ModelsandTerminology,卡称屮的ANS1（AmericanNationalStandardsInstitule）圧类E3国家标准学会,ISA是箱（InlciiulionalSocietyofAutoinalion）凶际口动化协'会■>第祁分通常简称为S88.01,它的第•版任1995年发布，经过修订现在的最新版为ANSl/ISA-g8.00.01-2010^cS88中的第一•部分到第四部分与批量拎制率切相关.并丿泛应用于实际I和.II前SM的第11祁分正在起辛中，还未正武发布。
ISA-88提出的一个重要概念就足;配方与设备分离的控制策略」H在S88.0I中捉出了三个垂要的模型：
过程模型、物理模世、用P?
控制模型.在过程橈型中，把量过程被分为四个层次：
过程（Process）、过祠阶攻（ProcessMage）、11F；操fl（PrecessOperation）、过程动fl.（ProccsbAction）c物理模型则描述了批量过程中可用的物理设备，定义了ItL呈生产系统的体系结构，它是以设冬分层的形式来描述的，在结构层次中，低一级设备的爼合形成痛-级设备.恸理模型共分七尽公司（Enterprise）、I）（Site）.区域（Area）、
元（ProcessCell）、设备小Jt（Unii）、设备模块（EquipmentModule）、控制模块（ControlModule）。
thS88中li耍考虑低卩耳层：
过程单•元（ProcessCell）、设备单元（Unit）、设备模坎（EquipmentModule）,控制模块（ControlModule）-程序拎制模規是山程序的冬元素纟H成的戻次结构，它们实现一个完.移过柞（对应于前血过柑模型所作定义）所要求的任务.
在程序控制検空中.程序枝分为四个层次：
程序（Procedure）.设备单元程甲（UnilProcedure）.操11（Operation）,阶段（Phase）•
ISA是国际FI动化协会的简称，是灸国国家标准协会推舊的标准化发展组织。
ISA88是ISA全部标准中的-部分»1SA88.0IISADS「集的-部分。
SP88是指ISA的工作成员组，负责制定和发布ISA-88标准。
2.2程序控制和设备控制的划分
木节介紹［SA标准的城巫耳的概念.即程序揑制和设备控制,以及这两打足如何划分的.卜图是泮孜人学定义的•个的业模怙是对挖制结构的个说明,该图从企业资源管理层刘制造执行层•闵卍怡JL丿层，工丿层往卜M延伸到的设备和兀件。
K2.1张滾大学定义的商比棧左
Figure2・】.PurdueBusinessMoctel:
ComrolHierarchy
祚序拎制和进备捋制的划分通常就是第层和第山的划分.FM：
控制通常发生在第:
丛设备控制和粥能仪左的控制发生庄第-％利第（）以ISA&.0I中给出了用*拎制和设备控制的足义以&如何划分•
2.31SA-88模型和术语
ISA・88屮给;I；了：
个关址的模陆即:
过程模妙物理模艰和棵序模型■井给出了相应的术语的定义以便自动化控制商约理解.耳主要概念是：
把设备的控制和生产的过程相分离，这就供得：
俊用柑同的设备，执行小同的过植1],生产＞1、同的产諾成为可能C
2.3.1过程模型定义
过程模型是焉如何生产岀产品，这个模型是通立「生产线己经仪器仪农的控制的。
配方饯理是讨程模型中彊关锦的因素・
在过郴揆型中.如曲2.2所不.批适过杵被分为四个层次：
&2.2过報摸型Figure22Processmodemodel
1）过柠（Process）：
是指批量过甩，原料任设备中经过特定的加丨收序用4.产出竹限数虽的产晶，批试过程小是连纟贞.例如，悅料药生产就是一个过程。
2）过程阶段（ProcessStage）；过程是由一个或儿个有序的过梢介段纽成，过样阶段是相对独立的一种生产活动，通常能够使待加工物料按照一定顺序发工化学及物理变化。
比如，廉料约的生户过程分两个过程阶段：
G•个阶段足足混介阶段•山原料制成混合物；随后是反应阶段，由混合物反应得到原料药。
3）过用操作（ProcessOperation）：
过程阶段山个或几个有库的过桎操作纽成，它通常会使待加「•的物料在一起发牛化学及物吗!
变化•过种慄作是右:
实际的牛产中是相刘较大的加1•活动・比卸.混合阶段分为两个过鬼操作，混合——加料进行换持撚后尊丿川
热后使Z混合：
测试枚|F・一测试冶林是竹符合生产的要求，并送仃必要的调整。
4）过程动作（ProcessAction）：
过程撫作山一个或几个有序的过程动作俎成的.过程动作是批最过程中最基本的…种生产活动。
比如，混合是曲加料、加热、搅拌这一系列过程动作所完成的。
2.3.2物理模型定义
物用模蛰描述了批用:
过松中可用物理设釦定义了批畝生产系统fFj物理体系结松;•它晁亦ISA8R标冰叩以设冬分氏的电式來描述的・4：
如巾楼甲所定义的统构层次中,低•级设备的俎合亦…起形成髙…级设峯.
