1、ICS 25.040 N 10 道国中华人民共和国国家标2住GB/T 18272.4-2006/IEC 61069-4: 1997 工业过程测量和控制系统评估中系统特性的评定第4部分:系统性能评估Industrial-process measurement and control-Evaluation of system properties for the purpose of system assessment-Part 4: Assessment of system performance CIEC 61069-4: 1997 ,IDT) 061214000117 2006-05-08发
2、布2006-11-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局也舍中国国家标准化管理委员会。叩GBjT 18272.4-2006jIEC 61069-4: 1997 目次前言.III 引言w1 范围2 规范性引用文件3 术语和定义4 性能特性.24.1 ，总贝。.24.2 性能24.3 精确度.2 4.4 响应时间.3 4.5 处理能力.3 5 复查系统要求文件(SRD)36 分析系统规范文件(SSD)47 评估程序.4 7.1 总则.4 7.2 分析系统要求文件和系统规范文件.4 7.3 设计评估计划7.4 评估计划.8 评定技术8. 1 总则8.2 分析法评定技术.8.3 试验法评定技术
3、.6 8.4 影响条件下的试验.8 9 评估的实施与评估报告的编写方法.8 附录A(资料性附录)系统要求文件提供资料清单.9附录B(资料性附录)系统要求文件和系统规范文件对照资料汇总方法实例.附录c(资料性附录)评定模型.参考文献.20 I GB/T 18272.4-2006/IEC 61069-4: 1997 前言GB/T 18272(工业过程测量和控制系统评估中系统特性的评定由以下部分组成:一一第1部分:总则和方法学;一一第2部分z评估方法学;一第3部分:系统功能性评估;第4部分:系统性能评估;一一第5部分:系统可信性评估;-一第6部分:系统可操作性评估;第7部分:系统安全性评估;一一第8
4、部分:与任务无关的系统特性评估。本部分是其中的第4部分。本部分与GB/T18272其余各部分的关系以及本部分在各部分中的相对位置见图1。本部分等同采用IEC61069-4 :1997(工业过程测量和控制系统评估中系统特性的评定第4部分:系统性能评估(英文版)。本部分等同翻译IEC61069-4: 1997。本部分在制在时按GBjT1. 1-2000(标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写规则和GBjT 20000.2-2001(标准化工作指南第2部分:采用国际标准的规则的有关规定做了如下编辑性修改:删除IEC国际标准前言;本标准一词改为GBjT18272的本部分气一一原引用标准的引导语按GB
5、jT1. 1-2000的规定改成规范性引用文件的引导语;一一用小数点代替作为小数点的逗号，。本部分的附录A、附录B、附录C均为资料性附录。本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会第一分技术委员会归口。本部分由上海工业自动化仪表研究所、浙江中控技术股份有限公司负责起草。本部分参加起草单位:上海自动化仪表股份有限公司、清华大学自动化系、兵器工业系统总体部。本部分主要起草人:徐晓燕、李明华。本部分参加起草人:徐义亨、刘铁椎、杨徊福、李光沐、张庆军、刘华美。而且GB/T 18272.4-2006/IEC 61069-4: 1997 sl GB/T 18272的本部
6、分论述了在评估工业过程测量和控制系统的性能时所采用的方法。所谓系统评估，就是根据各种迹象判断该系统是否适用于某一特定使命或者某一类使命。要想获取所有迹象，就需要全面地(即在各种影响条件下)评定与系统的特定使命或一类使命相关的所有各种系统特性。但是这种做法不切实际，因此系统评估所依据的基本原理是:一一确定每一种相关系统特性的临界状态;一一通过对评定各种特性的成本效益的研究，制订出评定系统相关特性的计划。在实施系统评估时，关键是要考虑必需以有限的经费和时间最大限度地提高系统适用性的置信度。只有在明确(或规定)了系统的使命或者能够假设系统使命的情况下，评估才能得以进行。没有使命就无法进行评估。但仍可
