【国家标准(GB)】 工业过程测量和控制系统评估中系统特性的评定 第3部分：系统功能性评估

GB/T18272.3—2000
本标准是根据国际电工委员会标准IEC61069-3：1996《工业过程测量和控制系统评估中系统特性的评定第3部分：系统功能性评估》制定的，在技术内容和编写规则上与之等同。GB/T18272在《工业过程测量和控制系统评估中系统特性的评定》的总标题下，包括以下8个部分：
第1部分：总则和方法学（GB/T18272.1idtIEC61069-1：1991)）第2部分：评估方法学（GB/T18272.2idtIEC61069-2：1993)第3部分：系统功能性评估（GB/T18272.3idtIEC61069-3：1996）第4部分：系统性能评估（待制定）第5部分：系统可信性评估（GB/T18272.5idtIEC61069-5：1994）第6部分：系统可操作性评估(待制定）第7部分：系统安全性评估（待制定）第8部分：与任务无关的系统特性评估（待制定）本标准是其中的第3部分。
本标准的附录A、附录B和附录C是提示的附录本标准由国家机械工业局提出。本标准由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会归口本标准负责起草单位：上海工业自动化仪表研究所。本标准参加起草单位：重庆工业自动化仪表研究所、上海自动化仪表股份有限公司、重庆川仪股份有限公司、西仪集团有限责任公司、中国航空工业总公司第634研究所、北京和利时系统工程股份有限公司、国家工业控制机及系统工程技术研究中心。本标准主要起草人：吴庆祈、徐晓燕、李明华。本标准参加起草人：张春明、刘铁椎、刘慕尹、于美梅、李光沐、苏伟辉、刘鑫。本标准委托上海工业自动化仪表研究所负责解释。I
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IEC前言
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1）IEC（国际电工委员会）是一个由各个国家电工委员会（IEC国家委员会）组成的世界性标准化组织。IEC的目标是促进电工电子领域标准化问题的国际合作。EC为此目的而出版国际标准，并举办其他各种活动。国际标准的制定工作是委托技术委员会进行的，对所制定标准感兴趣的任何一个EC国家委员会都可以参与国际标准的制定工作。与EC有联系的国际组织、政府机构和非官方组织也可以参与标准制定工作。IEC与国际标准化组织(ISO)按照双方达成的协议紧密合作。2）IEC有关技术问题的正式决议或协议，是由各技术委员会代表了对这些问题特别关切的所有国家委员会提出的。这些决议和协议尽可能地表达了对所涉及的问题在国际上的一致意见。3）这些决议或协议以标准、技术报告或导则的形式出版，并以推荐标准的形式供国际上使用，并在此意义上为各国家委员会所承认。4）为了促进国际上的统一，IEC各国家委员会承诺在其国家标准或地区标准中最大限度地采用IEC国际标准。IEC标准与相应的国家或地区标准之间，如有不一致之处，应在国家标准或地区标准中明确指出。
5）IEC不提供表示其认可的标志程序，对于某些装置声明符合IEC某项标准，IEC不负任何责任。6）请注意，本国际标准的某些原理可能涉及专利权。IEC对任何此类专利权的确认不负任何责任。国际标准EC61069-3由IEC第65技术委员会：“工业过程测量和控制”的65A分委员会：“系统”制定。
本标准的文本以下列文件为依据：国际标准草案
65A/188/FDIS
表决报告
65A/28/RVD
有关表决批准本标准的详细情况可参见上表指明的表决报告。整个标准由一系列出版物组成，这是其中的第3部分。第1部分为总的导则，因而作为一个“独立”的出版物。第2部分详细论述了评估方法学。第3部分至第8部分为各类特性的评估指南。第3部分至第8部分对特性做了划分，将各种相关特性归入同一类别。整个标准由以下各部分组成：
第1部分：总则和方法学，
第2部分：评估方法学；
第3部分：系统功能性评估；
第4部分：系统性能评估；
第5部分：系统可信性评估，
第6部分：系统可操作性评估，
第7部分：系统安全性评估；
第8部分：与任务无关的系统特性评估。附录A、附录B和附录C仅供参考。1
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IEC引言
