Функциональная схема автоматизации. Структурная и функциональная схема

Схемы автоматизации разрабатываются на всех этапах проектирования. С их помощью обосновывают расположение элементов в устройстве при утверждении и экспертизе технической документации. Схема функциональной системы необходима в процессе подготовки и производства монтажных и наладочных работ. Техническая документация используется также при обучении операторов-технологов.

Функциональные и структурные схемы

Они выполняются в виде графов. Если указывается, из каких элементов состоит устройство, то перед нами структурная схема. Функциональная категория графов показывает, в свою очередь, разнообразные состояния устройства и возможные переходы между ними. Здесь следует разъяснить используемые понятия. В математике граф - это система точек (вершин). Некоторые из них соединяются дугами (линиями). Если они имеют направления, то граф именуется ориентированным. Структурная схема является именно таким изображением. Вершины графа в данном случае показывают подсистемы, а дуги - информационные потоки. Это не единственно возможное описание устройства. Схема функциональной структуры также считается ориентированным изображением. Вершины в этом случае показывают множество состояний устройства. Дуги, в свою очередь, изображают переходы между ними.

Функциональная схема автоматизации

Множество состояний для лучшего понимания можно именовать обобщенными состояниями. Дуга соединяет две вершины по направлению от первой ко второй при определенном условии. Это возможно тогда, когда хотя бы одно состояние, которое относится к первой точке, может перейти в любое другое, относящееся ко второй. Таким образом, дуга указывает возможность трансформации из одного обобщенного положения в другое. Формально, согласно такому определению, функциональная схема автоматизации не отражает пространственного разделения устройства на элементы. Однако здесь следует учесть важный момент. Обычно указанное разделение отражается в способе, который используется для определения обобщенных состояний.

Функциональная схема управления

Один из элементов получает информацию от рабочих компонентов А, А, А, … Управляющая подсистема, на которую поступают сведения, перерабатывает их. После этого она направляет приказы рабочим элементам. В результате последние изменяют свое состояние. Здесь стоит сказать, что любые данные могут влиять на элементы, которые их получают. Информация считается управляющей тогда, когда она воздействует на ряд выделенных параметров устройства, описанных как "наблюдаемые", "основные", "внешние" и так далее. Часто управляющее устройство по пропускной способности и емкости невелико. В этом случае оно служит только для переключения потоков данных. Реальная же их обработка и формулирование приказов осуществляются в одном из элементов А, А, А,… либо согласно присутствующих в нем сведений. В таких случаях управление переходит в этот компонент. Это, в частности, имеет место в вычислительной машине. Элементами А, А, А, … выступают ячейки оперативной памяти. В одних содержится пассивная информация (к примеру, числа), в других - команды (приказы).

Особенности построения

Функциональная схема включает в себя вершины, с каждой из которых сопоставляется один из элементов А. К ним также относят множество состояний, при которых выработка приказов осуществляется именно в этом компоненте. Дуги в таком случае будут означать переход управления из одного элемента в другой. Такая функциональная схема даже в случае полной детерминированности (определенности) последующего состояния может содержать разветвления. Это обуславливается тем, что каждая точка соответствует обширному числу состояний. Передача управления, таким образом, будет зависеть от состояния командного устройства или элемента, в котором формулируются приказы.

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.

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.

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.