7、以为其他部门开展的评估工作确定并实施各种评定(例如GB/T18272. 1 所规定的评估活动)。在这种情况下，由于评定是评估的组成部分，因此可以把GB/T18272的本部分作为制定评定计划的指南，提供评定的实施程序。GB/T 18272的基本框架如图l所示。计划规程评估报告固1GB/T 18272的基本框架N 设计评估计划设施专业知识时间经费实施评估计划监督和管理第3部分g系统功能性评估第4部分=系统性能评估第5部分z素或可蓓在评估第6部分=系统可操作性评估第7部分2系统安全性评估第8部分2与任务无关的系统特性评估GB/T 18272.4-2006/IEC 61069-4: 1997 工业过程
8、测量和控制系统评估中系统特性的评定第4部分:系统性能评估1 范围GB/T 18272的本部分阐述了系统地评估工业过程测量和控制系统的性能所采用的方法。GB/T 18272.2所述的评估方法学适用于制定性能评估计划。GB/T 18272的本部分分析了系统性能的子特性，同时对评估性能时所要考虑的评判依据做了说明。GB/T 18272的本部分提出了各种不同的辅助性能评定技术供参考。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过GB/T18272的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使
9、用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB/T 2423(所有部分)电工电子产品环境试验(idt或eqvIEC 60068) GB/T 4796一2001电工电子产品环境参数分类及其严酷程度分级(idtIEC 60721: 1990) GB/T 17212-1998 工业过程测量和控制术语和定义(idtIEC 60902 :1 987) GB/T 17626(所有部分)电磁兼容试验和测量技术(idtIEC 61000) GB/T 18268-2000 测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求(idtIEC 61326-1 :1997及Amd. 1 :1 998
10、) GB/T 18271. 2-2000 工业过程测量和控制装置通用性能评定方法和程序第2部分:参比条件下的试验。dtIEC 61298-2 :1 995) GB/T 18271. 3-2000 工业过程测量和控制装置通用性能评定方法和程序第3部分:影响量影响的试验。dtIEC 61298-3: 1998) GB/T 1827 1. 4-2000 工业过程测量和控制装置通用性能评定方法和程序第4部分:评定报告的内容(idtIEC 61298-4: 1995) GB/T 18272. 1-2000 工业过程测量和控制系统评估中系统特性的评定第1部分:总则和方法学(idtIEC 61069-1:
11、1991) GB/T 18272. 2-2000 工业过程测量和控制系统评估中系统特性的评定第2部分:评估方法学(idtIEC 61069-2 :1 993) 3 术语和定义下列术语和定义适用于GB/T18272的本部分。3. 1 性能performance 系统在规定条件下执行任务的准确性和速度。3.2 精确度accuracy 系统在规定条件下执行并实现的信息转换与规定的信息转换之间的一致程度。GB/T 18272.4-2006/IEC 61069-4: 1997 3.3 晌应时间response time 在规定条件下，从信息转换开始至发生相关响应那一瞬间的时间间隔。3.4 处理能力cap
