IEC 61499-1 Edition 2.0 (2012-11)
Функциональные блоки (Function blocks) — Часть 1: Архитектура (Architecture)
Источник
Международный стандарт IEC 61499-1 Edition 2.0, опубликован в ноябре 2012 г. Подготовлен подкомитетом 65B «Измерительные и управляющие устройства» технического комитета IEC TC 65 «Измерение, управление и автоматизация промышленных процессов». Данное второе издание отменяет и заменяет первое издание (2005 г.) и представляет собой техническую редакцию.
1 Область применения (Scope)
Данная часть IEC 61499 определяет обобщённую архитектуру и устанавливает руководящие принципы использования функциональных блоков (function blocks) в распределённых системах измерения и управления промышленными процессами (Industrial-Process Measurement and Control Systems, IPMCS). Архитектура представлена в виде реализуемых эталонных моделей (models), текстового синтаксиса и графических представлений. Эти модели, представления и синтаксис могут использоваться для:
- спецификации и стандартизации типов функциональных блоков (function block types);
- функциональной спецификации и стандартизации системных элементов;
- независимой от реализации спецификации, анализа и валидации распределённых IPMCS;
- конфигурирования (configuration), реализации (implementation), эксплуатации и обслуживания распределённых IPMCS;
- обмена информацией (information) между программными инструментами (software tools) для выполнения перечисленных выше функций.
Данная часть IEC 61499 не ограничивает и не определяет функциональные возможности IPMCS или их системных элементов, за исключением случаев, когда такие возможности выражены с использованием определённых в стандарте элементов. IEC 61499-4 определяет степень, в которой элементы данного стандарта могут ограничивать функциональные возможности совместимых систем, подсистем и устройств.
Одна из целей стандарта — предоставить эталонные модели для использования функциональных блоков в других стандартах, охватывающих жизненный цикл системы: планирование, проектирование, реализацию, валидацию, эксплуатацию и обслуживание. Модели, приведённые в стандарте, являются обобщёнными, не зависящими от предметной области и расширяемыми для определения и использования функциональных блоков в других стандартах или конкретных прикладных областях. Предполагается, что спецификации, составленные по правилам данного стандарта, будут краткими, реализуемыми, полными, однозначными и непротиворечивыми.
Примечание 1
Положений данного стандарта самих по себе недостаточно для обеспечения взаимодействия (interoperability) устройств разных поставщиков. Стандарты, соответствующие данной части IEC 61499, могут устанавливать дополнительные положения для обеспечения такого взаимодействия.
Примечание 2
Стандарты, соответствующие данной части IEC 61499, могут устанавливать дополнительные положения для обеспечения функций управления системой (system), устройством (device), ресурсом (resource) и приложением (application).
2 Нормативные ссылки (Normative references)
Следующие документы, полностью или частично, являются нормативно упомянутыми в данном документе и обязательны для его применения. Для датированных ссылок применяется только указанное издание. Для недатированных ссылок применяется последнее издание указанного документа (включая любые изменения).
| Обозначение | Название |
|---|---|
| IEC 61131-1 | Programmable controllers — Part 1: General (Программируемые контроллеры — Часть 1: Общие сведения) |
| IEC 61131-3:2003 | Programmable controllers — Part 3: Programming languages (Программируемые контроллеры — Часть 3: Языки программирования) |
| IEC/ISO 7498-1:1994 | Information technology — Open systems interconnection — Basic reference model: The basic model (Информационные технологии — Взаимосвязь открытых систем — Базовая эталонная модель: Базовая модель) |
| ISO/IEC 8824-1:2008 | Information technology — Abstract Syntax Notation One (ASN.1): Specification of basic notation (Информационные технологии — Абстрактная синтаксическая нотация версии один (ASN.1): Спецификация базовой нотации) |
| ISO/IEC 10646:2003 | Information technology — Universal Multiple-Octet Coded Character Set (UCS) (Информационные технологии — Универсальный многооктетный кодированный набор символов (UCS)) |
3 Термины и определения (Terms and definitions)
Для целей данного документа применяются следующие термины и определения.
note
Термины, определённые в разделе 3, выделяются курсивом в определениях и примечаниях к другим терминам, а также по всему тексту документа.