2.3.3程序模型定义
程序控制校型是山程序的各兀素组成的层次结构，它们实现一个完樂过程（对应FijyifiUW模巾所作定义〉所耍求的仃:
务。
2.4物理模型介绍
S88.01捉伏了•种広介模仪川*对物理设备进行紆构化的描述,彼称为物理模仪控制系统匸用师町以•这卜模型,对设备所勺诃能的功能进行編昭2]°征创建物理栈生后FM；模吃就能确疋卜来了.用序棋申中的程序用牆I'i按血过与设备Z河的接IIft制设备，用来完成歼种任务,例如制1S杲种产品。
尽管普渡大学的商业模型能够表述出制造丿商的分层结构，但是任他们折定义的斶业模型图中还是缺少一些细节的.我们还不能苴接利用该模舉为层2、层]、层0的设备编写控制程厚。
花因如此,1SA-88给出了一个物理模里的标准,如卜•图所示:
图2.3物理樑型
Figure2.2ThePhysicalModel
从怜中叮以fidu制适过程是分层丸成的.侮-层都有刘怕的物理设备。
物理模1」农期一个公司可以冇多个工丿，■个工丿可以有多个区域，面制ifi过程的完成,则足分耕和貝休的设备模块（EquipmentModules）和控制模以（ControlModules）I：
的.
2.4.1物理槟型术语
物理模31中的术语.安装从上針下的层级结构.给岀如下的祥细解私
1）公m）（Enterprise）：
是由一个或多个丁厂纽成.公司决定4：
产什么产品、在哪一*个具体的工厂生产产品以及产品生产的h仏o
2）工厂（Site）：
是由公司来划分的,协理、地理或逻辑上的某种分组，曲个或多个区域组成。
3）区域（Area）：
是由丄丿划分的，物理、地理或逻轲上的分纽，例如原料药的生产牟间・
以上三个层次的划分通常更多取决丁裔业或组织的考虎，而•技术杯准•实际如何界宣这二者并不兄批帚控制的主要丙素，所以这三层不布批鼠坨制标砂的范审内，给川定义时之所以包含它们只是为r说明物艸蟆住与企业z阿的层级关糸.
4）过程单兀（ProcessCell）：
一组设涪玳元的集合，它既包枯用于批3：
生产操作的设备，又包括用干仙助操作的设备。
一个过穆单元是仃垃备单元、设务模诀和控制模块
所殂或的。
过程单元是一个批次或右•多个批次要控制的直接对象.
5）设备单元（Unit）：
能够执行一个或多个丄;要处理活动的设备按块和（或）控制模块旳集合•设得单元是白动拎制的莊本对球，设备单•元Z闾是相刁独之的，例如进料仓、混今器、反应希等等.
6）设务模块（EquipmentModule）：
控制模块或其它设备模块的集合，讶以用来完成有隈的简笊操作——阶段，它包含了需要执行处理活动的所有必耍的处理设备，例如进料装聊、搅拌冷等等。
7）控制模块（ControlModule）：
•组传感器、执庁器、激励装限戏他控制模块或申夫的处理仗备，从控制/ft/JEXUN艺是一个单•观的可操作实体。
控制棣映吋以由兵他控刮怏块纽成。
例如：
模拟讹的输出,模拟量的输入，两位电磁阿,反问电机,P1D调2.4.2设备•益制的术语
ISA-88为「I动化制造系统定义J；.种15制类號：
从木挖制，协调拎制和Fi疔用制.