12、acity 在不至于影响系统特性的状态下，系统能够在规定的时间内执行指定信息转换的最大数量。3. 5 将进入系统界面的信息转换旦务量(吞吐量)是一因此，要评估4.2 性能性能不能直接非为了能确定各种必须针对系统的每系统的性能主要取决引入的因素。应该指出的是，性能的各种信息转换合用公共设施时，它们之间存在相互依存关系。成阶段(通过硬件和软件)2有不同数量的信息转换。而且当这些当一个系统要完成几项任务时，其性能会发生变化，这就需要分别对每一项任务进行分析。只要不存在一种合适的综合模型，就不可能用一个数字来描述性能。子特性可以量化;由于相依性等原因，子特性可以根据概率因素加以确定。4. 3 精确度2
13、 信息转换的精确度由下列要素组成:一一一一致性lu1) GB/ T 18272的本部分使用的一致性并不仅限于静态条件，且宜包括动态方面的考虑，这些方面会受到系统设计中可能包含的各种因素的影响。GB/T 18272.4-2006/IEC 61069-4: 1997 一一回差;一一死区;一一重复性误差;二一再现性误差;一一分辨力。有关这些要素的术语和定义见GB/T17212。精确度以绝对值或相对值量化表示。一一信息处理，取决一一输出动作，取的信息在时间上pyiC信息转换的期时间。一个特定无(基本负载)之差。执行的数量。在测量国鞭策表示:系统要求文件规定的信息转换数/单位时间负载因数=测得的最大信息
14、转换数/单位时间应给出测量每一个数值时的准确、详细的条件信息。上述模型可以在计算机上运行以仿真系统性能并可用于复杂系统。定和激活的可信度rf定条件和(或)试式以及元件的周对于能够执行不同信息转换的系统，在评定系统处理能力之前首先应确定每一种信息转换的参比条件，以转换数/单位时间表示。5 复查系统要求文件(SRD)复查系统要求文件，核对文件是否按GB/T18272. 2-2000所述的方式阐述并列出性能要求。性能评估是否有效，很大程度上取决于对有关要求的说明是否全面详尽。3 G/T 18272.4-2006/IEC 61069-4: 1997 特别要注意核对是否为每一项系统任务规定了一定的工作条
15、件，例如稳态、输入信息突增等条件下的精确度、响应时间和处理能力的性能要求。这些要求应依据单个任务以及总的使命加以规定。附录A列出了系统要求文件应提供的评估性能特性所需的各类信息。6 分析系统规范文件(SSD)复查系统规范文件，检查文件是否按GB/T18272. 2-2000第6章所述方法列出所有性能数据。应特别注意检查文件是否提供下列各项内容z一一支持要求执行的任务的信息转换;一一支持信息转换的系统功能、模块和元件(包括软件和硬件); 一一每一种信息转换的终点位置;一一由系统提供的每一种信息转换的定量性能数据;一一组装好的运行系统中，由系统提供的支持性能特性分析(例如计算存储器备用容量、统计分
16、析系统资源利用率等)的工具;一一规范中对改变其他任何一种系统特性会产生的副作用的注解。7 评估程序7. 1 总则应按GB/T18272.2一2000第7章规定的程序进行评估。应明确规定评估的目的，GB/T18272. 1-2000的4.1对此有详细说明。系统要求文件(SRD)和系统规范文件。SD)提供的信息必须完整、准确，以保证性能评估能够正常进行。若在评估的某一阶段信息丢失或信息不完整，应就此问题与系统要求文件和系统规范文件的编制者取得联系，以获取所需的补充信息。7.2 分析系统要求文件和系统规范文件7.2.1 核对文件资料开展性能评估应按GB/T18272. 2-2000中7.2的规定从系
17、统要求文件和系统规范文件中摘录与性能有关的信息。将系统要求文件提出的要求与系统规范文件给出的性能数据合在一起相互对照，以定量方式准确、简洁地说明下列内容及其数值范围z一一-系统要求文件中规定的任务以及系统提供的支持这些任务的信息转换;一一每一项任务所要求的性能特性和系统提供的每一种信息转换的性能数据;每一种信息转换的终点位置;一一系统不符合要求的项目;一一一规定要事先掌握的情况以及评估精确度、响应时间和处理能力特性所要达到的程度。7.2.2 性能的影响条件4 系统的性能会受GB/T18272. 1-2000中4.4列出的影响条件的影响。对于性能的每一种子特性，主要影响条件如下za) 精确度受下