| № | Английский термин | Русский перевод | Определение |
|---|---|---|---|
| 3.1 | acceptor | акцептор | Экземпляр функционального блока, предоставляющий гнездовой адаптер (socket adapter) определённого типа адаптерного интерфейса |
| 3.2 | adapter connection | адаптерное соединение | Соединение от штекерного адаптера (plug adapter) к гнездовому адаптеру (socket adapter) одного и того же типа адаптерного интерфейса, которое обеспечивает потоки данных и событий, определённых типом адаптерного интерфейса |
| 3.3 | adapter interface type | тип адаптерного интерфейса | Тип, состоящий из определения набора входов событий, выходов событий, входов данных и выходов данных, экземплярами которого являются штекерные адаптеры и гнездовые адаптеры |
| 3.4 | algorithm | алгоритм | Конечный набор чётко определённых правил для решения задачи за конечное число операций |
| 3.5 | application | приложение | Программная функциональная единица, предназначенная для решения задачи в области измерения и управления промышленными процессами. Примечание: приложение может быть распределено между несколькими ресурсами и может взаимодействовать с другими приложениями |
| 3.6 | attribute | атрибут | Свойство или характеристика сущности; например, идентификатор версии спецификации типа функционального блока |
| 3.7 | basic function block type | тип базового функционального блока | Тип функционального блока, который не может быть декомпозирован на другие функциональные блоки и использует диаграмму управления выполнением (ECC) для управления выполнением своих алгоритмов |
| 3.8 | bidirectional transaction | двунаправленная транзакция | Транзакция, при которой запрос и, возможно, данные передаются от инициатора (requester) к ответчику (responder), а ответ и, возможно, данные передаются обратно от ответчика к инициатору |
| 3.9 | character | символ | Элемент набора, используемый для представления, организации или управления данными |
| 3.10 | crossing (clearing) | пересечение (очистка) перехода УВ | Операция (применительно к переходу УВ), посредством которой управление передаётся от предшествующего состояния УВ (EC state) к следующему состоянию УВ данного перехода УВ. Примечание: операция состоит из деактивации предшествующего состояния УВ с последующей активацией следующего состояния УВ |
| 3.11 | communication connection | коммуникационное соединение | Соединение, использующее функцию коммуникационного отображения одного или более ресурсов для передачи информации |
| 3.12 | communication function block | коммуникационный функциональный блок | Функциональный блок сервисного интерфейса, представляющий интерфейс между приложением и функцией коммуникационного отображения ресурса |
| 3.13 | communication function block type | тип коммуникационного функционального блока | Тип функционального блока, экземплярами которого являются коммуникационные функциональные блоки |
| 3.14 | component function block | компонентный функциональный блок | Экземпляр функционального блока, используемый в спецификации алгоритма композитного типа функционального блока. Примечание: компонентный ФБ может быть базового, композитного типа или типа сервисного интерфейса |
| 3.15 | component subapplication | компонентное подприложение | Экземпляр подприложения, используемый в спецификации типа подприложения |
| 3.16 | composite function block type | тип композитного функционального блока | Тип функционального блока, алгоритмы которого и управление их выполнением полностью выражены в виде взаимосвязанных компонентных функциональных блоков, событий и переменных |
| 3.17 | concurrent | параллельный (конкурентный) | Относящийся к алгоритмам, которые выполняются в течение общего периода времени и могут поочерёдно использовать общие ресурсы |
| 3.18 | configuration (of a system or device) | конфигурация (системы или устройства) | Выбор функциональных единиц, назначение их расположения и определение их взаимосвязей |
| 3.19 | configuration parameter | параметр конфигурации | Параметр, относящийся к конфигурации системы, устройства или ресурса |
| 3.20 | confirm primitive | примитив подтверждения | Сервисный примитив, представляющий взаимодействие, при котором ресурс указывает на завершение некоторого алгоритма, ранее вызванного взаимодействием, представленным примитивом запроса |
| 3.21 | connection | соединение | Ассоциация, установленная между функциональными единицами для передачи инфор мации |
| 3.22 | critical region | критическая область | Операция или последовательность операций, выполняемая под исключительным контролем блокирующего объекта, связанного с данными, над которыми выполняются операции |
| 3.23 | data | данные | Повторно интерпретируемое представление информации в формализованном виде, пригодном для коммуникации, интерпретации или обработки |
| 3.24 | data connection | соединение данных | Ассоциация между двумя функциональными блоками для передачи данных |
