Известно,
что дискретные устройства могут строиться
на различных наборах логических
элементов. Важно, чтобы эти наборы были
полными, т.е. реализовывали бы функционально
полную систему логических функций.
Напомним,
что к наиболее распространенным
функционально полным наборам логических
элементов относятся следующие наборы:
1) из трех
элементов И, ИЛИ, НЕ (основной набор);
2) из двух
элементов И, НЕ;
3) из двух
элементов ИЛИ, НЕ;
4) из одного
элемента ИЛИ-НЕ (НИ-НИ, элемент Пирса);
5) из одного
элемента И-НЕ (элемент Шеффера).
Логические
элементы И, ИЛИ, НЕ реализуют соответственно
функции конъюнкции, дизъюнкции и
отрицания (инверсии) и обозначаются по
ГОСТу как показано на рис. 1.15.
Универсальный
элемент ИЛИ-НЕ реализует функцию
отрицания дизъюнкции (стрелка Пирса).
Выходной сигнал равен произведению
инверсий входных сигналов. Универсальный
элемент И-НЕ реализует функцию отрицания
конъюнкции (штрих Шеффера). Выходной
сигнал равен сумме инверсий входных
сигналов.
Любая
логическая функция представляет собой
набор символов, связанных знаками
дизъюнкции, конъюнкции и инверсии.
Других операций нет. Поэтому возможность
реализации любой логической функции с
помощью основного набора логических
элементов (И, ИЛИ, НЕ) очевидна, а с помощью
остальных наборов — не очевидна.
С помощью
универсального приема двойного
инверсирования можно показать, как
реализуются основные операции алгебры
логики (конъюнкция, дизъюнкция и инверсия)
на функционально полных наборах,
состоящих из одного и двух логических
элементов.
Рис 1.5.
Рассмотрим, например, реализацию основных
операций алгебры логики на наборе
ИЛИ-НЕ.
Необходимо
рассмотреть реализацию трех основных
функций.
Операция
НЕ. В элементе ИЛИ-НЕ задействуется
только один вход, тогда элемент работает
как инвертор (рис. 1.16). Используется один
элемент ИЛИ-НЕ.
Операция
И.Воспользуемся приемом двойной
инверсии:
Видим, что
следует реализовать функцию отрицания
дизъюнкции для двух инверсных сигналов
(рис. 1.7). Необходимы три элемента ИЛИ-НЕ.
Операция
ИЛИ.
Имеем инверсию
от инверсии дизъюнкции, т.е. сначала
ИЛИ-НЕ, потом НЕ. Для реализации необходимы
два элемента ИЛИ-НЕ (рис. 1.18).
Рассмотрим
реализацию основных операций алгебры
логики на наборе И-НЕ.
Операция
НЕ.В элементе И-НЕ задействуется
только один вход, тогда элемент работает
как инвертор (рис. 1.19). Используется один
элемент И-НЕ.
Операция
И.Воспользуемся приемом двойной
инверсии.
Имеем инверсию от инверсии конъюнкции,
т.е. сначала И-НЕ, потом НЕ. Для реализации
требуется 2 элемента И-НЕ (рис. 1.20).
Операция ИЛИ.
Имеем инверсию от конъюнкции инверсий,
т.е. сначала два раза НЕ, а затем И-НЕ
(рис. 1.11).
Аналогичным образом
получаем реализацию основных операций
алгебры логики для остальных функционально
полных наборов (рис. 1.12).
В случае
большого числа переменных соответственно
увеличивается количество входов или
входных инверторов.
Классическая
методика построения функциональной
схемы ДУ по логической функции, которую
оно реализует, заключается в следующем:
— по известной
логической функции построить структурную
схему ДУ в основных операциях алгебры
логики (И, ИЛИ, НЕ);
— выбрать
функционально полный набор БЛЭ для
реализации ДУ;
— перейти от
структурной схемы к функциональной с
учетом правил реализации основных
операций на выбранном наборе элементов;
— произвести
упрощения схемы.
Упрощения
производятся, как правило, за счет
исключения из схемы двух последовательно
стоящих инверторов.
Рассмотрим
примеры построения функциональной
схемы БДУ на наборах И-НЕ, ИЛИ-НЕ.
Пример 5.
Даны условия работы ДУ в виде логической
функции:
.
Построить
функциональную схему.
Строим структурную
схему ДУ (рис. 1.13), затем по правилам
реализации операций (см. рис. 1.20) —
функциональную схему ДУ на элементах
И-НЕ (рис. 1.14).
Последовательно
соединенные два инвертора компенсируют
друг друга и могут быть из схемы исключены.
После упрощения получаем окончательную
функциональную схему (рис. 1.15), состоящую
из 5 элементов И-НЕ.
Теперь
построим для этого же примера функциональную
схему на элементах ИЛИ-НЕ. Используем
ту же структурную схему (см. рис.1.13).
Получаем схему (рис. 1.16), содержащую 12
элементов ИЛИ-НЕ.
Путем
исключения последовательных инверторов
и объединения сигнала
,
схема сокращается на 5 элементов и
остается 7 элементов ИЛИ-НЕ (рис. 1.17).
Изложенная методика
построения функциональной схемы ДУ
является универсальной, т.е. всегда лает
правильное решение — работоспособную
схему, но, как правило, слишком громоздкую.
В инженерной
практике обычно, обладая известным
навыком преобразования логических
функций, выполняют этап преобразования
исходного аналитического выражения
(условия работы ДУ, полученные в результате
абстрактного синтеза) к виду, удобному
для реализации на выбранном наборе БЛЭ.
В результате
этого этапа исходная функция записывается
сразу в операторах И-НЕ для реализации
на сериях интегральных элементов с
базовым элементом И-НЕ, либо в операторах
ИЛИ-НЕ для реализации на сериях БЛЭ
“Логика”, “Логика-Т” и т.д. с базовым
элементом ИЛИ-НЕ.
Для
преобразования функции, как правило,
пользуются универсальным приемом
двойного инверсирования.
Двойное
инверсирование функции, записанной в
ДНФ, дает форму операторов И-НЕ, а двойное
инверсирование функции, записанной в
КНФ, дает форму операторов ИЛИ-НЕ.
Таким образом,
если для построения ДА принят набор
И-НЕ, то исходную функцию (условия работы
ДА), полученную в результате абстрактного
синтеза, следует преобразовать в ДНФ,
а если принят набор ИЛИ-НЕ, то исходную
функцию следует преобразовать в КНФ.
Пример 12. Построить
функциональную схему БДУ на наборе
ИЛИ-НЕ в соответствии с условиями работы
Условия работы (исходная функция) уже
написаны в КНФ. Применяем прием двойного
инверсирования:
Получили
выражение, записанное в операторах
ИЛИ-НЕ. Функциональная схема ДУ,
построенная по данному выражению,
изображена на рис. 1.18.
Если нужно построить
эту функцию на наборе И-НЕ, то исходную
функцию следует привести к ДНФ, а затем
исследовать прием двойной инверсии.
Однако эту функцию можно упростить по
правилу: если ЛФ записанным в ДНФ (КНФ),
а нужно ее реализовать на наборе ИЛИ-НЕ
(И-НЕ), то прием двойного инверсирования
применяют дважды — сначала над каждым
членом исходной функции, затем над самой
функцией. Построим ЛФ
на наборе И-НЕ:
Схема
приведена на рис. 1.19 (считаем, что
известные сигналы уже получены).
Пример 13.
Построить функциональную схему БДУ на
наборе И-НЕ в соответствии с условиями
работы
.
Условия работы (исходная функция) уже
записаны в ДНФ. Применяем прием двойного
инверсирования:
.
Получили
выражение, записанное сразу в операторах
И-НЕ. Очевидно, что функциональная схема
ДУ имеет вид, изображенный на рис. 1.20.
Попробуем еще
преобразовать исходное выражение в
направлении уменьшения числа операций
ИЛИ (так как базовый элемент принят
И-НЕ):
.
