起动、停止，切All特性等命令:移动、切削等机施控系统坡控轰筑加二盆控设备二机床工目侧指示、报替灯等反该偏号位置、工作结束等半成品零件+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25)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。 GB/T6988.6一93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对应，使其具有动态特性。静态表示是带解释的，意味着:压每一步可与一或多个命令或动作相对应。孤每一畴换必须与一个转换条件相对应。由此体现了该表图的功能特性.4.1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为的特征，见表1中的1.1和1.2.完1序号符号说明1.1步，一般符号每注:①矩形的长宽比是任意的，推荐采用正方形巾②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1.2E}例:步21.3初始步注同1.I1.4例彻始步I住一，尸"I.5;膏‘例:步3，标明它是活动的4.1.1活动一步1和4非1".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究系统的状态。步的活动状态可用二进衬逻辑变量0x.，的逻辑值1表示，步的非活动状态可用二进斜逻辑变t0x"”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，可在该步符号中加一圈点以示区别.此画点不属于步的符号仅用于说瞬，见表1中的1.5,4.1.2与步‘相卿关的命令-(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:764 GB/T6988.6一93a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: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2e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序号符号说明与步相连的公共命令或动作，一般符号2.1申{二二二口注:矩形中的文字语句或符号语句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2.2巾仁#I3f2}A9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2.3丁白仁巫巫习当步4活动时，发出“打开2号阀.命令，步4不活动时继续打开，直‘一L149Et}9F}}s"}到后续步中有明显的“关闭2号阀"的命令为止，例如步142.49仁40AibfB工4bfC水平布置三个动作A,B,C与步9相连注:①此符号是下述符号的简化型.帷到己甲②此符号不隐含这些动作之间的任何次序}+"sbffA}2.5动作B垂直布置三个动作A,B,C与步9相连9}动}R6作f}}cCB注:①此符号是下述符号的简化型m②同符号2。4的注② GB/T6988.6一93当与之相关的步活动时，发出一个命令;当该步不再活动时，命令将会氏终止;阮保持其状态。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，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2.504.2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带有有向连线及相关转换条件的转换符号}一连，步_换注: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}一连，，。到，3，2相关的转换条件用文字语句表示}动合。点，a”闭合、t‘动断触点“b"闭合或}’‘点。二闭合》 Gs/"r6988.6一93续表3序号符号说明3.3用布尔表达式表示}一3.4卜ac-一{用标准图形符号表示3.5;Ua一一}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因为相关的转换条件是因为相关的转换条件是真的，为理，因为步1o不活动，所以假的，所以步10-11的转换所以步to-u的转换被实现步is-u的转换是非便翻转换虽是使能的，但不能被实现图4由一个前级步导致的非使能、使能和实现转换 Gs/T6988.6一9391322二1322特换条件转换条件为翻为X成为暇非使能转换使能特换实理转换不管相关的特换条件为真成为佣，因为相关的特换条件为但，因为相关的转换条因步9不是活动的，所以特袂非使翻尽管转换是使能的，也不曲实砚件为宾，所以转换彼实现图5多个前级步导致的非使能、使能和实现转换为了表示转换的同步性质，图5中采用了GB1526第10.2.2.5条中规定的水平双线符号。2转换条件所谓转换条件是指与每个转换相关的逻辑命题，它可以是真的，也可以是假的。