| 3.25 | data input | вход данных | Интерфейс функционального блока, принимающий данные от соединения данных |
| 3.26 | data output | выход данных | Интерфейс функционального блока, поставляющий данные в соединение данных |
| 3.27 | data type | тип данных | Набор значений вместе с набором разрешённых операций |
| 3.28 | declaration | объявление (декларация) | Механизм установления определения сущности. Примечание: объявление может включать привязку идентификатора к сущности и назначение атрибутов, таких как типы данных и алгоритмы |
| 3.29 | device | устройство | Независимая физическая сущность, способная выполнять одну или более заданных функций в определённом контексте и ограниченная своими интерфейсами. Примечание: программируемая система контроллера, определённая в IEC 61131-1, является устройством |
| 3.30 | device management application | приложение управления устройством | Приложение, основной функцией которого является управление несколькими ресурсами в рамках одного устройства |
| 3.31 | entity | сущность | Конкретный объект, такой как лицо, место, процесс, объект, концепция, ассоциация или событие |
| 3.32 | event | событие | Мгновенное явление, значимое для планирования выполнения алгоритма. Примечание: выполнение алгоритма может использовать переменные, связанные с событием |
| 3.33 | event connection | соединение событий | Ассоциация между функциональными блоками для передачи событий |
| 3.34 | event input | вход событий | Интерфейс функционального блока, способный принимать события от соединения событий |
| 3.35 | event output | выход событий | Интерфейс функционального блока, способный выдавать события в соединение событий |
| 3.36 | exception | исключение | Событие, вызывающее приостановку нормального выполнения |
| 3.37 | execution | выполнение | Процесс осуществления последовательности операций, заданных алгоритмом. Примечание: последовательность выполняемых операций может различаться от одного вызова экземпляра ФБ к другому, в зависимости от правил, заданных алгоритмом ФБ, и текущих значений переменных |
| 3.38 | execution control action (EC action) | действие управления выполнением (действие УВ) | Элемент, связанный с состоянием управления выполнением, который определяет алгоритм для выполнения, событие для выдачи, или и то, и другое |
| 3.39 | execution control chart (ECC) | диаграмма управления выполнением (ДУВ) | Графическое или текстовое представление причинно-следственных связей между событиями на входах событий и выходах событий функционального блока и выполнением его алгоритмов, с использованием состояний УВ, переходов УВ и действий УВ |
| 3.40 | execution control initial state (EC initial state) | начальное состояние управления выполнением (начальное состояние УВ) | Состояние управления выполнением, активное при инициализации диаграммы управления выполнением |
| 3.41 | execution control state (EC state) | состояние управления выполнением (состояние УВ) | Ситуация, в которой поведение базового функционального блока относительно его переменных определяется алгоритмами, связанными с заданным набором действий управления выполнением |
| 3.42 | execution control transition (EC transition) | переход управления выполнением (переход УВ) | Средство, поср едством которого управление передаётся от предшествующего состояния УВ к следующему состоянию УВ |
| 3.43 | fault | неисправность | Аномальное состояние, которое может вызвать снижение или потерю способности функциональной единицы выполнять требуемую функцию |
| 3.44 | function | функция | Определённое назначение сущности или её характерное действие |
| 3.45 | function block (function block instance) | функциональный блок (экземпляр функционального блока) | Программная функциональная единица, представляющая собой индивидуальную именованную копию структуры данных, над которой могут выполняться связанные операции, определённые соответствующим типом функционального блока. Примечание 1: типичные операции ФБ включают изменение значений данных в связанной структуре данных. Примечание 2: экземпляр ФБ и соответствующий тип ФБ, определённые в IEC 61131-3, являются элементами языка программирования с другим набором характеристик |
| 3.46 | function block network | сеть функциональных блоков | Сеть, узлами которой являются функциональные блоки или подприложения и их параметры, а ветвями — соединения данных и соединения событий. Примечание: это обобщение диаграммы функциональных блоков (function block diagram), определённой в IEC 61131-3 |
| 3.47 | function block type | тип функционального блока | Тип, экземплярами которого являются функциональные блоки. Примечание: типы ФБ включают базовые типы, композитные типы и типы функциональных блоков сервисного интерфейса |
| 3.48 | functional unit | функциональная единица | Сущность аппаратного или программного обеспечения, или того и другого, способная выполнять заданное назначение |
| 3.49 | hardware | аппаратное обеспечение | Физическое оборудование, в отличие от программ, процедур, правил и связанной документации |