Полученное выражение
также записано в операторах И-НЕ.
Функциональная схема его представлена
на рис. 1.21.
Заметим, что
в подобных случаях функциональные схемы
удобно строить “с конца” аналитического
выражения.
Сравнивая
рис. 1.30 и 1.31, видим, что достигнута
экономия в два элемента И-НЕ.
В случае
синтеза многовыходных ДА без памяти
следует после получения минимизированных
выражений для нахождения сигналов на
каждом выходе провести преобразования
системы уравнений с целью объединения
одинаковых групп членов, членов или их
частей в разных уравнениях, а после
этого строить функциональную схему ДА.
Следующий
этап — физический синтез. Он имеет своей
целью переход от функциональной схемы
структуры проектируемого ДУ к
принципиальной электрической схеме.
На этом этапе выбираются типы бесконтактных
элементов, обеспечиваются дополнительные
требования: надежность, технологичность,
удобство контроля и т.д.
Нормативная база
Разновидностей электрических схем насчитывается около десятка, количество различных элементов, которые могут там встречаться, исчисляется десятками если не сотнями. Чтобы облегчить распознавание этих элементов, введены единые условные обозначения в электрических схемах. Все правила прописаны в ГОСТах. Этих нормативов немало, но основная информация есть в следующих стандартах:
Нормативные документы, в которых прописаны графические обозначения элементной базы электрических схем
Изучение ГОСТов дело полезное, но требующее времени, которое не у всех есть в достаточном количестве. Потому в статье приведем условные обозначения в электрических схемах — основную элементную базу для создания чертежей и схем электропроводки, принципиальных схем устройств.
Общая классификация
Само понятие подразумевает под собой комплекс условных обозначений, которые предназначены для определения каких-либо конструктивных элементов или частей. В соответствии с правилами и требованиями ГОСТ 2.701-84 выделяют несколько видов, отличающихся как сферой применения, так и типом устанавливаемых обозначений.
Разделение по видам приведено в таблице ниже:
Таблица: разновидности схема
| № | Вид схемы | Буквенное обозначение |
| 1 | Электрические | Э |
| 2 | Гидравлические | Г |
| 3 | Пневматические | П |
| 4 | Газовые (кроме пневматических) | X |
| 5 | Кинематические | К |
| 6 | Вакуумные | В |
| 7 | Оптические | Л |
| 8 | Энергетические | Р |
| 9 | Деления | Е |
| 10 | Комбинированные | С |
Так, для одного и того же устройства или объекта, при необходимости, могут разрабатываться сразу несколько схем, поясняющих принцип подключения, работы или реализации функций. Для электротехнического оборудования схемы подразделяются на несколько типов:
- Принципиальные или полные – обозначаются цифрой 3;
- Структурные – обозначаются цифрой 1;
- Функциональные – обозначаются цифрой 2;
- Общие – обозначаются цифрой 6;
- Монтажные или схемы соединений – обозначаются цифрой 4;
- Подключений – обозначаются цифрой 5;
- Расположения и объединенные – обозначаются цифрой 7 и 0 соответственно.
При составлении конкретной схемы используется, как правило, буквенно-цифровые обозначения, к примеру, для электрической функциональной маркировка будет выглядеть как Э2, для газовой структурной Х1 и т.д.
Принципы графического обозначения каких-либо элементов на схемах определяются отраслевыми и государственными стандартами. Они же устанавливают требования к расположению составных частей, их размеры, нанесение шифров, наименований или маркировок.
Функции и задачи подсистем Системы
Для каждой подсистемы приводится перечень выполняемых ею функций и задач. Перечень функций и задач берется из раздела «Требования к функциям, выполняемым системой» технического задания.
Подсистема сбора, обработки и загрузки данных
| Функция | Задача |
| Управляет процессами сбора, обработки и загрузки данных | Создание, редактирование и удаление процессов сбора, обработки и загрузки данных |
| Формирование последовательности выполнения процессов сбора, обработки и загрузки данных (регламентов загрузки данных) | |
| Определение и изменение расписания процессов сбора, обработки и загрузки данных | |
| Выполнение процессов сбора, обработки и загрузки данных из источников в ХД | Запуск процедур сбора данных из систем источников, загрузка данных в область временного, постоянного хранения |
| Обработка и преобразование извлечённых данных | |
| Поддержка медленно меняющихся измерений | |
| Протоколирует результаты сбора, обработки и загрузки данных | Ведение журналов результатов сбора, обработки и загрузки данных |
| Оперативное извещение пользователей о всех нештатных ситуациях в процессе работы подсистемы |
Подсистема хранения данных
| Функция | Задача |
| Создание и сопровождение структуры базы данных | Поддержка (разработка, модификация) модели ХД |
| Создание таблиц, представлений, материализованных представлений, последовательностей, табличных пространств, функций, пакетов, триггеров | |
| Запись, хранения и модификация данных | Выполнение операций в терминах языка SQL (Insert, Update, Delete) |
| Сохранение значений ранее загруженных данных в случае их изменения | |
| Архивирование малоиспользуемой информации | |
| Резервное копирование данных | Осуществление полного холодного копирования |
| Осуществление логического копирования | |
| Осуществление инкрементального резервного копирования | |
| Предоставление данных | Выполнение операции предоставления данных в терминах языка SQL (Select) |
| Протоколирование результатов работы подсистемы | Ведение журналов событий СУБД |
| Оперативное извещение администратора СУБД о всех нештатных ситуациях |
Подсистема формирования и визуализации отчетности
| Функция | Задача |
| Создание и сопровождение логического представления информации | Создание логического представления информации в виде бизнес описания хранящихся данных |
| Модификация логического представления информации | |
| Создание и сопровождение запросов и отчетности | Создание шаблонов запросов данных |
| Настройка табличных форм и графиков анализа данных | |
| Предоставление отчетности и инструментов анализа данных | Предоставление возможности проведения математических операций над показателями |
| Предоставление возможности выполнения групповых операции над данными (SUM, MIN, MAX и др.) в режиме реального времени | |
| Визуализация преднастроенной OLAP отчетности в табличном и графическом видах |
Буквенные обозначения
Помимо графических, есть также буквенные обозначения. Без их использования при чтении схем и чертежей может возникнуть масса нестыковок. Как и графическая, буквенно-цифровая маркировка регламентируется ГОСТом и нормативными документами. В списке ниже указано буквенно-цифровое обозначение основных элементов электросхем:
- Выключатели, контроллеры и переключатели — В;
- Электрические генераторы и двигатели — Г;
- Диоды — Д;
- Кнопки — Кн;
- Лампы — Л;
- Электрические двигатели различных типов — М;
- Предохранители — Пр;
- Выпрямители — Вп;
- Магнитные пускатели и контакторы — К;
- Конденсаторы — С;
- Кнопки управления — Ку;
- Электромагниты — Эм;
- Катушки индуктивности — L;
- Реле — Р;
- Резисторы — R.
Обозначения кинематических чертежей
Буквенные маркировки в электросхемах
ГОСТ устанавливает буквенное обозначение элементов электросхем:
- ПВ – путевой выключатель;
- КВ – конечный выключатель;
- КК – командный контроллер;
- ДП – двигатель подач;
- ДГ – главный двигатель;
- ДШ – двигатель шпинделя;
- КУ – кнопка управления;
- ДО – двигатель насоса управления;
- ДБХ – двигатель быстрых ходов.
Радиотехнические детали обозначаются в схемах так:
- Наименование элементов
- Обозначение
- Наименование элементов
- Обозначение
| Резистор | R | Телефон | Т |
| Конденсатор | C | Микрофон | Мк |
| Катушки индуктивности | L | Громкоговоритель | Гр |
| Прибор электронный (лампа, трубка) | Л | Звукосниматель (адаптер) | Ад |
| Трансформатор (автотрансформатор) | Тр | Предохранитель | Пр |
| Дроссель | Др | Элемент гальванический (батарея) | Б |
| Выключатель (переключатель) | В | Монтажная плата | П |
| Кнопка | Кн | Штепсельный разъём | Ш |
| Пьезоэлемент | Пэ | Прибор полупроводниковый | ПП |
| Диод | Д | Гнездо | Г |
| Реле, контактор, пускатель | Р | Элементы разные, электромагнит | Э |
Определение и назначение каждой электросхемы
Каждый вид электрической схемы реализуется в виде чертежа или графического изображения, выполненного вручную или посредством печатных приспособлений. Основные отличия обусловлены описанием тех или иных функций, указанием последовательности, принципа действия или привязкой к чему-либо.