财控制是指建立和维护设备以AMfilW•个特定状态.这具中包括：
调节挖制，逮锹・監控.汗常处理和对币:
奴的厲故控制&■序控制，在批屋控制中的碁本控制和连绒过程控制冷•原则上是相同的，然砒E批疑控制中,化搖木控制功能之上还右必陆是耍求來孩收命令，并H这些命令连町以修改它。
基本控制足在没紂模块上执行的，它是用來监控设备模块的。
基本控制最庭水的功能就是监视或者状态初始化，有诙还耍冋时充成区两不。
星本控制仃时还要包括I办调逻输，例如：
温度过髙时扌J幵阀门同时开启泄流阀，此复介柠制策畔也属干此类，例如：
名侑拎制，植型拎制和人T偕能捽制。
协说控制是指：
修改程序控制的扶行，初始化设备。
在本质上协调捽制存•时闾匕是可变的•它包括:
监视设备的町用性和容址为设备分配批星,忡裁分配的请求，协调公人资源，选择可以被执彳「的杆必阶段等.协调控制主要址4过軒单元的级别中采用.很少4控制级别屮使用。
程庁控制足批虽生产过程股n典型的祁分，它浮理曲向讼备的动作使莫按照规定的赖庁而发化以便去执彳j个佃向过程的任务，
2.4.3过程单元的分类
过程单元按磴物a结构吋以分为三种:
1串联路径妇图听示；是可以串联在一起的设爲，找量生产的产品顺序通过这组设备：
帝联路径这种结构可以是一个单个设备例如:
一个反临擀.存反应器内顺序的执
行多个单兀操作。
15）2.4串联班径
Figure2.4.Single-PathStructure
2并联路径如图所示.它是山务个串联给构并行组成的•它们之创没有产品传递.几个批量的产品可以同时进行加工，可以是同一种产閉,也可以是不同产品。
即便在一个并联结构屮的设条尬尤在物郎1:
01似的.饥址它们很M能«本価上星不同的。
*12.3斤联略從
Figure2・5・MultiplePathStructure
3网绍路径如图听它可以包含固定的州栓，也可以包含变化的路栓.当垢栓足固定的，同样的说备单元以同样的顺序吨用：
、*'|路用杲可变的恃况下，在这-哦啟开始时候町以决定使用筠顺序•此时.路径的柔性的"
a2.6闷络％径
Figure2.6.NelworkStruuiure
2.5程序模型
Fi!
Jr；申Hi述了个力以次的模空,'定义和过FMj矢的物刖K割来执行任务的（£力，以及如何逊过M匕模生的设讣UMHl动化控；1；仁简吉Z・FM：
模利就足如何他川物理校型"淌述的设紀I.产川产心
为ftWAi何拧制制址过程屮沙及的物理设备，ISA-88创建的程序模朋如卜•圏所不。
卜阁显小门I时”出秒I产过郴的広次走糸,
ProcessCM
Procoduro
Unit
Procedure
Operation
Phase
图2.7和序複型
Figure2.7TheProceduralModel
ISA-88将租序槟空与图2.3所示的物理模型结合生成了图2•&图2.8就是物理模型与程疗模型的结合。
值得注意的是，并不是所有的物耀模型中鬼到的元素都是必须的,右些是可以省略的。
a
QW
■
CoitmlHoeve
图2.8物理犊型与注序模也的结合
Figure2.RPhysicalandProceduralModekCombined
4分血式或柔H：
•的过程模型中，程斥拎制设备町以驻留/寸;、•制配方之外。
例如人k磧糸纟允，材料处理系统，以及汽依装配系统祁是这样。
将禅厅棋中和物卅模型分离的这种概念可以満足用八对控制系统兴活性的需求.
2.5.1程序模型术语
1）程序（Procedure）：
足配力的组成部分，穆序中具传规足了生广批广品必须执行的各科生产活动、操作顺序和相应的控制要求。
它足山设备单元程序的右疗傑合组成的.
2）设冬皿元稈序（UnitProcedure）：
是山一纽有洋損作所纽成、4设备单元中顺序执行的生产序列。
不论任何时，一个设备单元屮仅有一个操作是活功的，一个程序的多个设备单元程序可以在个同的设备单尤中丿卜行地执『例如制备基A混合物和制备添加剂混合物这两个设备单元程％就可以运行在不同的混介辭里。
3）操作（Operation）：
它是曲若于有孚阶段所组成的，能够使被切工的物料发化（通常是化学或物珅的）状态变化的最主宴细工顺序。
操作和操作之间的界逹，通常是存和用能够被安全挂起Z处。
4）I：
介段（Phase）：
程序控制模型咋最小的兀索，能捋左成向向过理的各种生产任务,比如加料、加热、搅拌旅个阶段的执行可以足向基本控制发出指令，也可以足向兄
一个阶段发出指令，戎若采集数抵.
一个阶段还可以进一步分成更小的祁分。
i个阶段可以执行一个或多个岳令或者•执行以下动作：
使能或禁止庭木控曲中的状念，赋值；设庚、淸除、改变报警的限值；'&避利改变控制器中的常址，改变控制器的运行状恳，改变第法；监控气体的帑度，温度.流量，以及根据流虽计算出的气体体枳.
