Как сделать функциональную схему

Что такое функциональная схема

Функциональная схема предназначена для разъяснения процессов, происходящих в отдельных функциональных цепях изделия или изделии в целом. Для сложного изделия разрабатывается несколько функциональных схем, поясняющих происходящие процессы при различных предусмотренных режимах работы. Количество функциональных схем, разрабатываемых на изделие, степень их детализации и объем помещаемых сведений определяется разработчиком с учетом особенностей изделия.

На схеме изображают функциональные части изделия (элементы, устройства, функциональные группы) и связи межу ними. Графическое построение схемы должно наглядно отражать последовательность функциональных процессов, происходящих в изделии. Действительное расположение в изделии элементов и устройств может не учитываться.

Функциональные части и связи между ними изображают в виде условных графических обозначений, установленных в соответствующих стандартах на условные графические обозначения этих групп и элементов. В этом случае действуют правила выполнения принципиальных схем. Отдельные функциональные части на схеме допускается изображать в виде прямоугольников. В этом случае эти части схемы следует выполнять по правилам структурных схем.

По функциональной схеме указывают:

– для функциональных групп – обозначение, присвоенное ей на принципиальной схеме, или наименование (если функциональная группа изображена в виде условного графического обозначения, то ее наименование не указывают),

– для каждого устройства и элемента, изображенного условными графическими обозначениями – буквенно-цифровое позиционное обозначение, присвоенное на принципиальной схеме, его тип,

– для каждого устройства, изображенного прямоугольником – позиционное обозначение, присвоенное ему на принципиальной схеме, его наименование и тип или обозначение документа, на основании которого это устройство применено. Обозначение документа указывают и для устройства, изображенного в виде условного графического обозначения. Наименования, типы и обозначения функциональных частей, изображенных прямоугольниками, рекомендуется вписывать внутрь прямоугольников. Сокращенные или условные наименования должны быть пояснены на поле схемы.

На функциональной схеме указывают технические характеристики функциональных частей, параметры в характерных точках, поясняющие надписи и др. При необходимости на схеме обозначают электрические цепи по ГОСТ 2.709-72.

Если в состав изделия входят элементы разных видов, то рекомендуется разрабатывать несколько схем соответствующих видов одного типа или одну комбинированную схему, содержащую элементы и связи разных видов.

На функциональной схеме электромагнитного расходомера (рис. 1) по сравнению с его структурной схемой (рис. 3) раскрыто содержание принципа измерения расхода жидкости, протекающей по трубопроводу. Остальные элементы схемы изображены в виде прямоугольников, как и на структурной схеме.

На схеме показано формирование электромагнитного поля с помощью электромагнитов (индукторов) L1 и L2, установленных на трубопроводе. Показан принцип установки датчиков В1 и В2, которые измеряют ЭДС, наводимую в токопроводящей жидкости, протекающей в трубопроводе, и пропорциональной скорости потока этой жидкости. Указана также необходимость заземления трубопровода.

Рис. 1. Функциональная схема электромагнитного расходометра

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.

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.

Источники:

https://electricalschool.info/main/electroshemy/849-chto-takoe-funkcionalnaja-skhema.html
https://electric-220.ru/news/chto_takoe_funkcionalnaja_skhema/2018-04-17-1494
https://www.syl.ru/article/223127/new_funktsionalnaya-shema-avtomatizatsii-strukturnaya-i-funktsionalnaya-shema