Принцип построения схем регламентируется стандартом ЕСКД, который реализуется рядом нормативных документов, среди которых достаточно важными считаются ГОСТ 2.702-2011, а также ГОСТ 2.708-81.
Они устанавливают:
- требования к изображениями;
- принципам расположения компонентов;
- оформления чертежей;
- нанесению обозначений и технических характеристик.
Далее детально рассмотрим особенности каждого вида электрических схем.
Функциональные схемы автоматизации – объединение технологической схемы и элементов автоматизации технологического процесса
При разработке функциональных схем автоматизации технологического процесса реализуется ряд задач, таких, как: получение первичной информации о состоянии технологического процесса и оборудования; непосредственное воздействие на технологический процесс для управления им; стабилизация технологических параметров процесса; контроль и регистрация технологических параметров процессов и состояние технологического оборудования.
Указанные задачи решаются на основании анализа условий работы технологического оборудования, выявления законов и критериев управления объектом, а также требований, предъявляемых к точности стабилизации, контроля и регистрации технологических параметров, к качеству регулирования и надежности.
Функциональные задачи автоматизации, как правило, реализуются с помощью технических средств, включающих в себя:
– отборные устройства;
– средства получения первичной информации;
– средства преобразования и переработки информации;
– средства представления и выдачи информации обслуживающему персоналу и т.д.
Результатом составления функциональных схем автоматизации является:
– выбор метода измерения технологических параметров;
– выбор основных технических средств автоматизации, наиболее полно отвечающих предъявленным требованиям и условиям работы автоматизируемого объекта;
– определение приводов исполнительных механизмов регулирующих и запорных органов технологического оборудования, управляемого автоматически или дистанционно;
– размещение средств автоматизации на щитах и пультах, на технологическом оборудовании или по месту;
– определение способов предоставления информации о состоянии технологического процесса и оборудования.
Функциональная схема является более детальным вариантом структурной, на ней также все элементы изображаются отдельными блоками. Главное отличие в том, что каждый блок имеет уже индивидуальную форму обозначения в соответствии с его функциональным назначением. Возможно также выделение различных видов связей между частями, объединение деталей в блоки и т.д.
Для систем с передачей управления функциональную схему строят следующим образом. Каждой вершине графа сопоставляют одну из подсистем A, и множество всех состояний системы, при которых управление находится в данной подсистеме. Тогда дуги (стрелки) означают передачу управления от одной подсистемы к другой (рис. 2.13). На такой схеме даже при полной детерминированности каждого следующего состояния предыдущим могут быть разветвления благодаря тому, что каждая вершина соответствует обширному множеству состояний и передача управления может зависеть от состояния управляющего устройства или подсистемы, в которой находится управление. Функциональные схемы часто рисуют обобщенно, пропуская какие-то несущественные детали и шаги. Тогда может оказаться, что то, по какому пути в разветвлении перейдет управление, зависит от состояния нескольких различных подсистем. Условие, при котором осуществляется данный переход, обычно выписывают рядом со стрелкой. Схему на рис. можно понимать в таком именно смысле. Тогда в ней подразумевается, что система имеет две подсистемы: блок проверки и блок выполнения операции, и управление переходит из одной в другую в соответствии со стрелками. У системы могут быть и другие подсистемы (в данном случае — среда), но они никогда не получают управления и поэтому не изображаются на схеме (точнее, те моменты, когда среда меняет состояние системы или меняет свое состояние под действием системы, включаются в процесс действия одного из блоков).
Содержание функциональной схемы
На функциональных схемах в первую очередь отображаются рабочие группы, отдельные элементы и связи, существующие между ними. Графическое изображение наглядно представляет, в какой последовательности выполняются функциональные процессы в данном устройстве.
Все элементы на схеме располагаются наиболее удобным способом, отличающимся от их фактического размещения в приборе. Каждая функциональная часть или деталь соответствует определенным условным обозначениям. Точно так же отображаются связи между ними, позволяющие проследить взаимодействие и влияние на общую работоспособность.
Все графические обозначения установлены соответствующими нормативными документами, где определяются стандарты для отдельных элементов и целых групп. Правила выполнения используются такие же, как и в принципиальных схемах. Изображения отдельных функциональных частей могут выполняться в виде прямоугольников. В таких случаях используются правила, действующие для структурных схем.
Принципы построения структурной схемы
Звенья на схеме изображаютв виде прямоугольников или условных графических обозначений, которые соединяются линиями взаимосвязи. Эти линии стоит обозначать стрелками для указания направления хода процессов между звеньями.Каждое звено изделия на схеме должно иметь наименование или обозначение. Наименование может бытьв форме условного обозначения и описывать тип элемента. В структурной схеме допускается использование дополнительных графиков, диаграмм и таблиц, а также можно указывать параметры и характеристики. Структурная схема должна давать представление о взаимодействии звеньев изделия.
Как правильно создать функциональную схему
На данных схемах отображаются детали, элементы и даже целые группы, оказывающие непосредственное влияние на работоспособность электрического устройства, выполнение им своих функций.
Каждая функциональная электрическая схема выполняется по установленным правилам:
- Для отображения функциональных частей и связей между ними применяются специальные условно-графические изображения, определяемые стандартами ЕСКД. Как правило, большинство функциональных частей на этих схемах представляют собой обычные прямоугольники.
- Графически схема строится таким образом, чтобы наглядно продемонстрировать последовательность иллюстрируемых процессов. Для отображение деталей и элементов используются совмещенный или разнесенный способы.
- Совмещенный способ предполагает изображение составных частей, расположенных непосредственно возле друг друга.
- При использовании разнесенного способа все детали и составные части наносятся в разных местах, чтобы создать более наглядное представление об отдельных цепях устройства.
При составлении схем чаще всего используется строчный способ. Графические значки деталей, составляющих единую цепь, отображаются по прямой линии, с последовательным, поочередным расположением друг за другом. Две или несколько цепей, расположенные рядом, прорисовываются параллельно, в виде вертикальных или горизонтальных строк.
При использовании разнесенного способа, на свободных местах схемы могут размещаться графические изображения элементов или деталей, выполненных совмещенным способом. Отдельные детали, используемые в устройстве лишь частично, отображаются полностью. При этом, отдельно указываются как использованные, так и не использованные части. Например, если изображается многоконтактное реле, то использованные контакты прорисовываются длиннее, а неиспользованные – короче.
Элементы функциональной структуры
В данном разделе указывается состав функциональной структуры системы, приводится перечень подсистем в соответствии с техническим заданием на ее создание.
Например:
В составе Системы выделяются следующие функциональные подсистемы:
- подсистема сбора, обработки и загрузки данных — предназначена для реализации процессов сбора данных из систем источников, приведения указанных данных к виду, необходимому для наполнения подсистемы хранения данных;
- подсистема хранения данных — предназначена для хранения данных в структурах, нацеленных на принятие решений;
- подсистема формирование и визуализации отчетности — предназначена для формирования бизнес-ориентированных витрин данных и отчетности.
Функциональные схемы ИС
В функциональной структуре каждая часть предназначена для выполнения определенной функции. Такими функциями могут быть: получение информации о состоянии объекта, преобразование сигнала, сравнение сигналов и т. п. Части функциональной структуры называют частями и блоками. Названия элементов и блоков указывают на выполняемые функции, например, задающий элемент, управляющий блок, исполнительный блок.
В проектах автоматизации изображают конструктивные структурные схемы с элементами функциональных признаков.