18、列因素产生的影响条件的影响:一一环境:尽管环境温度的影响部分可预测，但至少宜在系统工作的整个温度范围内进行试验。系统暴露于温度、热辐射、湿度和振动环境下的时间对系统的影响相当大。一一供源:例如主电源可能产生的电压变化和浪涌。一一过程:现场装置的引人、引出线路由于接地问题而引起的电噪声，以及传导和/或辐射电磁GB/T 18272.4-2006/IEC 61069-4: 1997 干扰。b) 响应时间主要受任务产生的条件的影响，例如:一活动增加(例如报警爆发); 一一-外部因素(例如主电源和/或电噪声)引起的中断，导致需要对误差进行修正。c) 增强系统才可能影响处理能力，但系统中可供使用的有效剩余
19、处理能力受下列因素的影响:一一活动增加(例如报警爆发h一一外部因素(例如主电掘，和/或电噪声)引起的中断，导致需要对误差进行修正。一般而言，偏离参比条件都可能影响系统正常工作。在规定试验项目、评定影响条件的影响时应参考下列标准:一一GB/T18268-2000; 一一-GB/T2423; 一一一GB/T4796-2001; GB/T 17626 0 7.2.3 汇总核对后的信息可将按上述要求核对后的信息汇总成册，汇总的形式要便于设计评估计划时使用。汇总信息的方法见附录B所示的实例。7.3 设计评估计划7.3.1 比较系统要求文件和系统规范文件设计评估计划的第一步工作是分析按7.2的规定从系统要
20、求文件和系统规范文件中收集来的信息。按照7.2所述的方法将系统要求文件与系统规范文件进行比较后，编制一份按任务排列的清单，列出支持每项任务的所有信息转换，其功能、模块、元件以及为支持信息流达到性能要求而提供的其他手段。这个清单中的每一项都是可能的评估项目。必需核查每一个潜在的评估项目，确定对此项目的评定应该进行到什么程度才能达到提高置信度水平的要求。7.3.2 评估项目按下列原则对清单上的全部评估项目进行筛选:一一圭务对于使命的重要性。一一原有知识基础上的现有置信度水平，这可以是基于以往系统成功执行类似或相同使命、对制造商的了解程度以及用户对同一类型或类似系统的了解程度等基础上的置信度水平。一
21、一一不同功能间的相互依赖程度，接口的数量，同一功能重复用于不同任务。系统的成熟程度，系统的新颖程度，投入使用的对照系统的数量，装置、接口、操作系统和编程语言的标准化程度F有关标准可以是国际标准、国家标准也可以是专有标准。一一技术评估的制约因素，诸如体积、质量、供源条件、试验环境的控制。7.3.3 评估工作按7.3.2筛选后在清单的每一个项目上添加下列内容，就成为一份评估工作清单:一一需要进行的分析和试验的类型;进行每一项分析和(或)试验所需的知识和技能p性能试验和其他特性试验可能产生的永久影响对评估计划的制约;一一可供选用的试验人员;一一分析和试验所需的工具和设施p一一预计每项分析和试验的成本
22、和时间;5 GB/T 18272.4-2006/IEC 61069-4: 1997 各个评估项目的优先次序。根据7.3.1和7.3.2确定的原则，可能需要考虑几种可以互补的评定技术。利用这个评估工作清单，结合评估其他特性的类似清单，就可以形成一个最终的系统评估计划。7.4 评估计划最终确定的评估计划至少应规定和(或)列出下列要点:一一7.1所述的评估目的;一一7.3.2所述需要考虑的原则;一-7.3.3形成的评估工作;-一要求达到的置信度水平;8 评定技术8. 1 总则宜选用可以将评定利用这个附录C为、GB/ T 182 也可以采评估结果AGB/ T 182 8.2 分析法评分析法评定表示性能
23、各将量化的基本件评定中获取的数种影响条件。然后依据每一个模处理能力的数值。为上述分析模型建立一才吱模型，以更为精确地进行性能特性分析。8. 3 试验法评定技术8.3. 1 简介实际试验相结合的技、叫参考文件。本数据、系统文件、元于需要进行评定的各导出精确度、响应时间和己录输出、总线上的通信量等，可尽管通常可以对一种信息转换中的每一个模块和元件单独进行试验，但这些试验往往不能提供有关任务执行情况的足够数据。此类试验只能在每一种信息转换的界面上进行。设计此类试验应以系统的定性分析为指导，以一项或一组典型任务为依据。试验应包含下列信息转换分类，每一类至少一项:a) 过程测量指示:一一模拟，6 GB/