如果存在一个相应的逻辑变量，则当转换条件为真时，它等于1，而当转换条件为假时，它等于0。转换条件可以采用三种方式表示，即:a.文字语句;b.布尔表达式;c.图形符号，分别见表3中的3.2,3.3,3.4和3.5.4.3有向连线步之间的进展采用有向连线表示，它将步连接到转换并将转换连接到步，见表4。表4序号符号说明4.1有向连线，从上到下进展一4.2有向连线，从下到上进展{有向连线是垂直的或水平的。为了使图面更清晰，个别情况下也可用斜线。按习惯进展的方向总是从上到下或从左到右，如果不遵守上述习惯必须加箭头，必要时，为了更易于理解也可加箭头。仅当垂直线和水平线之间没有内在联系时，才允许它们交叉。但是，当连线与同一个进展相关时不允许交叉，见图6。如果有向连线必须中断(如在复杂的图中或几张图纸上表示时)，应指出下一步的编号和该步所在 Gs/T6988.6一93的页数，见图7,1白十黑图6避免交叉的连线图7转换到第13页第83步的进展4.4符号连接规则对每个所涉及的序列一定要用“步一转换”和“转换一步”两种形式的交替来说明，即:么两个步木能救接相连，必须用一个转换隔开，奴两个转换不能直接相连，必须用一个步隔开.4.5进展规则4.5.1初始状态初始状态由初始步表征，它们由操作开始时活动的步表示。每张表图至少应有一个初始步。4.5.2转换的实现一个转换或者是使能的，或者是非使能的.当所有与相关的转强符号相连的直接前级步都是活动的时，转换是使能的，否则是非使能的。一个转换能实现的条件是:a.它是使能的;b.它的相关的转换条件为真。4.5.3活动步的进展转换实现的同时使直接后续的步进入活动状态和直接前级步进入不活动状态。4.5.4转换的同时实现水乎双线可以角乘表示必须同时实现的转换(例如图8中步1$-14与步29-3。的转换。.假如这些转换要分别地表示，为了使表图布局清晰，可用一个星号和互相引用的标号一起给这个转换作标记。图8转换的同进实现4.5.5在步的激活期间，如果到下一步的转换条件为真，步的活动情况 Cs/T6988.6一93如果在运行中，一个步被激活并且在激活期间以内到下一步的转换条件为真例如图9中的步14,根据第4.5.2条的规定，到下一步的转换将因为它是非使能的而无法实现。的上升沿的上升沿的上升沿的上升沿X13_______份级娜杯L.-~一，之.转姚13-14................带.....曰..........公X14一一一一-一曰哪浓朋召娜己每材挽14-15—..犷一一X15—-一一刁卜___I‘d，的上升沿图9在步激活期间，如果到下一步的转换条件为真，步的活动情况4.5.6同时使一步活动与不活动若在运行中，同时使一步活动与不活动，则活动状态优先。4.5.7转换的实现时间与步的激活时间转换的寒现时间从理论上说可以任意短，但不等于零。在实际中，这一时向由实施系统所采用的工艺所决定。:同样的，步的激活时间也是如此。4.6基本结构表图的进展可以用下述基本结构表示。46.，单序列单序列是由一串相继激活的步组成的。在此结构中，每一步后紧接一个转换且每个转换只由一个步使能。 Gs/"r6988.6一93一一一飞丫占广﹁.|1L曰，·图10单序列示例图11选择序列开始示例图10是一个单序列的例子。只当步3处于活动状态(X3=1)并且与转换相关的逻辑转换条件“c"为真(c=1)时，才会发生从步3到步4的进展。当步4处于活动状态(X4=1)，转换条件“d”为真(d=1)时，转换的实现导致步5的激活和步4的不再活动。4.6.2选择序列4.6.2.1选择序列的开始(分支)在几个序列进行选择时，用与进展数目相同的转换符号在水平线之下表示，此时不允许有公共转换符号在水平线之上出现。图11是一个选择序列开始的示例。如果步5处于活动状态并且转换条件、”为真(e=1)，则发生从步5到步6的进展;如果步5处于活动状态并且转换条件“尸为真(f=1)，则发生从步5到步8的进展。注:为了只选择一个序列，必须使与这些序列相关的转换条件互斥.即在同一时间只有一个转换条件为真。对序列进行选择的优先次序可在注明转换条件时规定见图12,二h"f斗r.h-了.Je.h.卜1"K图12在步5之后的选择序列示例，由转换条件的注释规定 cs/T6988.6一934.6-2.2选择序列的结束(合并)几个序列会合到一个公共序列时，用与需要重新组合在一起的相同数目的转换符号在水平线之上表示，此时不允许有公共转换符号在水平线之下出现。一一一J图13选择序列结束示例图13是选择序列结束的示例。若步7处于活动状态并且转换条件"h”为真(h=1)，则发生从步7到步10的进展，如果步9处于活动状态并且转换条件“i”为真(i=1)，则发生从步9到步10的进展。4.6.3井行序列4.6.3.，并行序列的开始(分支)当转换的实现导致几个序列同时激活时，这些序列称为并行序列。各个序列在同时激活以后，活动步的进展将是独立的。在表示并行的水平双线之上只允许有一个公共转换符号。图14是并行序列开始的示例，只有当步11处于活动状态并且与公共转换相关的转换条件“b”为真v:fk4A^xkzs--一二‘25-RJ"A"!.5.4.以JI.,1ees.V=asse-1{“--一~+一‘一--f--X145-04""*5.5口II"I-七-{L烂}},"AL.=.Hs一b一二未一廿·SNo厄虱‘卜军一“B"r=A..