Полные сведения о функциональной структуре с указанием локальных контуров регулирования, каналов управления и технологического контроля приводятся в функциональных схемах.
Графическое построение схемы должно давать наиболее наглядное представление о последовательности взаимодействия функциональных частей в изделии. На линиях взаимодействия рекомендуется стрелками (по ГОСТ 2.721-74) обозначать направления хода процессов, происходящих в изделии.
На структурной схеме отображаются в общем виде основные решения проекта по функциональной, организационной и технической структурам автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) с соблюдением иерархии системы и взаимосвязей между пунктами контроля и управления, оперативным персоналом и технологическим объектом управления. Принятые при выполнении структурной схемы принципы организации оперативного управления технологическим объектом, состав и обозначения отдельных элементов структурной схемы должны сохраняться во всех проектных документах на АСУ ТП, в которых они конкретизируются и детализируются в функциональных схемах автоматизации, структурной схеме комплекса технических средств (КТС) системы, принципиальных схемах контроля и управления, а также в проектных документах, касающихся организации оперативной связи и организационного обеспечения АСУ ТП.
Схема электрическая функциональная (Э2)
На функциональной схеме изображают функциональные части изделия (элементы, устройства и функциональные группы), участвующие в процессе, иллюстрируемом схемой, и связи между этими частями. Графическое построение схемы должно давать наиболее наглядное представление о последовательности процессов, иллюстрируемых схемой. Пример схемы электрической функциональной:
Функции и задачи подсистем Системы
Для каждой подсистемы приводится перечень выполняемых ею функций и задач. Перечень функций и задач берется из раздела «Требования к функциям, выполняемым системой» технического задания.
Подсистема сбора, обработки и загрузки данных
| Функция | Задача |
| Управляет процессами сбора, обработки и загрузки данных | Создание, редактирование и удаление процессов сбора, обработки и загрузки данных |
| Формирование последовательности выполнения процессов сбора, обработки и загрузки данных (регламентов загрузки данных) | |
| Определение и изменение расписания процессов сбора, обработки и загрузки данных | |
| Выполнение процессов сбора, обработки и загрузки данных из источников в ХД | Запуск процедур сбора данных из систем источников, загрузка данных в область временного, постоянного хранения |
| Обработка и преобразование извлечённых данных | |
| Поддержка медленно меняющихся измерений | |
| Протоколирует результаты сбора, обработки и загрузки данных | Ведение журналов результатов сбора, обработки и загрузки данных |
| Оперативное извещение пользователей о всех нештатных ситуациях в процессе работы подсистемы |
Подсистема хранения данных
| Функция | Задача |
| Создание и сопровождение структуры базы данных | Поддержка (разработка, модификация) модели ХД |
| Создание таблиц, представлений, материализованных представлений, последовательностей, табличных пространств, функций, пакетов, триггеров | |
| Запись, хранения и модификация данных | Выполнение операций в терминах языка SQL (Insert, Update, Delete) |
| Сохранение значений ранее загруженных данных в случае их изменения | |
| Архивирование малоиспользуемой информации | |
| Резервное копирование данных | Осуществление полного холодного копирования |
| Осуществление логического копирования | |
| Осуществление инкрементального резервного копирования | |
| Предоставление данных | Выполнение операции предоставления данных в терминах языка SQL (Select) |
| Протоколирование результатов работы подсистемы | Ведение журналов событий СУБД |
| Оперативное извещение администратора СУБД о всех нештатных ситуациях |
Подсистема формирования и визуализации отчетности
| Функция | Задача |
| Создание и сопровождение логического представления информации | Создание логического представления информации в виде бизнес описания хранящихся данных |
| Модификация логического представления информации | |
| Создание и сопровождение запросов и отчетности | Создание шаблонов запросов данных |
| Настройка табличных форм и графиков анализа данных | |
| Предоставление отчетности и инструментов анализа данных | Предоставление возможности проведения математических операций над показателями |
| Предоставление возможности выполнения групповых операции над данными (SUM, MIN, MAX и др.) в режиме реального времени | |
| Визуализация преднастроенной OLAP отчетности в табличном и графическом видах |
Элементы функциональной структуры
В данном разделе указывается состав функциональной структуры системы, приводится перечень подсистем в соответствии с техническим заданием на ее создание.
Например:
В составе Системы выделяются следующие функциональные подсистемы:
- подсистема сбора, обработки и загрузки данных — предназначена для реализации процессов сбора данных из систем источников, приведения указанных данных к виду, необходимому для наполнения подсистемы хранения данных;
- подсистема хранения данных — предназначена для хранения данных в структурах, нацеленных на принятие решений;
- подсистема формирование и визуализации отчетности — предназначена для формирования бизнес-ориентированных витрин данных и отчетности.
Принципы построения структурной схемы
Звенья на схеме изображаютв виде прямоугольников или условных графических обозначений, которые соединяются линиями взаимосвязи. Эти линии стоит обозначать стрелками для указания направления хода процессов между звеньями.Каждое звено изделия на схеме должно иметь наименование или обозначение. Наименование может бытьв форме условного обозначения и описывать тип элемента. В структурной схеме допускается использование дополнительных графиков, диаграмм и таблиц, а также можно указывать параметры и характеристики. Структурная схема должна давать представление о взаимодействии звеньев изделия.
Принципы построения функциональной схемы
Функциональная схема дает понять, что происходитв отдельных узлах устройства, объясняет принцип его работы. Функциональные части устройства и связи между ними обозначаютс виде специальных графических условных обозначений. Отдельные функциональные части допускается изображатьв виде прямоугольников.Если устройство или звено изображенов виде прямоугольника, то должен быть указан его тип и документ, на основании которого это устройство используется.
Каждому элементу функциональной схемы должно быть присвоено условное обозначение. Рекомендуется указывать технические характеристики каждой функциональной части устройства. Для каждой группы функциональных элементов должно быть указано обозначение, присвоенное ей на схеме, или ее наименование.
На функциональной схеме допускается изображение дополнительных графиков, диаграмм, таблиц, определяющих последовательность проходящих в устройстве процессов по времени, а также указание характеристик отдельных элементов и точек (напряжение, сила тока, импульсы и т.д.).
Как производится построение?
Структуры обычно разрабатываются сверху вниз. То есть сначала выделяют цель и конечный результат, а потом их разбирают на отдельные части, из которых схема будет состоять. В виде списка этапы проектирования можно представить таким образом:
- Объект разделяется по горизонтали на широкие функциональные блоки.
- Устанавливается соотношение прав и возможностей влияния.
- Определяются обязанности каждого субъекта.
Чтобы закрепить знания, предлагаем рассмотреть структурные схемы организации. Мы рассмотрим также то, как она управляется.
Предыдущая
ОсвещениеКак подключить датчик движения к лампочке: пошаговая инструкция
Следующая
СхемыЧто такое дифференциальный автомат?
Как построить функциональную схему
Методика составления функционально-технологической схемы автоматизации.
Функциональная схема является основным техническим документом, определяющим структуру и характер автоматизации технологического процесса проектируемого объекта и оснащение его приборами и средствами автоматизации.
На функциональной схеме условно изображают технологическое оборудование, коммуникации, органы управления, приборы и средства автоматизации, а также связи между ними.
Пример оформления чертежа функциональной схемы автоматизации приведен на рис. 2.
При оформлении и описании функциональных схем терминология должна соответствовать ГОСТ 17194—71, а условные обозначения приборов и средств автоматизации — ГОСТ 3925—59.
При наличии однотипных технологических объектов (цехов, отделений, установок, агрегатов, аппаратов), не связанных между собой и имеющих одинаковое оснащение приборами и средствами автоматизации, функциональную схему выполняют для одного из них, при этом на чертеже дают пояснение, например «Схема составлена для агрегата 1; для агрегатов 2—5 схемы аналогичны». К этому добавляют пояснения относительно особенностей в позиционных обозначениях (маркировке) и в спецификации. Например, «В спецификации учтена аппаратура для пяти агрегатов. Маркировка приборов и средств автоматизации для агрегатов 2—5 аналогична приведенной для агрегата 1 с изменением цифрового индекса соответственно номеру агрегата».