24、T 18272.4-2006/ IEC 61069-4 : 1997 一一数字;b) 过程控制动作;c) 键盘操作过程动作;d) 键盘操作显示呼叫;e) 显示数据更新;f) 报警监控;g) 时间记录;h) 通信链路;i) 操作值反馈:系统要求文件规定的与时间无关的信可部分视作-:n:bb) 前先分别评定或测量这些应采用过程仿真的方法争评定总的精确度的目的主要一一所有过程状态和数值的系统悯蹦像是否随时反映边握唾前的实时状况，是否完整和稳定。测试的方法是逐一模拟每一个输入，检查莲事曹穰有丙容是否包含正确的数值和(或)状态。一一每一个系统元件的系统内部时间是否相同，分辨率是否相同，是否等于当地时间。
25、测试的方法是提取并在所有相关的模块和元件上显示当前的日期和时间，相互比较并同当地时间相比较。一一是否能确定系统内部时间的分辨率，记录和正确地以时间标记相同或不同事件的数值和状态快速变化的顺序。评定的方法是以每秒规定事件数按年月日顺序激发一组输入，记录过程镜像中的时间标记、状态和数值变化。应在系统的界面上从信息源到信息目的站测试每个信息转换的精确度。每一类信息转换的试验结果宜以一系列试验结果的平均值表示，并说明区间限值。7 GB/T 18272.4-2006/IEC 61069-4: 1997 8.3.3 晌应时间评定试验试验应测量信息转换从信息源到信息目的站的响应时间。每一类信息转换的试验结果
26、应以一系列试验周期的平均值表示，并说明区间限值。应单独说明由于特殊情况，如切换至备用控制器而产生的对试验结果的影响。8.3.4 处理能力评定试验在实际评定系统的处理能力时，必需设定一个基本负载作为参比条件，例如系统要求文件规定的要求。然后可以从负载系数的评定中推导出系统用于某一特定信息转换的剩余处理能力(见4.5)。每一类信息转换都应进行这项试验。试验期间，其他信息转换应保持系统要求文件规定的数值不变。应提供准确、详细的信息，说明取得每一个数值的条件，例如:一一每一种信息转换的性质和数量，是周期更新或是突发，对缓冲区的影响等;一一出现随机系统任务对试验结果的影响，例如切换至备用控制器，请求报告
27、，报警爆发等。每一类信息转换的试验结果应以一系列试验结果的平均值表示，并说明区间限值。8.4 影晌条件下的试验系统的性能受7.2.2所述影响条件的影响。影响条件下的性能评定方法见GB/T18271. 3-2000。9 评估的实施与评估报告的编写方法评估的实施与评估报告的编写方法应符合GB/T18272. 1一2000中5.5和5.6的规定。虽然GB/T18271. 4-2000中有关试验结果表示方法的陈述并不针对系统评定，但仍具有指导价值。8 GB/T 18272.4-2006/IEC 61069-4: 1997 附录A(资料性附录)系统要求文件提供资料清单下列矩阵表列出了系统要求文件为性能评
28、估提供的信息类型(按任务和/或信息转换排列)。表A.1性能特性系统要求文件性能规范对任务的描述应包含以下内容:一一过程控制和测量示意图总则一说明支持每一项任务的控制和测量要求每项任务的操作和监督要求一一任务对于使命的重要性一一标明测量和控制点、操作人员控制台/盘等推荐位置的平面图等操作控制台数量:2个三显示器控制台，1个双显示器控制台，5个单显示器控制台过程控制和测量要求的范围z一一被测值(直接连接900 一一被测值(远程发送)150 一一累积值(远程发送)50 一一状态(直接连接)250 一一状态(远程发送)100 参数量一一数值计算20 一一报警点(来自计算)75 一一报警点(来自状态)1
29、25 二一计算35 一一控制算法50 一一一输出模拟量(直接连接)35 一一一输出模拟量(遥测)10 一-CRT图像显示125 一-CRT报告75 . 测量精确度/%分辨率更新频率注释温度0.5 1C 0.2/s 压力O. 5 1 bar 5/s 物位1 1% O.l/s 流量精确度一一一瞬间0.5 1 kg/h 1/s 或t/h累积O. 5 1 t 0.01/s 状态0.01s 100/s 报警0.01s 1/s . 祷时标的分辨率。9 GB/T 18272.4-2006/IEC 61069-4: 1997 性能特性响应请求、显示、功能等的类型总则:一一请求新显示一一更新显示:50%的点68
