IEC 61499: Өнеркәсіптік процестерді басқару жүйелері үшін функциялық блоктар стандарты
IEC 61499
IEC 61499 стандарты: өнеркәсіптік процестерді өлшеу және басқару жүйелері үшін функциялық блоктар. Бөлінген жүйелер архитектурасы, оқиға басқару моделі.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Өндірістік процестерді өлшеу және басқару жүйелері үшін функционалдық блоктар тақырыбына арналған IEC 61499 халықаралық стандарты алғаш рет 2005 жылы Халықаралық электротехникалық комиссия (IEC) тарапынан жарияланды. IEC 61499 спецификациясы таратылған басқару жүйелері үшін жалпы модельді анықтайды және IEC 61131 стандартына негізделген. Льюис және Зоитль, сондай-ақ Вяткин IEC 61499 концепцияларын түсіндіреді.
The international standard IEC 61499, addressing the topic of function blocks for industrial process measurement and control systems, was initially published by the International Electrotechnical Commission (IEC) in 2005. The specification of IEC 61499 defines a generic model for distributed control systems and is based on the IEC 61131 standard. The concepts of IEC 61499 are also explained by Lewis and Zoitl as well as Vyatkin.
1-бөлім: Сәулет
IEC 61499 1 таратылған жүйелер үшін архитектураны анықтайды. IEC 61499-да IEC 61131 циклдік орындалу моделі оқиғаға негізделген орындалу моделімен алмастырылады. Оқиғаға негізделген орындалу моделі функциялық блоктардың орындалу реттілігін нақты белгілеуге мүмкіндік береді. Қажет болған жағдайда, кезеңді түрде орындалатын қолданбаларды IEC 61499 1-нің А қосымшасында сипатталғандай кезеңді оқиғаларды жасау үшін E CYCLE функциялық блогын пайдалану арқылы іске асыруға болады. IEC 61499 бір-бірімен байланысты функциялық блоктар желілерімен анықталған бір немесе бірнеше қолданбаларды бүкіл жүйе үшін құруға және кейіннен қол жетімді құрылғыларға таратуға мүмкіндік беретін, қолданбаға бағытталған жобалауды қамтамасыз етеді. Жүйедегі барлық құрылғылар құрылғы моделінде сипатталады. Жүйенің топологиясы жүйелік модельде көрініс табады. Қолданбаның таралуы карталық модельде сипатталады. Сондықтан жүйедегі қолданбалар таратылуы мүмкін, бірақ бірге сақталады. IEC 61499 Erlang-ке күшті әсер етеді, оның ортақ ештеңесі жоқ моделімен және тарату ашықтығымен. IEC 61131 3 функциялық блоктары сияқты IEC 61499 функциялық блок түрлері интерфейс пен іске асыруды анықтайды. IEC 61131 3-тен айырмашылығы, IEC 61499 интерфейсі деректердің кірісі мен шығысынан басқа оқиғалардың кірісі мен шығысын қамтиды. Оқиғалар WITH шектеулері арқылы деректердің кірісі мен шығысына байланысты болуы мүмкін. IEC 61499 бірнеше функциялық блок түрлерін анықтайды, олардың барлығы қызмет тізбектері тұрғысынан мінез-құлқының сипаттамасын қамтуы мүмкін:
IEC 61499 1 defines the architecture for distributed systems. In IEC 61499 the cyclic execution model of IEC 61131 is replaced by an event driven execution model. The event driven execution model allows an explicit specification of the execution order of function blocks. If necessary, periodically executed applications can be implemented by using the E CYCLE function block for the generation of periodic events as described in Annex A of IEC 61499 1. IEC 61499 enables an application centric design, in which one or more applications, defined by networks of interconnected function blocks, are created for the whole system and subsequently distributed to the available devices. All devices within a system are described within a device model. The topology of the system is reflected by the system model. The distribution of an application is described within the mapping model. Therefore, applications of a system are distributable but maintained together. IEC 61499 is strongly influenced by Erlang, with its shared nothing model and distribution transparency. Like IEC 61131 3 function blocks, IEC 61499 function block types specify both an interface and an implementation. In contrast to IEC 61131 3, an IEC 61499 interface contains event inputs and outputs in addition to data inputs and outputs. Events can be associated with data inputs and outputs by WITH constraints. IEC 61499 defines several function block types, all of which can contain a behavior description in terms of service sequences:
Қызмет интерфейсі функциялық блогы – SIFB: Көз коды жасырылған және оның функционалдығы тек қызмет тізбектері арқылы сипатталады. Негізгі функциялық блогы BFB: Оның функционалдығы орындалуды басқару кестесімен (ECC) сипатталады, ол күй диаграммасына (UML) ұқсас. Әр күйде бірнеше әрекет болуы мүмкін. Әрбір әрекет бір немесе нөл алгоритмдерге және бір немесе нөл оқиғаларға сілтеме жасайды. Алгоритмдер сәйкес стандарттарда анықталғандай іске асырылуы мүмкін. Композиттік функциялық блогы CFB: Оның функционалдығы функциялық блок желісімен анықталады. Адаптер интерфейстері: Адаптер интерфейсі нақты функциялық блок емес. Ол бірнеше оқиғалар мен деректер байланыстарын бір байланыста біріктіреді және спецификация мен іске асыруды бөлектеу үшін интерфейс тұжырымын ұсынады. Қосымша қосымша: Оның функционалдығы функциялық блок желісі ретінде де анықталады. CFB-ден айырмашылығы, қосымша қосымшалар таратылуы мүмкін. Құрылғыдағы қолданбаларды сақтау үшін IEC 61499 басқару моделін ұсынады. Құрылғы менеджері кез келген ресурстың өмірлік циклын сақтайды және басқару командалары арқылы бағдарламалық құралдармен (мысалы, конфигурация құралы, агент) байланысты басқарады. Бағдарламалық құралдың интерфейсі мен басқару командалары арқылы IEC 61499 қолданбаларын онлайн қайта конфигурациялауды жүзеге асыруға болады.