Для обозначения на схемах запроектированных систем телеуправления (ТУ), телесигнализации (ТС) и телеизмерения (ТИ) в прямоугольниках щитов и (пультов вычерчивают горизонтальные линии с надписями с левой стороны ТУ, ТС, ТИ. Связь этих систем с приборами и средствами автоматизации показывают линиями связи. Технологическое оборудование и коммуникации автоматизированного объекта изображают на функциональных схемах упрощенно, но так, чтобы показать взаимное расположение и взаимодействие их с приборами и средствами автоматизации. Допускается изображение частей объекта в виде прямоугольников с указанием их наименования. На технологических коммуникациях (они изображаются по ГОСТ 3464—63) показывают только те регулирующие и запорные органы, которые участвуют в системе управления процессом. На линиях трубопроводов указываются диаметры условных проходов и стрелками обозначаются направления потоков вещества в соответствии с технологической схемой.
Приборы и средства автоматизации, встраиваемые в технологическое оборудование и коммуникации или механически связанные с ним, изображают на функциональных схемах в непосредственной близости к технологическому оборудованию. К ним относятся: отборные устройства давления, уровня, состава вещества, приемные устройства, воспринимающие воздействия измеряемых и регулируемых величин (сужающие устройства, ротаметры, термометры сопротивления, термобаллоны манометрических термометров, термопары и т. п.), исполнительные устройства, регулирующие и запорные органы.
Приборы и средства автоматизации, не имеющие непосредственной конструктивно-механической связи с технологическим оборудованием, показывают в прямоугольниках, расположенных в нижней части поля чертежа. К ним относятся: первичные преобразователи (датчики), работающие в комплекте с отборными устройствами, преобразователями, усилителями; приборы и аппаратура управления и т. п. Они располагаются на схеме в один или несколько горизонтальных рядов и условно ограничиваются прямоугольниками.
В прямоугольнике слева указываются их наименования: «Приборы местные», «Щит управления» и т. д. Вспомогательную аппаратуру и устройства (источники питания, фильтры и редукторы пневмопитания, предохранители, магнитные пускатели и т. п.), не влияющие на функциональную структуру схемы автоматизации, на схемах не показывают.
Исключение составляют магнитные пускатели, используемые в контурах регулирования для управления исполнительными устройствами. Приборы на щитах показывают на схеме условно в нижнем прямоугольнике, над ним располагаются приборы местные.
Рис.2. Функциональная схема автоматизации (обозначения на рис.3).
Линии связи на функциональной схеме изображают одной линией зависимо от количества проводов и труб, осуществляющих эту связь, и наносят с наименьшим количеством изломов и пересечений. Линии связи должны четко отображать функциональные связи между элементами схемы от начала прохождения сигнала до конца. Допускается объединять в одну общую линию блокировочные линии связи. В целях удобства чтения функциональных схем автоматизации с большим количеством технологического оборудования и средств автоматизации под прямоугольниками щитов и пультов допускается вычерчивать прямоугольник с надписями, поясняющими назначение изображенных средств автоматизации.
На схемах всем приборам и средствам автоматизации присваиваются позиционные обозначения.
Обозначения однозначно определяют тип и место установки устройства. Каждому комплекту средств автоматизации присваивается порядковый номер (например, комплект 1 на рис. 2). Комплектом считаются функционально-связанные устройства, выполняющие определенную задачу. Каждому устройству комплекта присваивается буквенно-цифровое обозначение, состоящее из порядкового номера комплекта и буквенного индекса.
На чертежах функциональных схем в правой стороне над штампом чертежа помещают спецификацию (один из вариантов выполнения схем), которая является исходным материалом для составления заявочных ведомостей и заказных спецификаций. Если в проекте предусмотрено использование нового технологического оборудования, то его спецификация располагается первой, затем помещается спецификация на средства автоматизации, причем по группам «приборы местные», «приборы на щитах».
Спецификация средств автоматизации.
В спецификацию включаются все устройства, которым на схемах присвоены позиционные обозначения.
Обозначения основных величин и условные изображения приборов и средств автоматизации в схемах.
ГОСТ 3925—59 установлены обозначения измеряемых и регулируемых величин и условные изображения приборов и устройств автоматизации, применяемые в функциональных схемах. К ним относятся обозначения основных контролируемых и регулируемых величин, наименований основных электроизмерительных приборов, а также изображения приборов измерительных и регулирующих, видов передач дистанционного воздействия, первичных преобразователей, воспринимающих воздействие измеряемых или регулируемых величин, исполнительных механизмов и регулирующих органов, дополнительных устройств и рекомендуемые размеры изображений приборов и средств.
В ГОСТе даны примеры применения условных изображений приборов, регуляторов прямого действия, регулирующих приборов, состоящих из нескольких звеньев, и обозначения контролируемых и регулируемых величин, а также пример изображения функциональной схемы автоматизации.
Что такое функциональная схема
Каждое изделие, относящееся к категории электрооборудования, изготовлено в соответствии с определенной схемой. Обычно в ней указываются элементы и детали, из которых состоит то или иное устройство. Во всех цепях происходят какие-то процессы, обеспечивающие работоспособность изделия. Для того чтобы лучше понять взаимодействие отдельных участков, составляется электрическая функциональная схема, позволяющая уяснить, как работает электрооборудование в различных эксплуатационных режимах.
Содержание функциональной схемы
На функциональных схемах в первую очередь отображаются рабочие группы, отдельные элементы и связи, существующие между ними. Графическое изображение наглядно представляет, в какой последовательности выполняются функциональные процессы в данном устройстве.
Все элементы на схеме располагаются наиболее удобным способом, отличающимся от их фактического размещения в приборе. Каждая функциональная часть или деталь соответствует определенным условным обозначениям. Точно так же отображаются связи между ними, позволяющие проследить взаимодействие и влияние на общую работоспособность.
Все графические обозначения установлены соответствующими нормативными документами, где определяются стандарты для отдельных элементов и целых групп. Правила выполнения используются такие же, как и в принципиальных схемах. Изображения отдельных функциональных частей могут выполняться в виде прямоугольников. В таких случаях используются правила, действующие для структурных схем.
Изображения на функциональных схемах
Отличие функциональной схемы от структурной заключается в более подробном описании функций имеющихся элементов, деталей и частей. Представленная графика выполняется таким образом, чтобы она наглядно демонстрировала последовательность всех происходящих процессов. Для отображения составляющих применяется совмещенный или разнесенный способы.
Все изображения, представляемые на функциональных схемах, разделяются на несколько категорий:
- Функциональные группы соответствуют условным обозначениям, используемым в принципиальных схемах. Если же применяется изображение в виде прямоугольника, в этом случае наносится наименование данной группы.
- Каждому элементу или отдельной детали присваивается условное графическое обозначение в виде буквенно-цифровых символов, аналогичное принципиальным схемам.
- Устройства, изображенные в виде прямоугольника, должны совпадать с позиционным обозначением, присвоенным на принципиальной схеме. Маркировка состоит из наименования и типа или документа, регламентирующего использование данного устройства. Эта информация располагается внутри прямоугольника. Подобные документы могут указываться и для устройств, представленных условными графическими обозначениями. Какие-либо сокращения и прочие условные наименования наносятся на поля схемы возле прямоугольника.
Дополнительно на схемы наносятся указания параметров и технических характеристик каждой функциональной части, особенности отдельных точек, пояснительные надписи и прочие обозначения.
Если электрическое устройство состоит из различных элементов, в этом случае выполняется разработка сразу нескольких однотипных схем или общая комбинированная схема, включающая в себя все элементы и их разнообразные связи.
Как правильно создать функциональную схему
На данных схемах отображаются детали, элементы и даже целые группы, оказывающие непосредственное влияние на работоспособность электрического устройства, выполнение им своих функций.