IEC61069的这一部分论述了在评估工业过程测量和控制系统的功能性时所采用的评估方法。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：一确定每一种相关系统特性的临界状态，一通过对评定各种特性的成本效益的研究，制定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。但仍可以为其他部门开展的评估工作确定并实施各种评定（如IEC61069-1所规定的评估工作)。
在这种情况下，由于评定是评估的组成部分，因此可以把本标准作为制定评定计划的指南，提供评定的实施程序。
IEC61069的基本轮廓如图1所示
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第1分
总则方法学
评告的依帮
评估书感内点
地陷解性
评程序
商定自的
详估法斯
第2分
评估方法学
评估开的的分新
暴统要最的分析
系统期截的分析
设计谢告本案
专业证
实呼指计划
监动通
第脂那分：系统动能性
第部分统性
第5部分，系统可伤性
第五和分：系经可据作性
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第T都分家统素企仁
第部分，与任务无这的享款性
图1IEC61069的基本轮廊
1范围
中华人民共和国国家标准
工业过程测量和控制
系统评估中系统特性的评定
第3部分：系统功能性评估
Industrial-process measurement and control-Evaluationof systempropertiesforthe purpose of system assessmentPart 3:Assessment of system functionalityGB/T18272.3—2000
idt IEC 61069-3:1996
本标准详细论述了系统地评估工业过程测量和控制系统的功能性所采用的评估方法。GB/T18272.2所述的评估方法学适用于制定功能性的评估方案。本标准分析了功能性的子特性，详细论述了在评估功能性时所要考虑的评判标准。2引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB/T18272.1—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(idtIEC61069-1：1991)
工业过程测量和控制系统评估中系统特性的评定GB/T18272.2-2000
学(idtIEC61069-2：1993)
3定义
下列定义适用于本标准。
3.1功能性functionality
第2部分：评估方法
系统为执行工业过程测量和控制任务，所提供的各种功能及其方便组合的程度。3.2覆盖范围coverage
系统为执行工业过程测量和控制任务提供功能的范围。3.3配置性configurability
系统选择、确定和安排系统模块执行工业过程测量和控制任务的方便程度。3.4适应性flexibility
系统的适用程度。
4功能性特性
4.1概述
只要系统所提供的功能能够覆盖要求执行的工业过程测量和控制任务，它就能够执行这些任务。其程度可以用覆盖范围来表示。
对于一个专门执行固定任务的系统，覆盖范围可以充分描述系统的功能性。在不同的应用场合，要求系统执行的任务会有所不同，工业过程的变化或控制策略安排上的变化也国家质量技术监督局2000-12-11批准2001-08-01实施
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会改变系统的任务或者延长系统执行任务的时间。要应付这些情况，系统就必须提供选择和组合模块的配置手段，系统的结构应能适应扩容和改造的需要。要全面评估一个系统的功能性，首先需要确定并且评估决定系统功能性的子特性。功能性与其子特性的相互关系如图2所示。动诺胜
最荒萨因
4.2功能性
肥些性
图2功能性的层次
话控性
功能性不能直接评估，也不能只用一种方法加以描述。必须分别评估每一种子特性。功能性的某些子特性可以量化，以绝对值或相对值表示，其他一些子特性则只能利用一些量化参数以定性的方式加以描述。事实上起决定性作用的恰恰是这些子特性。在评估一个系统的功能性时，还必须考虑支持子特性的那些必要设备的可用性。4.3覆盖范围
覆盖范围取决于下列因素：
