Функциональная схема что это такое?

Нормативная база

Существует около десятка разновидностей электрических схем, количество различных элементов, которые там можно встретить, исчисляется десятками, если не сотнями. Для облегчения распознавания этих элементов в электрические схемы введены единые обозначения. Все правила прописаны в ГОСТах. Таких стандартов много, но основная информация содержится в следующих стандартах:

Нормативные документы, в которых прописаны графические обозначения элементной базы электрических схем

Изучение ГОСТа дело полезное, но требует времени, которого не у всех хватает. Поэтому в статье мы приводим условные обозначения в электрических схемах — основную элементную базу для создания чертежей и схем электрических соединений, принципиальных схем устройств.

Общая классификация

Само понятие предполагает набор символов, предназначенных для обозначения каких-либо конструктивных элементов или деталей. В соответствии с правилами и требованиями ГОСТ 2.701-84 выделяют несколько типов, различающихся как областью применения, так и видом установленных обозначений.

Разбивка по типам представлена ​​в таблице ниже:

Таблица: диаграмма вариаций

№	Отображение диаграммы	Буквенное обозначение
один	Электрический	Е
2	Гидравлический	Г
3	Пневматический	П
4	Газ (кроме пневматического)	Икс
пять	Кинематический	К
6	Вакуум	НА
7	Оптический	Л
восемь	Энергия	Р
девять	Подразделения	Е
10	Комбинированный	С

Так, для одного и того же устройства или объекта при необходимости может быть разработано одновременно несколько схем, поясняющих принцип подключения, работу или выполнение функций. Для электрооборудования схемы делятся на несколько видов:

• Базовый или полный – обозначается цифрой 3;
• Структурный – обозначается цифрой 1;
• Функциональный – обозначается цифрой 2;
• Общий — обозначен цифрой 6;
• Схемы сборки или подключения — обозначены цифрой 4;
• Соединения — обозначены цифрой 5;
• Места и комбинированные — обозначаются цифрами 7 и 0 соответственно.

При составлении конкретной схемы, как правило, используются буквенно-цифровые обозначения, например, для электрической функциональной маркировки она будет иметь вид Е2, для газовой конструкции Х1 и так далее

Принципы графического обозначения всех элементов на схемах определяются отраслевыми и государственными стандартами. Они также устанавливают требования к расположению компонентов, их размерам, использованию кодов, наименований или знаков.

Функции и задачи подсистем Системы

Для каждой подсистемы приводится перечень ее функций и задач. Перечень функций и задач взят из раздела «Требования к функциям, выполняемым системой» в задании.

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 проведения процессов сбора, обработки и загрузки данных (регламент загрузки данных)
Определение и изменение расписания процессов сбора, обработки и загрузки данных
Выполнять процессы сбора, обработки и загрузки данных из источников в хранилище данных	Инициировать процедуры для сбора данных из исходных систем, загрузки данных в область для временного, постоянного хранения
Обработка и преобразование извлеченных данных
Поддержка медленно меняющихся измерений
Логирует результаты сбора, обработки и загрузки данных	Вести журналы результатов сбора, обработки и загрузки данных
Оперативное оповещение пользователей обо всех нештатных ситуациях при работе подсистемы

Подсистема хранения данных

Функция	Задача
Создание и поддержка структуры базы данных	Поддержка (разработка, доработка) модели HD
Создание таблиц, представлений, материализованных представлений, последовательностей, табличных пространств, функций, пакетов, триггеров
Регистрация, хранение и изменение данных	Выполнять операции в форме языка SQL (Insert, Update, Delete)
Сохраняйте значения ранее загруженных данных на случай их изменения
Архивирование малоиспользуемой информации
Резервное копирование данных	Выполняет полную холодную копию
Выполнить логическое копирование
Выполнение инкрементных резервных копий
Предоставляет данные	Выполнить операцию возврата данных в виде языка SQL (Выбрать)
Протоколирует результаты работы подсистемы	Регистрация событий СУБД
Быстрое уведомление администратора СУБД о любых нештатных ситуациях

