某管道仿真系统控制模块设计说明书(22页)

1、茉也匕日期V XX管道仿真系统控制模块概要设计说明书作者：曲斌完成日期：2007617 签收人：签收日期：修改情况记录：版本号修改批准人修改人安装日期签收人 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1引言 1 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 编写目的 1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 范围 1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 定义 1 HYPERLINK l bookmar

2、k12 o Current Document 参考资料 3 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 2总体设计 3 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 需求规定 3 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 运行环境 4 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 基本设计概念和处理流程 4 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 系统状态图 8 HYPERLINK l book

3、mark38 o Current Document 数据字典 8 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 尚未解决的问题 11 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 3面向对象分析和接口设计 11 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 控制引擎类的划分 11 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 控制引擎模块脚本 13 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 脚本的事件跟

4、踪图 15 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 外部接口 164用例设计： 17 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 基本功能概述 17 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 用例概述 18 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 5其它说明 19 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 6系统出错处理设计 19引言编写目的随着计算机技术的不断发展，通过计算机仿真模拟

5、工业加工、制造、装配过程已经成为一门主流的技术。对于具有 复杂的过程工艺的管道系统，建立虚拟管道系统仿真管道的 搭建安全性和工艺过程的合理性对于实际生产有着十分重要 的帮助。基于此目的，我们将设计一个管道仿真系统来实现 管道仿真。这里我们仅讨论它的一个子模块一一控制引擎模块的分析和设计。范围说明：软件系统名称： XX 管道仿真系统控制引擎模块本项目由XXX 提出，开发者系 XXX ，用户为石油、 化工、过程控制领域企业设计部门的相关技术人员 。1.3 定义) 用例 ( UseCase ) 用例是面向对象分析中，采用 UML 进行系统需求分析的一个叙述性文档，用来描述一个参与者(一个外部的主动者

6、)使用系统完成某个过程 时的事件发生顺序。) 用例图( Use Case Diagram : 显示了系统的一组用例、 用例的参与 者以及用例和参与者之间的关系。时序图（ Sequenee Diagram : 展示出对象之间的交互顺序，这些交互是指在场景或用例的事件流中发生的状态图（ State Diagram : 显示事件对状态的改变关系 的图，通常 状态图用来描绘一类对象的行为。命令操作语言：系统定义的具有规范的语法结构的语言，作为模型控制的外部接口供用户调用。剧本编辑模版：提供一个命令输入、编辑环境，用户通过该环境输入命令操作语言。剧本保存：将用户输入剧本的命令操作保存成不同格式的文件，以

7、便在以后仿真的过程中调用。剧本文件载入：通过剧本模版加载之前写好的命令操作文件。剧本编译：将用户输入的剧本控制命令编译成对用户搭建的模型系统内各个对象的动作和状态的控制。编译检查：检查之前输入的命令操作语言是否符合语法规范，并根据对错给出相应的提示。命令行操作器：简化了的剧本编辑器，不需载入剧本文件，一次只能输入一个命令对单独的模型对象进行 动作和状态的控制。中断优先级：在控制仿真过程中对各个控制指令的控制级别的限制，级别高的指令可以中断低级别的指令。1.4 参考资料1 软件工程导论（第四版张海藩编著清华大学出版社） 软件工程（高级）郑人杰 主编 清华大学出版社）需求工程 （英） Ian So

8、mmerville Pete Sawyer 著 赵文耘 叶恩 等译 机械工业出版社） 面向对象软件工程 Timothy C. Lethbridge RobertLaganiere 著 张洪光 温遇华 徐巧丽 译机械工业出版社） SPS Manual.pdf sps 管道仿真系统帮助文档1 ）国家标准-软件开发规范） 软 件工程教案（ 放飞网 ） 软 件工程思想2 总体设计需求规定本模块的输入部分是用户编辑的命令信息，输出为对整个系统仿真各个模块的对象的控制操作。即用户根据规范的 表述方式（可以是系统自定义的语言体系）向系统输入逻辑 控制信息，系统接收信息后将控制信息提供给信息处理单元 , 产生