一系统提供各种功能的范围，每一种功能的类型、执行频率、数据容量等都是各不相同的；一由系统的结构所决定的各种功能合作完成规定任务的方式；每一种功能的可复现次数，这是由系统模块提供这些功能的方式以及这些功能在模块中的分配状况所决定的。
确定每一种功能并将这些功能组合起来执行任务的方式会造成各种功能之间相互牵制。在共享系统资源的情况下，还会使同时使用各种独立的功能受到限制。根据系统使命要求完成任务的总量，系统的覆盖范围可以量化为覆盖系数。如有可能，应分别表示出每一项任务的覆盖系数。
4.4配置性
配置性取决于系统的结构以及选择、确定、安排和组合各种模块，集成各种功能完成工业过程测量和控制任务的便利程度。
实际配置一个系统需要对系统的结构、模块的性能和模块的边界有深入的了解。如果有配置工具，则可以降低掌握这些知识的要求。系统的任何一个层次都可以采用配置工具。支持这些工具的方法如图3所示。配前方送
：炽控理摄社
尽就连装就
设定所培片
改定开关
拖入陷版
摘入法
图3配置方法
设定影举
齿择方
缩程序
插入转州模缺
下撕程子
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配置工具是系统的组成部分，如果系统规范文件对配置工具有详细说明，可看作为“支持功能”。某些配置操作能否被允许，这取决于系统的工作状态(“在线”、“离线”等）。有些操作可能需要在系统不工作时进行。
还应引起重视的是，改变配置会造成系统的性能发生意想不到的变化。配置性无法以数字表示，而只能通过详细描述配置操作和配置工具、说明其穿和技能及所需的时间，从性质上加以描述。
4.5适应性
4.5.1概述
系统的适应性取决于扩展、延伸和增强系统的方式。只要能增、减、改变和（或)重组系统模块，就存在适应性。系统的适应性不能仅以一种尺度来表示。4.5.2可调节性（scaleability）系统可以设计得能够通过诸如增、减系统模块的方式调节其规模。通过分析系统的结构、通信功能和共享资源就可以对系统的可调节程度做出评估。可调节性可以用包含部分量化参数的定性描述来表示。4.5.3可变性（variability）
系统可以设计得能够改变可执行任务的范围。通过分析系统的结构、模块化程度、模块间接口的定义以及每一个模块所提供功能的数量和范围，就能对系统的可变性做出评估。可变性可以用包含部分量化参数的定性描述来表示。4.5.4可增强性（enhanceability）系统可以设计得能够使某些系统性能得到增强。通过分析系统的结构和性能值可变模块的范围，就能对可增强性做出评估。部分实例如下所示：
一具有较大主存储器的模块，由于减少了数据传输，因而能缩短响应时间；一为提高计算值的精确度而允许增加数学运算过程重复次数的模块；一使用具有良好的抗电噪声能力的输入输出卡，以提高系统的安全性；或增强系统在爆炸性场所的适用性。
改善这些性能的潜力可超出系统要求文件提出的要求。可增强性可以用包含部分量化参数的定性描述来表示。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的规定写明并列出需要由系统执行的全部任务以及功能性要求。
功能性评估是否有效，完全取决于对有关要求的说明是否详尽。特别要注意，应根据每一项具体任务以及系统总的使命，核对文件是否已指明并适当地估量所需的配置工具和对系统的进一步要求。附录A（提示的附录)列出了系统要求文件应提供的各类信息，以保证功能性特性的评估能正常进行。
6复查系统规范文件(SSD)
复查系统规范文件的目的是检查文件是否按GB/T18272.2规定的方法列出执行规定任务的系统功能。
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应特别注意检查文件是否提供下列内容：支持每一项功能的系统模块和元件（包括硬件和软件）；iiKAoNniKAca-
-这些模块和元件性能的定量和(或)定性数据，以及是否具备不同性能的模块和元件；一有关配置工具的详细情况，其使用方法及其对系统操作的制约影响；一成套操作系统中，由系统提供支持功能性特性分析的工具，例如：·列出全部内装程序、支持模块和元件的工具，·计算存储装置剩余容量的工具等；·统计分析系统资源利用率的工具等，·列出因系统变动而对其他任何系统特性产生副作用的工具。7评估程序
7.1概述
评估应按GB/T18272.2—2000中第7章规定的程序进行。应明确说明评估的目的，GB/T18272.1—2000中的4.1对此有详细说明。为保证功能性评估的正常进行，系统要求文件(SRD)和系统规范文件(SSD)提供的信息必须完整和准确。