Подсистема формирования и визуализации отчетности

Функция	Задача
Создание и поддержание логического представления информации	Создание логического представления информации в виде бизнес-описания хранимых данных
Изменение логического представления информации
Формирование и ведение заявок и отчетности	Создание шаблонов запросов данных
Настройка табличных форм и графиков анализа данных
Предоставляет инструменты отчетности и анализа данных	Предоставляет возможность выполнять математические операции над индикаторами
Предоставляет возможность выполнять групповые операции над данными (SUM, MIN, MAX и т.д.) в режиме реального времени
Визуализация предварительно настроенных отчетов OLAP в табличном и графическом виде

Буквенные обозначения

Помимо графических, существуют еще и буквенные обозначения. Без их использования при чтении схем и чертежей может появиться множество нестыковок. Как графическая, буквенно-цифровая маркировка регламентируется ГОСТ и нормативными документами. В приведенном ниже списке приведены буквенно-цифровые обозначения основных элементов электрических цепей:

• Выключатели, контроллеры и переключатели — B;
• Электрогенераторы и двигатели — Г;
• Диоды — Д;
• Пуговицы – Кн;
• Лампы — Л;
• Электродвигатели различных типов — М;
• Предохранители — Пр;
• Выпрямители — Вп;
• Магнитные пускатели и контакторы — К;
• Конденсаторы — С;
• Кнопки управления — Корова;
• Электромагниты — Эм;
• Катушки индуктивности — Л;
• Реле — Р;
• Соперник — Р.

Символы для кинематических чертежей

Буквенные маркировки в электросхемах

ГОСТ устанавливает буквенное обозначение элементов электрических цепей:

• ПВ — концевой выключатель;
• КВ — концевой выключатель;
• КК — командный контроллер;
• ДП — двигатель подачи;
• ДГ — маршевый двигатель;
• ДШ — двигатель шпинделя;
• КУ — кнопка управления;
• ДН — двигатель насоса управления;
• DBH — высокоскоростной двигатель.

Радиотехнические части обозначаются на схемах следующим образом:

• Имена элементов
• Обозначение
• Имена элементов
• Обозначение

Сопротивление	Р	Телефон	Т
Конденсатор	С	Микрофон	Мк
Индукторы	Л	Оратор	Гр
Электронное устройство (лампа, трубка)	Л	Пикап (адаптер)	Ад
Трансформатор (автотрансформатор)	Доктор	Предохранитель	И т.д.
Педаль газа	Доктор	Гальванический элемент (батарея)	Б
Переключатель (переключатель)	НА	Печатная плата	П
Кнопка	Кн	Штекерный разъем	Вт
Пьезоэлемент	Пе	Полупроводниковое устройство	ПП
Диод	Д	Гнездо	Г
Реле, контактор, стартер	Р	Различные элементы, электромагнит	Е

Определение и назначение каждой электросхемы

Каждый вид электрической схемы реализуется в виде чертежа или графического изображения, созданного вручную или с помощью печатных средств. Основные отличия обусловлены описанием тех или иных функций, указанием последовательности, принципа работы или привязки к чему-либо.

Принцип построения цепей регламентируется стандартом ЕСКД, который реализуется рядом нормативных документов, среди которых достаточно важными считаются ГОСТ 2.702-2011 и ГОСТ 2.708-81.

Они устанавливают:

• требования к фотографии;
• принципы расположения компонентов;
• подготовка чертежей;
• маркировка и технические характеристики.

Далее подробно рассмотрим характеристики каждого типа электрической цепи.

Функциональные схемы автоматизации – объединение технологической схемы и элементов автоматизации технологического процесса

При разработке функциональных схем автоматизации технологических процессов реализуется ряд задач, например: получение первичной информации о состоянии технологического процесса и оборудования; непосредственное воздействие на технологический процесс для управления им; стабилизация технологических параметров в процессе; контроль и регистрация технологических параметров процессов и состояния технологического оборудования.