30、%的点99%的点-一一控制站显示包括一一报警列表活动等级，变化:评定情况1-一模拟值一一计算一一状态报警起动-一操作员请求点控制趋势报警10 表A.1(续)系统要求文件性能规范正常工作ls . 3s 2/ min 30 / h 5/ h l / h 动作状态高ls. 3s 5s 60s 10s 20 / min 2/ min 10/ h 3/ h 紧急ls . 3s 25s 50s 100s ls . 3s ls . 3s 5s 300s 10s 100/ min 40 / min 200 / min 150/ min 50/ min 5/ min l / min l / min GB/T 1
31、8272.4一2006/IEC61069-4: 1997 附录B(资料性附录)系统要求文件和系统规范文件对照资料汇总方法实例本实例是一个简单的控制回路任务。B. 1 任务示意图被测变量B. 3 性能列表信息流被测值一输出操作员站输出被测值操作员站输出一操作员站土2.01. 00 1. 00 输出采样周期/s0.05 0.20 0.01 0.01 11 GB/T 18272.4-2006/IEC 61069-4: 1997 表B.2任务信息转换元件精确度响应时间采样周期输入模块0.2 0.1 0.01 被测值PID模块0.1 N/A 0.01 输出输出模块0.2 0.1 0.01 键盘N/A 1
32、. 0 N/A 操作员站通信模块N/A 0.2 0.001 输出PID模块0.1 N/A 0.01 PID控制输出模块0.2 O. 1 0.01 被测值输入模块0.2 0.1 0.01 操作员站通信模块N/A 0.2 0.001 显示1. 0 1. 0 0.01 输出模块0.2 0.1 0.01 输出通信模块N/A 操作员站0.2 0.001 显示1. 0 1. 0 0.01 B.4 性能对照表表B.3任务(系统要求文件)性能数据(系统规范文件)分析支持模块性能数据符合进一步评估类型重要性信息转换和/或否元件精确度响应时间处理能力是是否可接受?12 GB/T 18272.4-2006/IEC
33、61069-4: 1997 C.1 总则附录C(资料性附录)评定模型精确度、响应时间和处理能力这三种性能特性与进入系统的数据有关。该数据从一个外部域进入系统，经一次或多次信息转换后在同一个或另一个域离开系统。如图C.1所示，数据可以沿不同的相关路径通过系统。每一次信息转换中可以存在不同的周期时间，这些周期时间可以通过设计确定，也可以由用户配置确定。无论是分析法评估技术还是试验法评估技术，重要的是首先要确定执行系统要求文件规定使命的相关路径。 测量/调理 固C.1系统功能示意图记住GB/T18272. 1-2000的图3并将系统作为一个未知框，我们就能识别下列相关外部信息流，执行过程控制:一一进
34、出过程域的信息流;一一进出操作员域的信息流;一-一进出外部系统域的信息流。这些信息流是控制和保障过程的能摞流、原料流和产品质量等所必不可少的。如图C.2所示，在一个系统物理模型的界面内我们可以在操作层上区分下列信息转换。这些信息转换与上述外部信息流相互连接:过程到过程，经由一个控制器内的局部控制回路;一一过程到过程，经由位于二个控制器内的通信和控制回路(回路到回路); 一一过程到控制，经由控制器、通信和工作站(数据显示); 一一过程到大容量存储装置或打印机，经由控制器和通信;一一操作员到过程，经由工作站、通信和控制器;一一操作员到大容量存储器再返回工作站(显示历史数据); 13 GB/T 18
35、272.4-2006/IEC 61069-4: 1997 过程或操作员到外部系统，经由通信;外部系统到过程或操作员，经由通信。在各种信息转换中采用了下列一组或多组主要系统功能:一一过程接口功能;一一数据处理(和控制)功能;通信功能;一一操作员界面功能;一一外部系统接口功能。依据规定的信息转换，可以位时间内完成的一一每一周期处理一每一通信周内传电源C.2 分析法评定技术C. 2.1 引言固C.2一般的物理系统模型通信分析法评定的基础是分别对系统的每一个功能、模块和元件的性能特性及其对系统总的性能所起的作用进行定性和定量分析。分析法评定必须考虑并根据系统的物理和功能结构确定一个模型。该模型应描述用