无论评估进行到哪一阶段，若有信息丢失或信息不完整的情况发生，应就有关问题与系统要求文件和系统规范文件的编制者取得联系，以获取所需要的完整信息。7.2分析系统要求文件和系统规范文件7.2.1收集文献资料
开展功能性评估所需的信息必须按GB/T18272.2-2000中7.2的规定从系统要求文件和系统规范文件中摘录。
将系统要求文件所规定的要求与系统规范文件指明由系统提供的功能性合在一起相互对照，以定量和或)定性的语言汇编成下述准确、简明的说明：一系统的功能界面；
不符合要求的系统项目；
一提供执行规定任务及其他任务的功能；系统满足规定任务配置要求的方式各种功能在系统模块和元件中的分布情况，模块和元件的数量以及使用这些模块和元件完成规定任务的范围；
可供使用的全部知识以及覆盖范围、配置性和适应性特性的评估范围。7.2.2影响功能性的因素
不存在直接影响功能性特性的因素。但是，系统使命所限定的操作规程、人员培训以及文献手册和技术支援的不足等因素都可能使系统功能性的充分应用受到影响。7.2.3汇总收集到的信息
按上述要求收集的信息应以一定的形式汇总，以供设计评估程序使用。附录B(提示的附录)为信息汇总方法的实例。7.3设计评估计划
7.3.1分析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照7.2的规定从系统要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，列出所有功能、模块、元件以及为达到功能要求而提供的其他手段。4
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这个清单的每一项都是潜在的评估项目。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达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删减：一任务对于使命的重要性；
一基于以往经验基础上的置信度水平，这可以是建立在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；新系统的成熟程度，投入使用的参照系统的数量，装置，接口、操作系统和编程语言的标准化程度。有关标准可以是国际标准、国家标准，也可以是专有标准。7.3.3评估工作
在按7.3.2要求筛选压缩后的清单的每一个项目上增加下列内容，就可得到一份评估工作清单：要求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；一其他特性试验可能产生的永久性影响对评估计划的制约；一选出的分析试验人员；
分析和试验所需的工具和设施；一每项分析和试验的预计成本和时间；各个评估项目的优先等级。
根据7.3.1和7.3.2确定的原则，可能需要考虑若干种相互补充的评定技术。利用“评估项目”清单，结合评估其他特性的类似清单，就可以形成一个总的系统评估大纲。7.4评估大纲
最终的评估大纲至少应规定和（或）列出下列要点：-7.1所述的评估目的；
-7.3.2所述需要考虑的原则；
一要求达到的置信度水平；
评估计划，要考虑到试验可能产生的永久性影响。8评定技术
8.1概述
必须选用可以将评定结果与系统要求文件的要求做定性和(或)定量比较的评定技术。可以选择只需根据系统文件进行分析的评定技术，也可选择需要接触实际系统以实验为依据的评定技术。
本标准推荐了几种评定技术，当然也可以采用其他评定技术，但不管采用何种技术，评估报告都应提供有关这种技术的参考文件。系统的功能性，若因各种条件的限制而无法启动或使用，应视为并不存在，并应在报告中如实说明。本标准建议采用8.2、8.3和8.4提供的技术来评估功能性。8.2覆盖范围
执行系统功能所需模块和元件的数量和范围是由系统规范文件根据系统要求文件规定的任务提出的。通过分析模块和元件的数量和范围，就能对覆盖范围做出评价。首先利用核对清单确定各种功能是否全部存在，可以使分析进行得更为便利。为达到要求的置信度水平，分析时应结合对系统规范文件推荐的模块和元件样品进行实际试验，来5
验证是否能执行指定的任务。，GB/T18272.3—2000
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按第9章的规定将分析结果列入报告，附上列出各项任务及支持功能的清单或矩阵表，并明确说明不具备的功能和(或)存在的不足之处。8.3配置性