Каждая функциональная электрическая схема выполняется по установленным правилам:
- Для отображения функциональных частей и связей между ними применяются специальные условно-графические изображения, определяемые стандартами ЕСКД. Как правило, большинство функциональных частей на этих схемах представляют собой обычные прямоугольники.
- Графически схема строится таким образом, чтобы наглядно продемонстрировать последовательность иллюстрируемых процессов. Для отображение деталей и элементов используются совмещенный или разнесенный способы.
- Совмещенный способ предполагает изображение составных частей, расположенных непосредственно возле друг друга.
- При использовании разнесенного способа все детали и составные части наносятся в разных местах, чтобы создать более наглядное представление об отдельных цепях устройства.
При составлении схем чаще всего используется строчный способ. Графические значки деталей, составляющих единую цепь, отображаются по прямой линии, с последовательным, поочередным расположением друг за другом. Две или несколько цепей, расположенные рядом, прорисовываются параллельно, в виде вертикальных или горизонтальных строк.
При использовании разнесенного способа, на свободных местах схемы могут размещаться графические изображения элементов или деталей, выполненных совмещенным способом. Отдельные детали, используемые в устройстве лишь частично, отображаются полностью. При этом, отдельно указываются как использованные, так и не использованные части. Например, если изображается многоконтактное реле, то использованные контакты прорисовываются длиннее, а неиспользованные – короче.
Особенности составления схем
Функциональные схемы могут создаваться в одно- или многолинейном исполнении. В первом случае цепи с идентичными функциями отображаются в виде одной линии, а одинаковые детали – одними и теми же условно-графическими изображениями.
Многолинейная схема предполагает прорисовку каждой цепи в виде отдельной линии, а их составные части – в виде отдельных графических изображений.
Каждой функциональной группе присваивается обозначение, совпадающее с принципиальной схемой, а также ее наименование. При использовании условно-графических изображений наименования не указываются. Все виды маркировок, наименований, обозначений и типов должны по возможности вписываться вовнутрь прямоугольника.
Пример проектирования цифрового устройства «на пальцах»
Привет, Хабр! Это начало небольшого цикла из двух статей с пошаговым проектированием цифрового устройства с уклоном на практику. Минимум «воды» и максимум практики!
Для начала работы возьмем следующие выходные параметры: 0000110001110001
Примечание: существует множество способов и программ для проектирования цифровых устройств. Показанное в статье может отличаться от привычных вам. Это нормально.
Инструменты, материалы и прочее:
- Electronics Workbench
- Линейка, ручка и листок (для общих расчетов)
- Базовые знания дискретной математики, цифровой схемотехники и принципа работы представленных программ
- Условное графическое обозначение микросхем 7404 (аналог К155ЛН1), 7410 (аналог К155ЛА4), 7410 (аналог К155ЛА4) и 7420 (аналог К155ЛА1)
- Фактическое изображение микросхем 7404 (аналог К155ЛН1), 7410 (аналог К155ЛА4), 7410 (аналог К155ЛА4) и 7420 (аналог К155ЛА1)
Начало работы
1. Построение таблицы истинности и нахождение совершенной дизъюнктивной нормальной формы (СДНФ)
Первым делом необходимо составить таблицу истинности по формуле
где N – количество возможных вариантов, а i – количество выходных сигналов.
В представленном случае это будет выглядеть так:
На основе полученных данных можно перейти к построению таблицы истинности. Для наглядности входные сигналы были обозначены как A, B, C и D, выходной как F.
После построения таблицы истинности можно приступать к получению СДНФ. Это выполняется в два шага:
- Выделяются строчки таблицы истинности, в которых F=1.
- Выписывается конъюнкция переменных у всех выделенных строк по следующей формуле: если значение переменной равно 1, то в конъюнкцию включается сама переменная. Если значение равно 0, то включается отрицание переменной. Полученные конъюнкции нужно связать в дизъюнкцию.
2. Создание карты Карно, минимизация и приведение к базису И-НЕ
Полученную СДНФ необходимо сократить при помощи карт Карно.
Три шага для построения карт Карно:
- так как используются четыре переменные (A, B, C и D), то строится таблица 5×5 клеток;
- таблица заполняется на основе «координат» из таблицы истинности (из строк, в которых F=1) или СДНФ (суть одна. Просто кому как удобнее);
- в заключение смежные клетки объединяются в группы. Группы не должны содержать нули. Группы должны быть кратны двум. Группы могут пересекаться.
Следующее действие — минимизация полученных групп. Общий принцип можно свести к следующему:
Если 11 — значение не меняется;
Если 00 — присваивается отрицание;
Если 01 (или 10) — вычеркивается.
Полученные произведения связываются в дизъюнкцию:
После чего составленное выражение приводится к базису И-НЕ при помощи закона де Моргана (отрицание конъюнкции есть дизъюнкция отрицаний, отрицание дизъюнкции есть конъюнкция отрицаний):
Обратите внимание на изменения — появилось двойное отрицание (по одной на «группу» и одно общее) и изменились знаки.
По желанию также можно составить логическую схему. Почему по желанию? Потому что дальше будет составление электронной схемы на основе логических элементов, а она, по своей сути, является той же самой логической схемой, но с возможностью проверки работоспособности.
Пример логической схемы:
3. Электронная схема на основе логических элементов
Основные расчеты завершены. Теперь можно отложить листок с ручкой и линейкой. Переходим в Electronics Workbench.
В данном случае этот этап выступает «промежуточным» и упрощает процесс перехода от выражения в базисе И-НЕ к электронной схеме на основе микросхем.
1 — Питание;
2 — Переключатели, используемые для подачи сигналов;
3 — Индикаторы (применяются для наглядной проверки работоспособности);
4 — Логические элементы типа «НЕ»;
5 — Логические элементы типа «3И-НЕ»;
6 — Логический элемент типа «4И-НЕ»;
7 — Заземление.
Как можно заметить, логические элементы электронной схемы внешне отличаются от тех, что были представлены ранее (в логической схеме). Это связано с тем, что в Electronics Workbench условное графическое обозначение логических элементов выполнено по стандартам ANSI, тогда как показанная ранее логическая схема была выполнена в соответствии ГОСТ 2.743-91.
Работоспособность электронной схемы проверяется по таблице истинности. Для этого нужно нажать кнопку запуска
и начать производить переключения, проводя сравнение с таблицей истинности.
ВАЖНО: нужно проверять каждую строчку. Выборочная проверка ничего не даст.
4. Электронная схема на основе микросхем
На базе имеющихся данных производится построение электронной схемы на основе микросхем (также по полученной схеме можно будет ориентироваться во время проектирования печатной платы).
Как можно заметить, в полученной электронной схеме использовано 4 микросхемы — 7404 (аналог К155ЛН1), 7410 (аналог К155ЛА4), 7410 (аналог К155ЛА4) и 7420 (аналог К155ЛА1). Для того чтобы понять, как происходит подключение, следует обратиться к фактическому изображению микросхем.
Сначала это может показаться сложным, но со временем вы поймете, что это не так уж и трудно.
ВАЖНО: не забывайте делать проверку.
Принципы построения структурной схемы
Звенья на схеме изображаютв виде прямоугольников или условных графических обозначений, которые соединяются линиями взаимосвязи. Эти линии стоит обозначать стрелками для указания направления хода процессов между звеньями.Каждое звено изделия на схеме должно иметь наименование или обозначение. Наименование может бытьв форме условного обозначения и описывать тип элемента. В структурной схеме допускается использование дополнительных графиков, диаграмм и таблиц, а также можно указывать параметры и характеристики. Структурная схема должна давать представление о взаимодействии звеньев изделия.
Элементы функциональной структуры
В данном разделе указывается состав функциональной структуры системы, приводится перечень подсистем в соответствии с техническим заданием на ее создание.