}s-一一 ss/T6988.6一93续表5序号符号说明5.6存储且有延迟的动作xlen_{.!..气r片，rx25-fL.-}L.iI屯.-1aL}屯二D=SsD=10sD=156、‘x18不门一吸IHSs一OsF动作.A"{25ks41EMI"A"X25七日一有延迟且存锗型动作X19-h‘一.!.rtI}_x}e.Ie~r"i口‘一.-.二一1.去-~.J-5.7LrL!~‘----竺.去.目-.卜州I卜.-叫1卜，~eswe{D=5sD=10sD=15s、X19.SsOs门{129I6dIDSS3FmN!4b1Ef+3l!}0Df}B=}"5Ba"气_一厄卜动作0B"X26一一一U存储型且有时限动作“C，X20-r-Z-{日，~{叫一飞-.}卜目.5.8X27不{坏}琶L=5sL-10sL-15s{220I7emSSL34fflMtioSbfLlp:"}"C5s""、x，不3Fr-"-一厂门’X27创恒酬曰*fk"C"5.3有条件的命令或动作一个命令可以在表明对其相关的步信号如何处理(“。”区的命令符号)之前或之后服从某个逻辑使能条件。当命令是存倦型的时候，这是尤为重要的。该条件可根据实际悄况表示在命令符夸之内或者之外，见表6.表6序号符号说明有条件的动作形式1x24---厂了二王一，6.124h-C4bfV"B".fF"d"d-_一~-曰「不砚一一丁一一一x241‘._，_ GB/T6988.6一93续表6序号符号说明6.2形式2电任丛〕6.3存储型且有条件的动作形式1密包三三白x24一=一x。仁H几，姗。:，~日陌‘衷娜舫夙，一d!一6.4笃淦达当6.5有条件存储型的动作形式1奥一Y、__户J尸-----飞一_、，J.厂月曰信，--..--.一二~.劝作6.6动作。少一J厉网娜吸劝旅，--.一-~J密色习形式25.4详细转换条件根据4.2.2条，转换条件可以表示为:a.文字语句;b.布尔表达式;c.图形符号。这也适用于转换条件的详细表示。5.4门时间因素的注释如采用图形符号，时间因素可用二进制延迟元件符号表示。若用文字语句或布尔表达式表示时间因素，则应采用下述规定: GB/T6988.6一93tl/a/t2X14娜翔舞称加‘----一aJ一一一一一一，‘一--一-tl/a卜.~t1-xl5图18转换条件的时间因素转换条件tl/a/t2在二进制信号“a"从逻辑。状态转变为逻辑1状态之后延迟tl时间成真(逻辑1状态)，并在、”从逻辑1状态再转变为逻辑。状态之后延迟t2时间成假(逻辑。状态)。同样的转换条件可以用带有延迟时间tl和t2及输入端为二进制信号、”的二进制延迟元件符号表示。若tl等于零，推荐采用a/t2，若t2等于零，推荐采用tl/a。这里，ti和t2应用实际值代人。下面的例子说明转换条件和时间因素，见表7,表7序号符号说明7.1步27活动4:后，转换实现动作B停止X27-丁一一一Le~e4s/X271-___-r一一卜.‘4s~一叫I:n。Ids/X27}f}`B^动作。B，J舞舞续L-~..L.JI尸一一一IX28一一一_一J!5.4.2逻辑状态注释转换的实现不仅仅取决于由逻辑变量符号表示的转换条件的逻辑1状态，而且也可取决于转换条件的逻辑状态的改变。通常，对二进制逻辑信号采用下述注释，见表8, GB/T6988.6一93表s序号符号说明8.1个c二进制逻辑信号C从。到I的转变____J一一一;8.2c二进制逻辑信号c的1状态8.3去C二进制逻辑信号C从1到。的转变，一门-____;8.4己二进制逻辑信号C的。状态8.5动态转换条件使步12活动和不再活动X12卜。一分L-1--IJ123t;a，其中:X--{xl,x2,"^xm)是一有限、非空、步的集合;T=1tl,t2,"^tn)是一有限、非空转换的集合;X和T是该图的顶点;L=111,12,0-场}是一有限、非空、有向连线(有向边)的集合，它们分别连接某一步到某一转换或某一转换到某一步。XOCX是初始步的集合，这些步在过程的开始时活动，定义为初始状态。进一步说，该图是解释的，“解释的”意指:二对于每个步，可相应有若干命令或动作;b.对于每个转换，必相应有一个逻辑转换条件。步由有标号的方框表示，转换由短划线表示。附加在“静态”表示之上，该图也有一个由进展规则决定的“动态”的一面。附录B应避免的结构<参考件)在绘制功能表图时，应避免在表图中出现以下两种结构:a.“不安全结构”在此结构中，出现由并行序列开始而由选择序列结束的情况，因而可能使已处于活动状态的步再度被激活，如图BI中的步2eb.“不可达结构”在此结构中，出现由选择序列开始而由并行序列结束的情况，因而可能使某个转换永远处于非使能，如图B2中的步6与步7到步1的转换。 GB/T6988.6一93口__一一一一一#M*"*".g一一一一一姗择序列枯束图B1具有“不安全结构”的表图，其中步2可能从已活动状态再度被激活 GB/T6988.6一93_____选择序列开始一一一一并行序列结束图B2具有“不可达结构”的表图，其中步6、步7到步1的转换永远非使能附加说明:本标准由全国电气图形符号标准化技术委员会提出并归口。本标准由机电部机械标准化研究所、机电部北京机械工业自动化研究所、机电部数控技术开发中心负责起草。本标准主要起草人韦建华、杨芙、徐喜、徐铁生、郑甲寅。'