| 3.50 | identifier | идентификатор | Один или более символов, используемых для именования сущности |
| 3.51 | implementation | реализация (имплементация) | Фаза разработки, в кот орой аппаратное и программное обеспечение системы становятся работоспособными |
| 3.52 | indication primitive | примитив индикации | Сервисный примитив, представляющий взаимодействие, при котором ресурс либо: a) указывает, что он по собственной инициативе вызвал некоторый алгоритм; б) указывает, что алгоритм был вызван одноранговым приложением |
| 3.53 | information | информация | Смысл, в данный момент присвоенный данным посредством соглашений, применённых к этим данным |
| 3.54 | input variable | входная переменная | Переменная, значение которой поступает от входа данных и может использоваться в одной или более операциях функционального блока. Примечание: входной параметр ФБ, определённый в IEC 61131-3, является входной переменной |
| 3.55 | instance | экземпляр | Функциональная единица, представляющая собой индивидуальную именованную сущность с атрибутами определённого типа |
| 3.56 | instance name | имя экземпляр а | Идентификатор, связанный с экземпляром и обозначающий его |
| 3.57 | instantiation | создание экземпляра (инстанцирование) | Создание экземпляра заданного типа |
| 3.58 | interface | интерфейс | Общая граница между двумя функциональными единицами, определённая функциональными характеристиками, характеристиками сигналов или иными характеристиками, в зависимости от контекста |
| 3.59 | internal operation | внутренняя операция | Операция (применительно к функциональному блоку), связанная с алгоритмом ФБ, с его управлением выполнением или с функциональными возможностями связанного ресурса |
| 3.60 | internal variable | внутренняя переменная | Переменная, значение которой используется или изменяется одной или более операциями функционального блока, но не поступает от входа данных и не передаётся на выход данных |
| 3.61 | invocation | вызов | Процесс инициирования выполнения последовательности операций, заданных алгоритмом |
| 3.62 | link | канал связи | Элемент проектирования, описывающий соединение между устройством и сегментом сети |
| 3.63 | literal | литерал | Лексическая единица, непосредственно представляющая значение |
| 3.64 | management function block | управляющий функциональный блок | Функциональный блок, основной функцией которого является управление приложениями в пределах ресурса |
| 3.65 | management resource | управляющий ресурс | Ресурс, основной функцией которого является управление другими ресурсами |
| 3.66 | mapping | отображение (маппинг) | Набор свойств или атрибутов, имеющих определённое соответствие с элементами другого набора |
| 3.67 | message | сообщение | Упорядоченная последовательность символов, предназначенная для передачи информации |
| 3.68 | message sink | приёмник сообщений | Часть коммуникационной системы, в которой сообщения считаются принятыми |
| 3.69 | message source | источник сообщений | Часть коммуникационной системы, из которой считается, что сообщения отправлены |
| 3.70 | model | модель | Математическое или физическое представление системы или процесса |
| 3.71 | multitasking | многозадачность | Режим работы, обеспечивающий параллельное выполнение двух или более алгоритмов |
| 3.72 | network | сеть | Совокупность узлов и соединяющих их ветвей |
| 3.73 | operation | операция | Чётко определённое действие, которое при применении к любой допустимой комбинации известных сущностей порождает новую сущность |
| 3.74 | output variable | выходная переменная | Переменная, значение которой формируется одной или более операциями функционального блока и поставляется на выход данных. Примечание: выходной параметр ФБ, определённый в IEC 61131-3, является выходной переменной |
| 3.75 | parameter | параметр | Переменная, которой присвоено постоянное зна чение для заданного приложения и которая может обозначать это приложение |
| 3.76 | plug (plug adapter) | штекер (штекерный адаптер) | Экземпляр типа адаптерного интерфейса, являющийся начальной точкой адаптерного соединения от провайдера — функционального блока |
| 3.77 | provider | провайдер | Экземпляр функционального блока, предоставляющий штекерный адаптер (plug adapter) определённого типа адаптерного интерфейса |
| 3.78 | request primitive | примитив запроса | Сервисный примитив, представляющий взаимодействие, при котором приложение вызывает некоторый алгоритм, предоставляемый сервисом |
| 3.79 | requester | инициатор (запрашивающая сторона) | Функциональная единица, инициирующая транзакцию посредством примитива запроса |
| 3.80 | resource | ресурс | Функциональная единица, обладающая независимым управлением своей работой и предоставляющая различные сервисы приложениям, включая планирование и выполнение алгоритмов. Примечание 1: RESOURCE, определённый в IEC 61131-3:2003, 1.3.66, является элементом языка программирования, соответствующим данному определению ресурса. Примечание 2: устройство содержит один или более ресурсов |