36、于各种信息转换和系统物理实体的共享资源和每一个元件0/0装置，A/D和D/A转换器等)和功能(多任务处理软件，周期时间，算法等)。14 GB/T 18272.4-2006/IEC 61069-4: 1997 相关数据可来源于系统制造商提供的技术规范或实测数据。C.2.2 精确度精确度值在很大程度上取决于信息转换中提供模一数、数一模转换的电路的精确度。信息转换所涉及的其他电路对精确度的影响一般在于事先确定的分辨率。执行信息转换的算法其一致性只有一部分能进行分析评定。因此重点应放在试验法评定上。巳2.3晌应时间就整个系统而言，响应时间不能只用-控制回路等)的优先等级和周期时。能结构有直接关系。在许
37、多系要求较低时，可以将节参数容易发生变化，使4C. 2. 4 处理能力就整个系统处理能力。传送)组合而置、A/D和D/A转换器、对于试验法评定，重C. 3. 2 精确度精确度值在很大程度上取决辖毒转换中提供模一数转换啊数一模转换的电路的精确度。其他提供信息转换的电路对精确度的彭响哇囔咱咛F事先确定的分辨率。此外，信息转换的分辨率可能会由于负载要求高而发生动态变化，从而显示出一定程度的下降。以试验法评定静态精确度可遵循GB/T18271规定的系统元件的评定方法和说明。精确度评定的影响条件，如7.2.2和GB/T18272. 1所述，是由过程、供源和环境产生的。在进行c. 3. 3所述的处理能力试
38、验时可以观察到影响条件对精确度的动态影响。C. 3. 2.1 功能块(算法)试验a) 总则过程控制系统一般都具备标准化的算法库，通常称之为功能块。这些功能块可以按一定的顺序串起来连接至输入/输出物理电路，用于实现一系列的控制功能，为外部提供服务。功能块的种类极其繁多。每一个系统都有自己的一组功能块，尽管名称往往相同，但各种算法能显现15 G/T 18272.4-2006/IEC 61069-4: 1997 出明显的差异。本条款给出了设计试验法试验程序的一些基本规则。功能块可以分成两大类:一一时间相关功能(累加器、控制器、计时器、超前/滞后); 一一与时间无关功能，这一类功能大体还能分成:计算块
39、，逻辑块(与、或等)。这两种功能块都可以进行下列定性检验:-一一手动一自动的无扰动切换和设定点眼踪能力;一一电源短时中断恢复正常运行时输出和各种控制模式的再启动条件;一一引入负参数的影响。b) 时间相关功能块对于具有积分作用的时间相关功能块，要求进行延长时间的测量，以揭示实际时间特性。每一种功能块都可以要求有一种特定的试验。一一线性算法可以用频率响应试验、阶跃试验、斜坡试验或脉冲试验进行测试。时间相关功能块的各种实测响应要与根据规定的微分方程式计算出的预计响应相比较。必需考虑输入电路中可能存在的硬件滤波器的微分方程式。一一非线性控制算法可以用显示其处理能力的标准检查程序进行测试。可能需要确定在
40、软件过载状态下(连续)运行的影响。依据软件的结构，过载状态可能会导致诸如输出不规则更新或连续跳过优先等级较低的回路。对于具有积分作用的控制算法(PID)，可以进行下列附加试验:一一抗再调饱和(防止饱和效应)通常是一种软件防护措施，通过设定功能块输出限值就可实现。但应检查软件抗再调饱和是否能自动适应硬件输出电路的物理限制。如果不能，则实际抗再调饱和可能不完全或无效。一一应检查计算积分作用的分辨力。在分辨力过低的情况下，尽管设定点与被测值之间可能依然存在偏差，但积分作用将不起作用。c) 与时间无关功能块对于计算功能块和其他与时间无关的功能块，还应进行下列检查:工程量运算范围与输入/输出电路连接的换
41、算方法。一一能否防止除以零，如何实现。一一能否防止参数设定值不切实际(例如下限超出上限)。一一一超出计算能力分辨力(单倍精度或双倍精度)的影响。计算方法效率低下可能会引起相当大的误差。应以极限输入值和参数设定值进行一些实际计算并与理论公式相比较。C. 3. 3 晌应时间/处理能力由于本主题的复杂性，在进行本部分评定时，制造单位最好亲临试验现场提供支持并对意外情况做出解答。16 a) 基本原理带微处理器的过程控制系统是循环运行的，因而自动地对于控制要求有时间限制。当前的系统一般都有良好的适应性，基本上可以对软件、硬件以及控制任务在各个系统模块中的分配进行自由配置。这些系统与响应时间和负载系数有关