2.5.2程序控制模弍
Yr1SA-88中，模式的定义如门噸序功能在何时转换,以什么方式执行；如何进行手/自动的切换.实体设条和梓序兀素部存在桌冲栈式.卜圉中的松代就是ISA-RR根•iw批駅揑剑的特点定义的。
设备实体的过程行为是协洞密制盒•买体设备的结合来定义的。
任ISA-88中対程序元素给出了三种模代：
自动，半自动和于动；为设备实体给出了两种枝儿H妙和F动.•一个控制模块可以右FJ动和手动時种状匕然血对聯个中元KlJ.i^nl以处鬥订1劝模式的。
F&就描if7ISA-88q啲稈序蛇制模兀。
表2.1桂牛控利梶入
fable2.1Pioveduialcutituluivdcs
控制模式
行为
命令
“动（卩防）
连续不晰的执疔某个料序只有岀现中断IW况卜才会跳出该程序的执行
操作3可以材停这个辺伴.
但是不能强制转换到具他
的模式
”动（肚木控制）
设备实体按照控制尊法执
行规定的动作
操作员不能丁动操作设备
实体
半竹动｛仅程序）
在达到某神条件的•^况卜手动给出转换的命兮进行模式的凶变
操作员川以哲停进程•操作员不Si接燥作•不强制转换
乎动（程序〉
程序元素的执行顺序是由操作员指定的
操作51可以暫停进程可以强制转换模式
手动（肚本控制）
设备实体不是由控制逻辑操作的而是手工换住的
设备实体足手:
r按作的
2.53程序状态和命令
本小节介绍1SA-88中规定的状态和命令。
衣2-2给出了1S/V88対状态的解爪
表2.2伙态
Table2.2State
状态
描述
空闲
程序元素等待启动命令，随后将逊入运行状态，
运行
5E常操作。
完成
亚常操作已经完成°程序元素等待巫启动命令。
将转到空闲状态
暂停
桎序兀索或实体设备得到暂停指令•」上在运彳J的理序M索在合理的位讶停止•一旦停卜来，13动将状态转换到已暂停。
已暂停
IF在运行的程序元素在合理的位胃停下来，状态就转换到已窗停。
重启动的命令会让程序元索逬入运行状态.
保持
程序元索习到保持命令并执行保持程序元素屮的逻辑。
如來没冇这部分的程序元索.直接进入已保持状态。
已保持
完成保持逻轉中的程序后进入的L1知决态•在需婪氏时间的停山时才会进入这种状态•程序兀农和设条实体都邹待从新J1•始ill*T的命A
在保持状态卜程庁兀索获得巫丿n动谕令后进入这种状态。
儿时执彳］匝麻动逻辑以便进入运行状态。
如果没有重启动逻辑,则和接进入运行状态。
ffjk
程序无索得到停止命令执行停止逻辑，使控制停下来。
如采没冇停止逻辑，肖接进入已停止状态。
已停止
尢成停止逻卅或看等待巫启命令。
它的卜一个状态足空阻。
程序尤素紂到枚弃后令执行放弃逻慟。
己放弃
完成放弃逻辑麻的状态，等待車启动命令，而石进入空闲状态。
表2・3给出了ISA-88对命令的解释。
A2.3令令
labie2.3Command
命令
描述
启动
启动命令便樓序元索丿卜始执行.仅当程序更干空闲状念才能便用启动命令9
停止
使程序元素执行停止逻無，仅晋科序处于运行，暂停，已暂停，保拎，甬启动状态.
保持
使程序元素执行保持逻辑,仅在和序处于运存,皙停,已哲停，重启动状念•
重启动
使程序元素执行1U；动邃辑,井将程序转到运行状态。
仅在程序处于保持状念时执行.
放弃
使程序元素执行放弁逻辑,这个命令不能在空闲，完成，放弃和已放弃状态执行.
衿,
这个命令他状态转到空俯状态，对以金庄应，L1放弁和U停II：
状态中转换。
这个命令使按嗽学执彳丁的程岸暂停，直到重川动命令发出后继续执彷.仪兀运行状态卜仃效。
觅新开始
用花已暂停的程用I!
仅“1程序状态为己哲停时冇效.
254桜序状态模型和转换
有两种方式会发生转换•…•是.得到衣2巧屮的命令。
:
是.执厅了"在进tr的状态.如果逻辑-谊正常运行,程序的停止是无需命令干预的。
例如;程序执行了运行状念就会iF•常进入完成状态。
状态的转换要遊守模兀策
下•图显示了ISA.RR给出的程序控制廩型转撅矩阵。
图2.9状态砖换鉅阵
Figure2・9・ExampleStateTransitionMatrix
下图是ISA应给出的状态转换的例了。
此图是由图2・9矩阵所小的前三个状态（空闲，运行，完成）衍生的。
囚此，只有这三个状态相关联的部分是可见的.审言之，“完成状态（SkHcCumpIcte〉”Ret>el
2.10枚惑转按图
Figure2.）0.ExampleStaleTransitionDiagram
厶后而的章卩中将仃绍如何利用本拿莎给山的低念來定义过桿控制茨略
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