| 3.81 | resource management application | приложение управления ресурсом | Приложение, основной функцией которого является управление отдельным ресурсом |
| 3.82 | responder | ответчик | Функциональная единица, завершающая транзакцию посредством примитива ответа |
| 3.83 | response primitive | примитив ответа | Сервисный примитив, представляющий взаимодействие, при котором приложение указывает на завершение некоторого алгоритма, ранее вызванного взаимодействием, представленным примитивом индикации |
| 3.84 | sample (глагол) | выборка (снятие отсчёта) | Зафиксировать и сохранить мгновенное значение переменной для последующего использования |
| 3.85 | scheduling function | функция планирования | Функция, выбирающая а лгоритмы или операции для выполнения, а также инициирующая и завершающая такое выполнение |
| 3.86 | segment | сегмент | Физический раздел коммуникационной сети |
| 3.87 | service | сервис (услуга) | Функциональная возможность ресурса, которая может быть смоделирована последовательностью сервисных примитивов |
| 3.88 | service interface function block | функциональный блок сервисного интерфейса | Функциональный блок, предоставляющий один или более сервисов приложению на основе отображения сервисных примитивов на входы событий, выходы событий, входы данных и выходы данных функционального блока |
| 3.89 | service primitive | сервисный примитив | Абстрактное, независимое от реализации представление взаимодействия между приложением и ресурсом |
| 3.90 | service sequence diagram | диаграмма сервисных последовательностей | Диаграмма, представляющая последовательность сервисных примитивов |
| 3.91 | socket (socket adapter) | гнездо (гнездовой адаптер) | Экземпляр типа адаптерного интерфейса, являющийся конечной точкой адаптерного соединения к акцептору — функциональному блоку |
| 3.92 | software | программное обеспечение | Интеллектуальный продукт, включающий программы, процедуры, правила, конфигурации и любую связанную документацию, относящуюся к эксплуатации системы |
| 3.93 | software tool | программный инструмент | Программное обеспечение, используемое для создания, инспектирования или анализа другого программного обеспечения |
| 3.94 | subapplication instance | экземпляр подприложения | Экземпляр типа подприложения внутри приложения или типа подприложения. Примечание: экземпляр подприложения может быть распределён между ресурсами, т.е. его компонентные ФБ могут быть назначены на разные ресурсы |
| 3.95 | subapplication type | тип подприложения | Функциональная единица, тело которой состоит из взаимосвязанных компонентных функциональных блоков или ком понентных подприложений. Примечание: тип подприложения позволяет создавать подструктуры приложений в виде самоподобной иерархии |
| 3.96 | system | система | Набор взаимосвязанных элементов, рассматриваемых в определённом контексте как единое целое и отделённых от окружающей среды. Примечание 1: такие элементы могут быть как материальными объектами и концепциями, так и результатами различных форм организации, математических методов и языков программирования. Примечание 2: система считается отделённой от окружающей среды и других внешних систем воображаемой поверхностью, разрывающей связи между ними |
| 3.97 | temporary variable | временная переменная | Переменная, значение которой инициализируется, используется и, возможно, изменяется во время выполнения алгоритма; невидима за пределами тела алгоритма и не сохраняет значение между выполнениями алгоритма |
| 3.98 | transaction | транзакция | Единица сервиса, при которой запрос и, возможно, данные передаются от инициатора к ответчику, а ответ и, возможно, данные могут быть переданы обратно от ответчика к инициатору |
| 3.99 | type | тип | Элемент программного обеспечения, определяющий общие атрибуты, разделяемые всеми экземплярами данного типа |
| 3.100 | type name | имя типа | Идентификатор, связанный с типом и обозначающий его |
| 3.101 | unidirectional transaction | однонаправленная транзакция | Транзакция, при которой запрос и, возможно, данные передаются от инициатора к ответчику, а ответ от ответчика к инициатору не передаётся |
| 3.102 | variable | переменная | Программная сущность, способная принимать различные значения, по одному в каждый момент времени. Примечание 1: значения переменной обычно ограничены определённым типом данных. Примечание 2: переменные классифицируются как входные переменные, выходные переменные, внутренние переменные и временные переменные |
Сокращения, используемые в стандарте
- ФБ — функциональный блок (function block)
- УВ — управление выполнением (execution control, EC)
- ДУВ — диаграмма управления выполнением (execution control chart, ECC)
- IPMCS — Industrial-Process Measurement and Control System (распределённая система измерения и управления промышленными процессами)