9、控制模型变量动作和状态的信息，供给预处理、计算等模块，控制仿真对象，完成对整个仿真过程的控制。运行环境a.硬件的限制：CPU: AMD或INTEL 64位CPU,内存：2GB,显卡：NVIDIA 7300以上。b.软件环境： Windows 98/Windows 2000 /Windows XP+ MSSQL 2000基本设计概念和处理流程该模块是管道仿真系统的重要部分，一典型的管道仿真系统其功能应当包括管道仿真模型编辑，管道系统建立，仿真计算方式初始化、计算仿真结果，显示参数等等。控制仿真模块作为整个系统的仿真引擎，通过用片操作对已建立的 仿真模型系统进行仿真计算统一调度， 使用尸实时的交互

10、的 控制已建立的仿真模型系统。该模块贯穿于整个 仿真系统中， 是整个系统的核心。图一描述整个管道仿真系统的系统 结构 以及控制引擎模块在管道仿真系统中的对其他模块的控制作方案库用户模型编辑器实体环境（组件库）（资源库）控制仿真引擎仿真调度器仿真编译器数据记录器-*剧本编辑功能”*剧本解释执行*仿真调度控制*仿真数据记 录预处理计 .算模块顶处理 结果数据库仿真结果数据-库仿真f模块图形绘制模块图形数据库图1软件系统体系结构针对仿真引擎模块，它的体系结构应当如下所示图2控耦弱擎照藕麴僧勾图控制引擎模块基本系统模型和功能级数据流图分别如图 3、图4所示：短处季桓坨房户交互拄靶施。/1L)K jkj

11、j IIHrm,m听了.!fv市i i 上士q - i a1J 力轴代砒Jiil* rJ m计更惬块55黑显小嗖块图3控制引擎基本系统模型用户预处理模块计算模块结果显示模块用户中吉聿三三-J语法心杳Z1存储图4控制引擎模块的功能级数据流图2.4系统状态图用户返回用户处理返回用户处理输入信息输入信息载入do/从加载文件编辑do/从命令行输入do/从剧本编译模版输入f保存、点击 do将命令信息保存成相按索成相应度费件，命令信息命令信息编译do选择预处理计算边界编译do利用图形数据库译制成可用图形信息do用模型库译制成可用模型信息异常错误do中断编译编译后的命令信息显示do利用图形数据库译制成可用图

12、形信息V图5控制引擎模块的状态图2.5数据字典流体属性: 流体属性 二 各种流体的基本属性 +流体密度 +流体的 粘性指数 +压力系数 +温度系数 +蒸汽压力 +气体组成或比重 +密闭输送条件各种流体的基本属性 二字母+十进制4 数字 4流体密度二十进制4 数字 4流体的粘性指数压力系数 二十进制8 数字 10温度系数二十进制5 数字 5蒸汽压力二十进制4 数字 4字母二A ”“十进制数字=09”边界条件：边界条件 二压力和流量的设定值+恒速流入/ 流出 +恒压流入/流出 +所有供给和输出的控制压力和流量的设定值二十进制4 数字 4恒速流入/流出二十进制4 数字 4恒压流入/流出二十进制10

13、数字 10所有供给和输出的控制 二 字母字母 =A十进制数字=09”操作数据：操作数据 二 正常开启或关闭的程序 +紧急情况操作程序+对管道和设备的强制操作正常开启或关闭的程序 二 字母紧急情况操作程序 二 字母对管道和设备的强制操作二 字母字母=A Z”图表：图表 二 稳态细节图表+传输管道相关图稳态细节图表二 图表传输管道相关图 二 图表单位：单位 =所有数据的度量单位所有数据的度量单位 二 字母&符号字母二A Z”符号 =各种单位符号2.6 尚未解决的问题在系统的整个控制过程中需要统一的语法规范约束用户的输入命令，语法的规定是一个系统的工程，这个部分需要进一步的讨论；另 外将用户提供的输

14、入信息编译成其它模块接口能够接受信息的编译开 发环境核心需要借用外部环境。3 面向对象分析和接口设计控制引擎类的划分从面向对象的角度分析整个控制引擎大体可以概括如下的类和对象：剧本编辑模版试图类，剧本编辑模版文档类，剧本编辑模版应用编辑类，命令行操作对话框类，控制指令集类，剧 本编译环境类，管道相关模型集类（该类为其它模块创建但 需要载本引擎模块中使用），INPRE文件类，INTRAN文件 类,INGRAF文件类计算结果摘入装捌处理樽图6控制引擎模块的类图图7控制引擎对象模型中的属性控制引擎模块脚本下面的两个表分别列出了本控制引擎模块在正常和非正常情况下的脚本。该脚本都是以事件为序列描述的。表