Например:
В составе Системы выделяются следующие функциональные подсистемы:
- подсистема сбора, обработки и загрузки данных — предназначена для реализации процессов сбора данных из систем источников, приведения указанных данных к виду, необходимому для наполнения подсистемы хранения данных;
- подсистема хранения данных — предназначена для хранения данных в структурах, нацеленных на принятие решений;
- подсистема формирование и визуализации отчетности — предназначена для формирования бизнес-ориентированных витрин данных и отчетности.
Принципы построения функциональной схемы
Функциональная схема дает понять, что происходитв отдельных узлах устройства, объясняет принцип его работы. Функциональные части устройства и связи между ними обозначаютс виде специальных графических условных обозначений. Отдельные функциональные части допускается изображатьв виде прямоугольников.Если устройство или звено изображенов виде прямоугольника, то должен быть указан его тип и документ, на основании которого это устройство используется.
Каждому элементу функциональной схемы должно быть присвоено условное обозначение. Рекомендуется указывать технические характеристики каждой функциональной части устройства. Для каждой группы функциональных элементов должно быть указано обозначение, присвоенное ей на схеме, или ее наименование.
На функциональной схеме допускается изображение дополнительных графиков, диаграмм, таблиц, определяющих последовательность проходящих в устройстве процессов по времени, а также указание характеристик отдельных элементов и точек (напряжение, сила тока, импульсы и т.д.).
Схемы электрические. Типы схем
Привет Хабр! Чаще в статьях приводят вместо электрических схем красочные картинки, из-за этого возникают споры в комментариях. В связи с этим, решил написать небольшую статью-ликбез по типам электрических схем, классифицируемых в Единой системе конструкторской документации (ЕСКД)
. На протяжении всей статьи буду опираться на ЕСКД. Рассмотрим
ГОСТ 2.701-2008 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению
. Данный ГОСТ вводит понятия:
- вид схемы
— классификационная группировка схем, выделяемая по признакам принципа действия, состава изделия и связей между его составными частями; - тип схемы
— классификационная группировка, выделяемая по признаку их основного назначения.
Сразу договоримся, что вид схем у нас будет единственный — схема электрическая (Э)
. Разберемся какие типы схем описаны в данном ГОСТе.
| Тип схемы | Определение | Код типа схемы |
| Схема структурная | Документ, определяющий основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи | 1 |
| Схема функциональная | Документ, разъясняющий процессы, протекающие в отдельных функциональных цепях изделия (установки) или изделия (установки) в целом | 2 |
| Схема принципиальная (полная) | Документ, определяющий полный состав элементов и взаимосвязи между ними и, как правило, дающий полное (детальное) представления о принципах работы изделия (установки) | 3 |
| Схема соединений (монтажная) | Документ, показывающий соединения составных частей изделия (установки) и определяющий провода, жгуты, кабели или трубопроводы, которыми осуществляются эти соединения, а также места их присоединений и ввода (разъемы, платы, зажимы и т.п.) | 4 |
| Схема подключения | Документ, показывающий внешние подключения изделия | 5 |
| Схема общая | Документ, определяющий составные части комплекса и соединения их между собой на месте эксплуатации | 6 |
| Схема расположения | Документ, определяющий относительное расположение составных частей изделия (установки), а при необходимости, также жгутов (проводов, кабелей), трубопроводов, световодов и т.п. | 7 |
| Схема объединенная | Документ, содержащий элементы различных типов схем одного вида | 0 |
| Примечание — Наименования типов схем, указанные в скобках, устанавливают для электрических схем энергетических сооружений. |
Далее рассмотрим каждый тип схем более подробно применительно для электрических схем. Основной документ:
ГОСТ 2.702-2011 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Правила выполнения электрических схем
. Так, что же такое и с чем «едят» эти схемы электрические? Нам даст ответ ГОСТ 2.702-2011:
Схема электрическая
— документ, содержащий в виде условных изображений или обозначений составные части изделия, действующие при помощи электрической энергии, и их взаимосвязи
.
Схемы электрические в зависимости от основного назначения подразделяют на следующие типы:
Схема электрическая структурная (Э1)
На структурной схеме изображают все основные функциональные части изделия (элементы, устройства и функциональные группы) и основные взаимосвязи между ними. Графическое построение схемы должно обеспечивать наилучшее представление о последовательности взаимодействия функциональных частей в изделии. На линиях взаимосвязей рекомендуется стрелками обозначать направление хода процессов, происходящих в изделии. Пример схемы электрической структурной:
Схема электрическая функциональная (Э2)
На функциональной схеме изображают функциональные части изделия (элементы, устройства и функциональные группы), участвующие в процессе, иллюстрируемом схемой, и связи между этими частями. Графическое построение схемы должно давать наиболее наглядное представление о последовательности процессов, иллюстрируемых схемой. Пример схемы электрической функциональной:
Схема электрическая принципиальная (полная) (Э3)
На принципиальной схеме изображают все электрические элементы или устройства, необходимые для осуществления и контроля в изделии установленных электрических процессов, все электрические взаимосвязи между ними, а также электрические элементы (соединители, зажимы и т.д.), которыми заканчиваются входные и выходные цепи. На схеме допускается изображать соединительные и монтажные элементы, устанавливаемые в изделии по конструктивным соображениям. Схемы выполняют для изделий, находящихся в отключенном положении. Пример схемы электрической принципиальной:
Схема электрическая соединений (монтажная) (Э4)
На схеме соединений следует изображать все устройства и элементы, входящие в состав изделия, их входные и выходные элементы (соединители, платы, зажимы и т.д.), а также соединения между этими устройствами и элементами. Расположение графических обозначений устройств и элементов на схеме должно примерно соответствовать действительному размещению элементов и устройств в изделии. Расположение изображений входных и выходных элементов или выводов внутри графических обозначений и устройств или элементов должно примерно соответствовать их действительному размещению в устройстве или элементе. Пример схемы электрической соединений:
Схема электрическая подключения (Э5)
На схеме подключения должны быть изображены изделие, его входные и выходные элементы (соединители, зажимы и т.д.) и подводимые к ним концы проводов и кабелей (многожильных проводов, электрических шнуров) внешнего монтажа, около которых помещают данные о подключении изделия (характеристики внешних цепей и (или) адреса). Размещение изображений входных и выходных элементов внутри графического обозначения изделия должно примерно соответствовать их действительному размещению в изделии. На схеме следует указывать позиционные обозначения входных и выходных элементов, присвоенные им на принципиальной схеме изделия. Пример схемы электрической подключений:
Схема электрическая общая (Э6)
На общей схеме изображают устройства и элементы, входящие в комплекс, а также провода, жгуты и кабели (многожильные провода, электрические шнуры), соединяющие эти устройства и элементы. Расположение графических обозначений устройств и элементов на схеме должно примерно соответствовать действительному размещению элементов и устройств в изделии. Пример схемы электрической общей:
Схема электрическая расположения (Э7)
На схеме расположения изображают составные части изделия, а при необходимости связи между ними — конструкцию, помещение или местность, на которых эти составные части будут расположены. Пример схемы электрической расположения:
Схема электрическая объединенная (Э0)
На данном виде схем изображают различные типы, которые объединяются между собой на одном чертеже. Пример схемы электрической объединенной:
PS
Это моя первая статья на Хабре не судите строго.
Исключение элементов
Графы часто изображают обобщенно, пропуская при этом несущественные шаги и детали. В таких случаях может оказаться, что от состояния нескольких разных подсистем будет зависеть тот путь, по которому пойдет командная функция. Условие, при выполнении которого произойдет такой переход, как правило, указывают рядом с дугой (стрелкой). В этом случае функциональная схема показывает, что в устройстве присутствуют два элемента. Ими являются блоки проверки и исполнения операций. Управление при этом будет переходить из одной подсистемы в другую согласно стрелкам. В устройстве могут присутствовать и иные компоненты. Однако функциональная схема их не отображает. Они именуются средой. Эти подсистемы никогда не получат управления, что и обуславливает их отсутствие на графе.
Функции и задачи подсистем Системы
Для каждой подсистемы приводится перечень выполняемых ею функций и задач. Перечень функций и задач берется из раздела «Требования к функциям, выполняемым системой» технического задания.