Эти задачи решаются на основе анализа условий работы технологического оборудования, выявления закономерностей и критериев управления объектом, а также требований к точности стабилизации, контроля и регистрации технологических параметров, к качеству регулирование и надежность.

Задачи функциональной автоматизации обычно реализуются с использованием технических средств, в том числе:

– выбранные единицы;

— средства получения первичной информации;

— средства преобразования и обработки информации;

— средства представления и выдачи информации обслуживающему персоналу и т.д.

Результатом подготовки функциональных схем для автоматизации является:

– выбор метода измерения технологических параметров;

— выбор наиболее важных технических средств автоматизации, полностью отвечающих требованиям и условиям эксплуатации объекта автоматизации;

— определение механизмов привода механизмов включения регулирующих и запорных органов технологического оборудования, управляемого автоматически или дистанционно;

— размещение средств автоматизации на лотках и консолях, на технологическом оборудовании или на месте;

— определение способов предоставления информации о состоянии технологического процесса и оборудования.

Функциональная схема представляет собой более подробную версию структурной схемы; на нем все элементы также изображены отдельными блоками.

Основное отличие состоит в том, что каждый блок имеет индивидуальную форму обозначения в соответствии с его функциональным назначением. Также есть возможность выбирать разные типы соединений между деталями, объединять детали в блоки и так далее

Для систем с передачей управления функциональная схема устроена следующим образом. Каждая вершина графа связана с одной из подсистем А и множеством всех состояний системы, при которых управление находится в этой подсистеме.

Тогда дуги (стрелки) означают передачу управления от одной подсистемы к другой. В такой схеме даже при полной детерминированности каждого следующего состояния предыдущие могут быть ответвлениями из-за того, что каждой вершине соответствует большое множество состояний и передача управления может зависеть от состояния блока управления или подсистемы где находится управление.

Функциональные схемы часто рисуют в обобщенном виде, пропуская некоторые маловажные детали и этапы. Тогда может оказаться, что то, как работает управление в филиале, зависит от состояния нескольких разных подсистем. Условие этого перехода обычно пишется рядом со стрелкой. Расположение на рис может быть понято таким образом.

Тогда это означает, что в системе есть две подсистемы: блок управления и блок выполнения операций, и управление переходит от одной к другой в соответствии со стрелками.

В системе могут быть и другие подсистемы (в данном случае среда), но они никогда не получают управления и поэтому на схеме не изображаются (точнее, те моменты, когда среда меняет состояние системы или меняет состояние при действии внешней среды) системы включаются в процесс действия одного из блоков).

Принципы построения структурной схемы

Звенья на схеме изображаются в виде прямоугольников или условных графических символов, которые соединяются соединительными линиями. Эти линии должны быть отмечены стрелками для указания направления процессов между ссылками. Каждая ссылка на товар на схеме должна иметь имя или обозначение.

Имя может быть в виде сокращения и описывать тип элемента. Блок-схема позволяет использовать дополнительные графики, диаграммы и таблицы, а также можно указать параметры и свойства. Блок-схема должна давать представление о взаимодействии между ссылками продукта.

Как правильно создать функциональную схему

На этих схемах показаны детали, элементы и даже целые группы, оказывающие непосредственное влияние на работоспособность электрического устройства и выполнение им своих функций.

Каждая функциональная электрическая схема выполняется по установленным правилам:

• Для отображения функциональных частей и взаимосвязей между ними используются специальные условные графические изображения, определяемые нормами ЕСКД. Как правило, большинство функциональных частей на этих схемах представляют собой правильные прямоугольники.
• Графически форма построена таким образом, что наглядно показывает последовательность изображаемых процессов. Для отображения деталей и элементов используются комбинированные или разнесенные методы.
• Комбинированный метод предполагает изображение компонентов, лежащих рядом друг с другом.
• При использовании покомпонентного метода все части и компоненты используются в разных местах, чтобы создать более наглядное представление об отдельных цепях устройства.