Service interface function block – SIFB: The source code is hidden and its functionality is only described by service sequences. Basic function block BFB: Its functionality is described in terms of an Execution Control Chart (ECC), which is similar to a state diagram (UML). Every state can have several actions. Each action references one or zero algorithms and one or zero events. Algorithms can be implemented as defined in compliant standards. Composite function block CFB: Its functionality is defined by a function block network. Adapter interfaces: An adapter interface is not a real function block. It combines several events and data connections within one connection and provides an interface concept to separate specification and implementation. Subapplication: Its functionality is also defined as a function block network. In contrast to CFBs, subapplications can be distributed. To maintain the applications on a device IEC 61499 provides a management model. The device manager maintains the lifecycle of any resource and manages the communication with the software tools (e. g., configuration tool, agent) via management commands. Through the interface of the software tool and the management commands, online reconfiguration of IEC 61499 applications can be realized.
2-бөлім: Бағдарламалық құралға қойылатын талаптар
IEC 61499-2 IEC 61499 стандартына сәйкес келетін бағдарламалық құралдарға қойылатын талаптарды анықтайды. Бұл IEC 61499 элементтерінің көрсетілуі мен тасымалдануы, сондай-ақ әртүрлі бағдарламалық құралдар арасында IEC 61499 элементтерін алмасу үшін DTD форматына қойылатын талаптарды қамтиды. Қазірдің өзінде IEC 61499 стандартына сәйкес келетін бірнеше бағдарламалық құралдар бар. Олардың ішінде коммерциялық бағдарламалық құралдар, ашық кодты бағдарламалық құралдар, сондай-ақ академиялық және ғылыми-зерттеу жобалары бар. Әдетте, IEC 61499 стандартына сәйкес жұмыс ортасы және IEC 61499 стандартына сәйкес әзірлеу ортасы қажет болады.
IEC 61499 2 defines requirements for software tools to be compliant to IEC 61499. This includes requirements for the representation and the portability of IEC 61499 elements as well as a DTD format to exchange IEC 61499 elements between different software tools. There are already some IEC 61499 compliant software tools available. Among these are commercial software tools, open source software tools, and academic and research developments. Usually an IEC 61499 compliant runtime environment and an IEC 61499 compliant development environment is needed.
3-бөлім: Тәрбиелік ақпарат (2008 жылы алынып тасталды)
IEC 61499 3 стандартының бастапқы, жалпыға қолжетімді нұсқасына (PAS) қатысты болды және 2008 жылы қолданудан алынды. Бұл бөлім IEC 61499 стандартына қатысты жиі қойылатын сұрақтарға жауап берді және автоматтандыру жүйелерін жобалау кезінде туындайтын жалпы мәселелерді шешу үшін IEC 61499 элементтерін мысалдармен қолдану жолдарын сипаттады. Басқа мысалдардың ішінде IEC 61499 3 функциялық блоктардың деректері мен параметрлеріне қашықтан қол жеткізу үшін SIFB-терді байланыс функциялық блоктары ретінде пайдалануды; объектіге бағытталған ұғымдарды іске асыру үшін адаптер интерфейстерін қолдануды; функциялық блок желілеріндегі бастапқылау алгоритмдерін; және гипотетикалық бейнежазғыштардың (VCR) басқарылуын жеңілдету үшін ECC-терді іске асыруды көрсетті. Сонымен қатар, байланыс функциялық блоктарына қатысты бейімдеудің (mapping) әсері, басқару қолданбалары мен олардың функциялық блоктары арқылы құрылғыны басқару және құрылғы менеджері функциялық блогының (DEV MGR) принципі түсіндірілді.