42、的状态是随机的。控制器中处理数据的周期时间可以设定为基本周期时间的倍数。在多数情况下，系统模块之间的通信周期时间也是可以设定。G/T 18272.4-2006/IEC 61069-4: 1997 过程控制系统相当复杂，这就要求用户对组态和数据的文件编制作出一系列规定，以避免处理和通信的周期时间违反系统模块组态(软件)负载规则，并对过程变量报警设定值的确定作出规定。在某些情况下，违反负载规则会引起计时问题，从而导致连续或暂时过载。此外，各种任务和模块内部通信数据传送的优先权等级设置不当会进一步放大过载的影响。要意识到，制造厂往往并不十分清楚系统的负载和达到过载状态可能出现的影响。这是因为多任务处
43、理机制结合其在物理系统模块中的分布极其复杂，使得在例如要求同时执行若干个不同的任务时预测系统的运行状态十分困难。在评定系统的处理能力时，辨明以下两点尤为重要:系统中的控制器是一个独立的单元，它可以过载而不会影响其他模块;一一通信接口和操作员接口是系统的部件，在这些接口上数据必须以高传输速率通过瓶颈，从而造成拥塞。以下是这两种情况的评定情况。在参比(基本负载)条件下，当从较低负载开始增加负载时，响应时间会恒定在某一水平保持不变。达到过载状态时会出现下列现象:一一系统或某个模块停止运行;系统或某个模块运行的性能降低(例如双周期)，但数据未丢失;系统或某个模块运行的性能降低，数据丢失。在这些情况下，
44、可以区分出两种类型的过载状态:一一由于在指定周期内分配的控制任务(组态)过多或者由于高速率连续报警造成的连续过载;由于报警爆发，或者在要求提供定时报告时出现报警爆发，或者以不同时间周期运行的控制任务的调度有误导致高需求造成的临时性或间隙性过载。b) 测量响应时间和吞吐量的参比条件这些参比条件与响应时间和处理能力有关。除了限定硬件配置和系统嵌入软件包的数量外，应确定一个基本负载，这个基本负载由一个最小规模应用程序组成，用于执行C.l所述外部信息流要求的信息转换。在评定系统的响应时间和负载时，必需在实际负载逐渐增大时，在每一相关信息转换中测量以下三项内容，以便取得基本数据作为比较的基准:一一控制器
45、、通信和操作员接口的周期时间;在每一种不同的信息转换中，输出的更新速率;各种类型显示(过程操作员)按规定顺序的呼叫时间和访问时间(操作员过程)。此外，制造厂还应提供:一根据数据处理和通信的基本周期时间以及各种功能块(算法)的执行时间，计算和/或预测负载系数的程序和方法;一一周期时间的相关限值和达到这些眼值的预期影响，系统中为防止超出这些限值而采取的措施的目录;一一-关于每一个参比显示(回路、组、组+历史趋势、实时趋势、总貌)的(软件)大小的静态数据和动态数据信息、;一一一关于通信缓冲存储器的大小和在整个系统中传递数据和报文的机制的信息;关于多任务软件结构的信息，包括各种系统任务的优先权的分配以
46、及通过串行通信链路传递数据的方法。17 GB/T 18272.4-2006/IEC 61069-4: 1997 18 在设计试验程序时必需考虑这些数据。c) 增加系统负载时要考虑的参数控制器加载按预定的步骤从基本负载开始在一个控制器上增加功能块，直至达到规定的最大负载。当在相关组合中考虑下列参数时，在每一种负载状态下进行上文所述的测量和下文所述在待确定现象下的测量:控制任务:除参比回路外输入稳定，一-一通信任务:不同显示一一报警/事件一一报告一一在线一一通信对两控制器会一一预定报警控制器内改变也7日控制器上传或下载组态或数据;列特点的系统来力一一控制站的大小和一一多级总线拓扑结构。d) 初始条件在按参比条件下所述的方法实施任何贝组态应工作。e) 待确定现象在上述每一项试验期间要进行下列观察和测量:一一输出的更新速率可能降低和(或)暂时或连续停止;一一操作员输入/输出装置的运行，呼叫或访问可能迟缓;一一呼叫显示器等的顺序会影响呼叫时间;控制回路的访问时间;GB/T 18272.4-