При рисовании диаграмм чаще всего используется линейный метод. Графические значки частей, составляющих единую цепочку, располагаются по прямой, с последовательным, поочередным расположением одна за другой. Две или более цепочки, лежащие рядом, рисуются параллельно, в виде вертикальных или горизонтальных линий.

Используя дистанционный метод, графические изображения элементов или деталей, выполненных комбинированным способом, можно разместить на свободных местах схемы. Некоторые детали, которые используются в устройстве лишь частично, показаны полностью.

При этом как бывшие в употреблении, так и неиспользованные детали указаны отдельно. Например, если отображается многоконтактное реле, используемые контакты вытягиваются дольше, а неиспользуемые — короче.

Читайте также: Импульсный блок питания своими руками (простые и мощные схемы): расчеты на микросхеме sg3525, ir2153 для 5, 12, и 24В

Элементы функциональной структуры

В данном разделе указывается состав функциональной структуры системы, приводится перечень подсистем в соответствии с техническим заданием на ее создание.

Например:

В состав системы входят следующие функциональные подсистемы:

1. подсистема сбора, обработки и загрузки данных — предназначена для реализации процессов сбора данных из исходных систем, приведения заданных данных к виду, необходимому для наполнения подсистемы хранения данных;
2. подсистема хранения данных – предназначена для хранения данных в структурах решений;
3. подсистема генерации и визуализации отчетов 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 др. части функциональной структуры называются частями и блоками.

Названия элементов и блоков указывают на выполняемые функции, такие как элемент настройки, блок управления, исполнительный блок.

В проектах автоматизации структурные блок-схемы изображаются с элементами функциональных функций.

Полная информация о функциональной структуре с указанием локальных контуров управления, каналов управления и управления технологическими процессами представлена ​​на функциональных схемах.

Графическое построение схемы должно максимально наглядно отображать последовательность взаимодействия функциональных частей в изделии. На линиях взаимодействия рекомендуется стрелками (по ГОСТ 2.721-74) указывать направления процесса, происходящего в изделии.

На блок-схеме в общем виде показаны основные решения проекта о функциональной, организационной и технической структурах автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) в соответствии с системной иерархией и взаимосвязью между пунктами контроля и управления, оперативным персоналом и объектом технологического управления.

Принципы организации оперативного управления технологическим объектом, состав и обозначения отдельных элементов структурной схемы, принятые при реализации структурной схемы, должны быть сохранены во всех проектных документах АСУ ТП, где они конкретизированы и детализированы в функциональных схемах автоматизации, блок-схеме комплекса технических средств (КТС) системы, принципиальных схемах контроля и управления, а также в проектных документах, связанных с организацией оперативной связи и организационного обеспечения автоматизированного управления технологическими процессами системы.

Схема электрическая функциональная (Э2)

На функциональной схеме показаны функциональные части изделия (элементы, узлы и функциональные группы), участвующие в процессе, изображенном на схеме, и связи между этими частями.

Графическое построение диаграммы должно обеспечивать наиболее наглядное представление последовательности процессов, иллюстрируемых диаграммой. Пример электрической функциональной схемы:

Функции и задачи подсистем Системы

Для каждой подсистемы приводится перечень ее функций и задач. Перечень функций и задач взят из раздела «Требования к функциям, выполняемым системой» в задании.

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 проведения процессов сбора, обработки и загрузки данных (регламент загрузки данных)
Определение и изменение расписания процессов сбора, обработки и загрузки данных
Выполнять процессы сбора, обработки и загрузки данных из источников в хранилище данных	Инициировать процедуры для сбора данных из исходных систем, загрузки данных в область для временного, постоянного хранения
Обработка и преобразование извлеченных данных
Поддержка медленно меняющихся измерений
Логирует результаты сбора, обработки и загрузки данных	Вести журналы результатов сбора, обработки и загрузки данных
Оперативное оповещение пользователей обо всех нештатных ситуациях при работе подсистемы