15、1系统正常情况下的脚本控制模块开启剧本编辑模版；用片在模版上编辑控制指控制模块提示用尸保存编辑信息；用尸根据仿真阶段（初始化阶段、计算阶段、输出显示阶段）选择保存文件的格式。控制模块检控制模块载入保存的文件信息；用片选择编译剧本信息。查用尸输入的文件指令是否符合语法规范，符合规范时提示用尸该剧本可以进行控制操作。控制模块在用片点击“确定”按钮时执行控制指令，控制之前用尸建立的模型系统的动作及状态。控制模块命令行操作器提供实时控制机制；在仿真运行 过程中，用尸 在不载入剧本文件的情况下可以从命令行 操作器中宜接输入控制语句控制用尸建立的模型系统的 动作及状态。控制模块在仿真过程中一宜处于开启待命

16、状态，只要用尸执行命令操作检查完毕。控制模块在仿提示用控制 指令有效，执行仿真控制。表2系统异常脚本控制模块开启剧本编辑模版；用片在模版上编辑控制指令。控制模块提示用尸保存编辑信息；用尸根据仿真阶段（初始化阶段、计算阶段、输出显示阶段）选择保存文件的格式。控制模块载入保存的文件信息；用片选择编译剧本信息。控制模块检查用尸输入的命令不符合语法规范，系统停止编译。控制模块提示用尸错误信息的位置和错误种类，用片更改输入命令后，重新编译，编译器检查宜到符合语法输入，提示用六输入符合语法，编译通过。控制模块命令行操作器提供用尸停止中断仿真命令；用片输入中断伤真仿真命令。控制模块提示用片是否中断仿真，用片

17、需要更改模型数据，选择“确定”按钮停止仿真。脚本的事件跟踪图tfiiTu ? iin州工| _LTh二MI 啊 rt、km臼H旅的远社MtM图8控制引擎模块事件跟踪图外部接口系统对象模型为本控制引擎提供外部接口函数，本模块 的控制命令在编译完成后，调用模型对象的接口函数，用户 输入的控制命令仅仅是为这些接口函数提供参数和外部调 用。4 用例设计 :基本功能概述用户通过控制仿真模块控制整个系统的计算参数和方式的初始化，对计算过程进行实时控制，同时根据 需要选择合适的种类和方式显示计算结果。用户通过控制引擎提供的剧本编辑模版写入控制命令信息，并保存成固定格式的文件。在初始化控制参 数时根据预处理、

18、计算、图形输出等仿真的不同阶段选择相应格式的文件载入，通过文件上的控制命令语句控制仿真计算。控制模块的编译模块能够将用户输入的符合语法规定的剧本信息自动的转化为系统识别的控制命令， 控 制已经建立的模型的时序动作，完成整个仿真。控制模块提供优先级中断，可以在任意时刻中断仿真，方便用户及时更改错误。控制仿真模块控制仿真引擎用例图图9软件系统体系结构用例概述用例控制管道系统计算仿真初始化、工艺过程和输出结果角色工程师分析员概述当系统建立管道模型系统时完，本用例开始。本用例完成工作，在控制编辑模版内编辑模型控制信息,针对不同外部对象（初始化对象、计算对象、输出显示 对象）载入不 同类型的文件加载编辑信息，然后将编辑的控制指令信息编译成模型对象的动作状态信息。当信息传递到外部对象是，本用例结束。前提需通过模型编辑模块建立好完整地模型信息才田述（场用户在建立完成模型系统后，开启编辑模版窗口载入相应的文;）件到窗口编辑模版中，或者用户直接从命令行操作对话框中输入指令。编译通过后执行控制。结果观察到模型对象的动作，改变了计算模型的边界条件。WF控制造成模型系统执行错误工艺安全例外没有访问权限相关用例H5其它说明本控制引擎模块仅为管道