Подсистема сбора, обработки и загрузки данных
| Функция | Задача |
| Управляет процессами сбора, обработки и загрузки данных | Создание, редактирование и удаление процессов сбора, обработки и загрузки данных |
| Формирование последовательности выполнения процессов сбора, обработки и загрузки данных (регламентов загрузки данных) | |
| Определение и изменение расписания процессов сбора, обработки и загрузки данных | |
| Выполнение процессов сбора, обработки и загрузки данных из источников в ХД | Запуск процедур сбора данных из систем источников, загрузка данных в область временного, постоянного хранения |
| Обработка и преобразование извлечённых данных | |
| Поддержка медленно меняющихся измерений | |
| Протоколирует результаты сбора, обработки и загрузки данных | Ведение журналов результатов сбора, обработки и загрузки данных |
| Оперативное извещение пользователей о всех нештатных ситуациях в процессе работы подсистемы |
Подсистема хранения данных
| Функция | Задача |
| Создание и сопровождение структуры базы данных | Поддержка (разработка, модификация) модели ХД |
| Создание таблиц, представлений, материализованных представлений, последовательностей, табличных пространств, функций, пакетов, триггеров | |
| Запись, хранения и модификация данных | Выполнение операций в терминах языка SQL (Insert, Update, Delete) |
| Сохранение значений ранее загруженных данных в случае их изменения | |
| Архивирование малоиспользуемой информации | |
| Резервное копирование данных | Осуществление полного холодного копирования |
| Осуществление логического копирования | |
| Осуществление инкрементального резервного копирования | |
| Предоставление данных | Выполнение операции предоставления данных в терминах языка SQL (Select) |
| Протоколирование результатов работы подсистемы | Ведение журналов событий СУБД |
| Оперативное извещение администратора СУБД о всех нештатных ситуациях |
Подсистема формирования и визуализации отчетности
| Функция | Задача |
| Создание и сопровождение логического представления информации | Создание логического представления информации в виде бизнес описания хранящихся данных |
| Модификация логического представления информации | |
| Создание и сопровождение запросов и отчетности | Создание шаблонов запросов данных |
| Настройка табличных форм и графиков анализа данных | |
| Предоставление отчетности и инструментов анализа данных | Предоставление возможности проведения математических операций над показателями |
| Предоставление возможности выполнения групповых операции над данными (SUM, MIN, MAX и др.) в режиме реального времени | |
| Визуализация преднастроенной OLAP отчетности в табличном и графическом видах |
Линейная схема
Для неё характерным является наличие вертикального типа связей. Имеется высший руководитель, который управляет линейными. Они, в свою очередь, отдают приказы исполнителям. Конечно, структура может быть значительно усложнена. Так, можно добавить отдельные функциональные подразделения. Но это характерно для больших компаний. Линейная структура строится на базе выделения и передачи функций конкретным людям или подразделениям. Структурные схемы управления такого типа просты и позволяют конкретизировать обязанности, но требуют наличия квалификации.
Противоречия
При построении функциональной системы важно обратить внимание на разъяснение ряда моментов. В процессе изображения могут выявиться некоторые противоречия, которые, однако, можно снять соответствующими пояснениями. В действительности, например, когда говорят, что собака вертит хвостом, бежит, лает, имеют в виду множество различных конкретных состояний животного. Однако здесь есть некоторое противоречие. Под состоянием принято понимать нечто статичное. Действие же — явление динамичное. Оно выступает в большей степени как смена состояний. Если, например, на фото хвост собаки находится в плоскости симметрии, это еще не означает, что в действительности он застыл в неподвижности. Животное может им и вертеть, а на снимке запечатлен только один момент — статичное состояние. Данное противоречие можно снять соответствующим замечанием. Можно пояснить, что в состояние включаются не только такие категории, как «положение», но и такие, как «скорость», «ускорение» и так далее. В рассматриваемом примере с собакой в описание состояния включается указание на напряженность мышц хвоста, возбужденность нейронов, которыми осуществляется регулирование положения мускулатуры.
Организационная структура предприятия
Её особенность заключается в том, что она должна уметь адаптироваться к изменениям, которые происходят во внешней среде. Необходимо понимать, что организационной структурой предприятия называют совокупность звеньев (подразделений) и связей между ними. На её формирование оказывают влияние такие факторы:
- Сфера деятельности.
- Тип, номенклатура и ассортимент выпускаемой продукции.
- Организационно-правовая форма функционирования предприятия.
- Масштабы компании (исчисляются в объеме производства, численности персонала, денежном доходе).
- Рынки сбыта, на которых функционирует или куда выходит предприятие при совершении своей хозяйственной деятельности.
- Технологии, что применяются при производственном процессе.
- Информационные потоки, что циркулируют внутри фирмы и за её рамками.
- Степень обеспеченности ресурсами для производства.
Выполнение действия
Разъясняя функциональную схему, можно отойти еще дальше от структурного изображения. Передача операции по выработке команд в некоторый элемент означает его активацию. Другими словами, выполняется то действие, для которого предназначается эта подсистема. Однако не всегда известно, какой именно элемент отвечает за наблюдаемое состояние. В этом случае вершины графа будут отождествляться непосредственно с самим действием. Другие элементы будут показывать переход от одного состояния в другое. Под действием как таковым следует понимать обобщенное состояние. Это возвращает к первому, абстрактному определению схемы функциональной структуры.
Как производится построение?
Структуры обычно разрабатываются сверху вниз. То есть сначала выделяют цель и конечный результат, а потом их разбирают на отдельные части, из которых схема будет состоять. В виде списка этапы проектирования можно представить таким образом:
- Объект разделяется по горизонтали на широкие функциональные блоки.
- Устанавливается соотношение прав и возможностей влияния.
- Определяются обязанности каждого субъекта.
Чтобы закрепить знания, предлагаем рассмотреть структурные схемы организации. Мы рассмотрим также то, как она управляется.
Как составлять функциональные схемы
Работа каждой технической системы характеризуется некоторыми физическими показателями. При решении конкретных производственных задач часто возникает необходимость изменять значение этих параметров, регулировать их. Этой цели в сложных системах служат системы автоматического управления. Для создания автоматического регулирования параметров проводится анализ, завершающийся составлением функциональной схемы устройства.
Инструкция
Рассмотрите порядок построения функциональной схемы автоматического регулирования уровня топлива в карбюраторе. Определите функциональные элементы системы управления, найдите аналогии в решаемой вами задаче.
Определите принцип работы устройства. В нашем примере увеличение расхода топлива его уровень в поплавковой камере понижается, что приводит к опусканию поплавка. Вместе с поплавком опускается игла, запорный клапан открывается, увеличивая приток топливной смеси. Результат: уровень топлива в поплавковой камере восстанавливается до нормы.
Установите, что является объектом регулирования (ОР), регулируемой величиной, возмущающим и управляющим воздействиями в рассматриваемой системе. В данном случае объектом является поплавковая камера, в пространстве которой происходит процесс регулирования. Величина, подлежащая изменению – уровень топлива. Возмущающим воздействием служит изменение расхода топлива. Управляющим воздействием – подача топлива в камеру, чтобы восстановить заданный уровень.
Найдите функциональный блок, служащий исполнительным устройством (ИУ). В рассматриваемом примере это запорный клапан. Чем ниже находится игла, тем большее количество смеси будет подано в поплавковую камеру.
Определите, что в системе играет роль датчика (Д) и задающего устройства (ЗУ). У нас датчиком служит поплавок, служащий для измерения уровня топлива и преобразующий этот уровень в перемещение иглы клапана. Задающим устройством будет длина стержня иглы.
Сведите все блоки в единую функциональную схему. Подпишите каждый блок и укажите связи между ними. В результате вы должны получить изображение, наглядно отражающее функциональные цепочки в системе автоматического регулирования. По аналогии с рассмотренным примером составьте подобную схему для рассматриваемой вами системы.
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.