IEC 61499 3 was related to an early Publicly Available Specification (PAS) version of the standard and was withdrawn in 2008. This part answered FAQs related to the IEC 61499 standard and described the use of IEC 61499 elements with examples to solve common challenges during the engineering of automation systems. Among other examples, IEC 61499 3 described the use of SIFBs as communication function blocks for remote access to real time data and parameters of function blocks; the use of adapter interfaces to implement object oriented concepts; initialization algorithms in function block networks; and the implementation of ECCs for a simplified motor control of hypothetical VCRs. Additionally the impacts of the mapping concerning the communication function blocks was explained, as well as the device management by management applications and its function blocks, and the principle of the device manager function block (DEV MGR).
4-бөлім: сәйкестік профильдері туралы ережелер
IEC 61499 4 стандартына сәйкес келетін жүйе, құрылғы немесе бағдарламалық құрал сақтауы тиіс ережелерді сипаттайды. Бұл ережелер өзара іс-қимыл, тасымалдау мүмкіндігі және конфигурацияға қатысты. Екі құрылғы өзара іс-қимыл жасай алады, егер олар жүйе конфигурациясында белгіленген функционалдықты қамтамасыз ету үшін бірлесіп жұмыс істей алса. IEC 61499 стандартына сәйкес келетін қосымшалар портативті болуы керек, яғни оларды IEC 61499 стандартында бағдарламалық құралдарға қойылатын талаптар ескеріле отырып, әртүрлі өндірушілердің бағдарламалық құралдары арасында алмастыруға болады. Кез келген өндірушінің құрылғыларын кез келген IEC 61499 стандартына сәйкес бағдарламалық құралмен конфигурациялауға болады. Осы жалпы ережелерден басқа, IEC 61499 4 сәйкестік профильдерінің құрылымын да анықтайды. Сәйкестік профилі – IEC 61499 стандартының ережелеріне жүйенің қалай сәйкес келетінін сипаттайды. Мысалы, құрылғыны бағдарламалық құралмен конфигурациялау мүмкіндігі қолдау көрсетілетін басқару командаларымен анықталады. IEC 61499 стандартына сәйкес келетін қосымшалардың тасымалдануын анықтайтын XML алмасу форматы 2-бөлімде анықталған және сәйкестік профилімен толықтырылады, мысалы, бағдарламалық кітапхана элементтерін алмасу үшін қолдау көрсетілетін файл атауының кеңейтімдерін жариялау арқылы. Әртүрлі өндірушілердің құрылғыларының өзара іс-қимылы OSI моделінің қабаттарымен анықталады. Сондай-ақ, құрылғылар арасындағы байланыс үшін қолданылатын PUBLISH/SUBSCRIBE және CLIENT/SERVER сияқты функциялық блоктардың деректерді кодтауын, жай-күй шығыстарын, IP-адрестерін, порт нөмірлерін де қарастыру қажет. HOLOBLOC, Inc. "Қолайлылық демонстрациялары үшін IEC 61499 сәйкестік профилін" анықтайды, мысалы, IEC 61499 стандартына сәйкес бағдарламалық құралдар FBDK, 4diac IDE және nxtSTUDIO қолдайды.
IEC 61499 4 describes the rules that a system, device or software tool must follow to be compliant to IEC 61499. These rules are related to interoperability, portability and configuration. Two devices are interoperable if they can work together to provide the functionality specified by a system configuration. Applications compliant to IEC 61499 have to be portable, which means that they can be exchanged between software tools of different vendors considering the requirements for software tools described within IEC 61499 2. Devices of any vendor have to be configurable by any IEC 61499 compliant software tool. Besides these general rules, IEC 61499 4 also defines the structure of compliance profiles. A compliance profile describes how a system conforms to the rules of the IEC 61499 standard. For example, the configurability of a device by a software tool is determined by the supported management commands. The XML exchange format which determines portability of IEC 61499 compliant applications is defined within part 2 and is completed by the compliance profile, for example by declaring the supported file name extensions for exchange of software library elements. The interoperability between devices of different vendors is defined by the layers of the OSI models. Also status outputs, IP addresses, port numbers as well as the data encoding of function blocks like PUBLISH/SUBSCRIBE and CLIENT/SERVER, which are used for the communication between devices, have to be considered. HOLOBLOC, Inc. defines the "IEC 61499 compliance profile for feasibility demonstrations", which is for example supported by the IEC 61499 compliant software tools FBDK, 4diac IDE, and nxtSTUDIO.