在评定配置性时，应列出在规定的条件下设定、改变或增加一种系统功能以执行某项任务而需要采取的措施及所需的时间，例如：有关人员的专门知识和技能，
一使用的工具，可以由系统提供，也可以由系统规范文件规定；一允许进行配置操作的系统状态（在线、离线等）。为达到要求的置信度水平，此项分析应与实际试验相结合。分析结果应按第9章的规定列入报告，并附上清单或矩阵表。若存在不足之处，应明确说明。8.4适应性
适应性的评定方法是分析系统适应其他要求的方式。分析的方法是：
一列出在执行使命任务所需功能的正常性能不受影响的前提下，系统可以扩充的复用功能的最大数量，
一列出在执行使命任务所需功能的正常性能不受影响的前提下，系统可以扩充的不同功能的数量
列出可供系统选用，能使系统的性能、可信性、可操作性和安全性特性得到增强，同时又不会使执行使命任务所需功能的正常性能受到影响的各种模块和元件。此项分析应与实际试验相结合，以达到要求的置信度水平分析结果应按第9章的规定列入报告，并附上清单或矩阵表。若存在不足之处，应明确说明。评估的实施与评估报告
评估的实施与评估报告的编写方法应按GB/T18272.1--2000的5.5和5.6的规定执行。评估报告还需写明下列要点：
一评估计划及必要的变更；
从系统要求文件和系统规范文件中摘录的有关功能性数据的对照资料，包括以后要做的修改；一对系统、系统的物理和功能结构、支持模块、元件和组件以及相互关系的分析；进行的试验：
·有关试验的说明和选择试验项目的依据；·试验所采用的试验条件的性质和等级，·建议做进一步分析和(或)试验的评估项目清单。6
覆盖范围
配置性
适应性
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附录A
(提示的附录）
系统要求文件提供资料清单
数据、插图等
目前或今后的任务，由以下各项内容支持：过程控制和测量示意图；
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；
任务对于使命的重要性，
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；危险区域分类图。
要求达到的配置水平，例如：
固定配置，
可在限定条件下配置（如锁定等）；可任意编程。
允许和（或）要求配置的操作环境。预计使命今后要扩充的内容：
复制任务；
一组新的任务、测量、输出等，附加或扩展显示或报告。
逐步或“立即”实现项目
预计今后要改进的特性要求：
更高的可靠性；
更高的性能（更快，精确度更高）；更好的操作性（使用触摸屏等）。附录B
（提示的附录）
系统要求文件、系统规范文件和比较资料汇编的分析实例本附录引用的实例是炉窑控制用的“主从控制系统”B1任务示意图
设定点（1,2)
被（M
被制位（MV3)
CB1和CB2是控制块的PID参数。
山冶 (O2, ,)
B2任务的说明
B2.1控制和(或)运算算法
GB/T18272.3—2000
温度控制：oV1=函数[MV1,SP1,CB1(参数PID)]iiKAoNhiKAca-
燃油/燃气控制：OV2=函数L函数(MV2,MV3)SP2/OV1，CB2(参数PID)）燃油/燃气通过量：OV3=函数[MV2,MV3=常数[SQRT（MV2*MV3)]温度报警：oV4=1：MV1<℃
B2.2重要性
对于使命来说，任务是最重要的。B2.3系统的界面
系统必须包含完成所述任务所需要的所有模块和元件。控制元件（控制阀）和传感器不包括在内。B3输入特性
被测值1：
被测值2：
被测值3：
设定值1：
设定值2：
输出特性
输出值1：
输出值2：
测量：温度
类型：热电偶
特性:J型铁/铜一镍
标准：GB/T16839.1—1997
工程单位：℃
测量：差压
类型：4~20mA，本质安全
电源：系统供电
特性：线性
标准：
工程单位：
测量：压力
类型：4~20mA，本质安全
电源：系统供电
特性：线性
标准：
工程单位：Pa
显示：与MV1相同
工程单位：℃
显示：与OV3相同
工程单位：t/h
状态：系统内部设定点SP2
类型：与OV3相同
电源：
特性：与OV3相同
动作：反向
工程单位：
状态：输出至阀门定位器
类型：420mA，本质安全
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