Подсистема хранения данных

Функция	Задача
Создание и поддержка структуры базы данных	Поддержка (разработка, доработка) модели HD
Создание таблиц, представлений, материализованных представлений, последовательностей, табличных пространств, функций, пакетов, триггеров
Регистрация, хранение и изменение данных	Выполнять операции в форме языка SQL (Insert, Update, Delete)
Сохраняйте значения ранее загруженных данных на случай их изменения
Архивирование малоиспользуемой информации
Резервное копирование данных	Выполняет полную холодную копию
Выполнить логическое копирование
Выполнение инкрементных резервных копий
Предоставляет данные	Выполнить операцию возврата данных в виде языка SQL (Выбрать)
Протоколирует результаты работы подсистемы	Регистрация событий СУБД
Быстрое уведомление администратора СУБД о любых нештатных ситуациях

Подсистема формирования и визуализации отчетности

Функция	Задача
Создание и поддержание логического представления информации	Создание логического представления информации в виде бизнес-описания хранимых данных
Изменение логического представления информации
Формирование и ведение заявок и отчетности	Создание шаблонов запросов данных
Настройка табличных форм и графиков анализа данных
Предоставляет инструменты отчетности и анализа данных	Предоставляет возможность выполнять математические операции над индикаторами
Предоставляет возможность выполнять групповые операции над данными (SUM, MIN, MAX и т.д.) в режиме реального времени
Визуализация предварительно настроенных отчетов OLAP в табличном и графическом виде

Элементы функциональной структуры

В данном разделе указывается состав функциональной структуры системы, приводится перечень подсистем в соответствии с техническим заданием на ее создание.

Например:

В состав системы входят следующие функциональные подсистемы:

1. подсистема сбора, обработки и загрузки данных — предназначена для реализации процессов сбора данных из исходных систем, приведения заданных данных к виду, необходимому для наполнения подсистемы хранения данных;
2. подсистема хранения данных – предназначена для хранения данных в структурах решений;
3. подсистема генерации и визуализации отчетов предназначена для формирования бизнес-ориентированных витрин данных и отчетности.

Принципы построения структурной схемы

Звенья на схеме изображаются в виде прямоугольников или условных графических символов, которые соединяются соединительными линиями. Эти линии должны быть отмечены стрелками для указания направления процессов между ссылками. Каждая ссылка на товар на схеме должна иметь имя или обозначение.

Имя может быть в виде сокращения и описывать тип элемента. Блок-схема позволяет использовать дополнительные графики, диаграммы и таблицы, а также можно указать параметры и свойства. Блок-схема должна давать представление о взаимодействии между ссылками продукта.

Принципы построения функциональной схемы

Функциональная схема дает понять, что происходит в отдельных узлах устройства, поясняет принцип его работы. Функциональные части устройства и соединения между ними обозначены в виде специальных графических символов. Допускается отображение отдельных функциональных частей в виде прямоугольников.

Если сущность или ссылка отображаются в виде прямоугольника, необходимо указать ее тип и документ, на основе которого эта сущность используется.
Каждому элементу функциональной схемы должен быть присвоен символ.

Рекомендуется указывать технические характеристики каждой функциональной части устройства. Для каждой группы функциональных элементов должно быть указано обозначение, присвоенное ей на схеме, или наименование.

На функциональной схеме допускается отображать дополнительные графики, диаграммы, таблицы, определяющие последовательность процессов, протекающих в устройстве во времени, а также указание характеристик отдельных элементов и точек (напряжение, ток, импульсы, и так далее).

Как производится построение?

Структуры обычно развиваются сверху вниз. То есть цель и конечный результат сначала отделяются, а потом разбираются на отдельные части, из которых и будет состоять схема. В виде списка этапы проектирования можно представить следующим образом:

1. Объект разделен по горизонтали на широкие функциональные блоки.
2. Установлена ​​взаимосвязь между правами и возможностями влияния.
3. Обязанности каждого субъекта определены.