物流系统PLC软件的UML建模.doc

物流系统PLC软件的UML建模 　　摘要：作为大众所接受的标准建模语言，UML是一个支持模型化和软件系统开发的图形化语言，为软件开发的所有阶段提供模型化和可视化支持。本文探讨了物流系统PLC软件利用UML建模的可行性，并重点对PLC软件UML的绘制 进行了介绍分析 关键词：物流系统软件、UML、PLC、建模、构件设计 一、UML简介 Unified Modeling Language（UML），又称统一建模语言或标准建模语言，始于1997年一个OMG标准，它是一个支持模型化和软件系统开发的图形化语言，为软件开发的所有阶段提供模型化和可视化支持，包括由需求分析到规格、构造和配置。目前，UML是大众所接受的标准建模语言 二、PLC软件建模的必要性 1.软件质量标准要求 软件质量通用要求为：可维护性、可修改性、可测试性、可追踪性、可扩展性、可复用性、性能、安全性、可用性 随着大型PLC控制设备和工业4.0的到来，以及竞争的加剧，PLC软件标准化、模块化是发展的必由之路，但PLC软件建模的方法几乎为空白。工程师们的PLC项目设计思想无法有效表达，导致维护性、可修改性、可测试性、可追踪性、可扩展性、可复用性都很低 2.企业软件产品线 （1）简介 一个软件产品线（software product line，SPL）包含一组软件系统，这些系统之间有着部分相同的功能和部分可变的功能。软件产品线工程涉及这一组软件系统的需求、体系结构和构件实现，从中可以派生并配置出各种软件产品（即这组软件系统的成员） （2）自动化企业电控软件的核心任务 ①软件产品线（领域）工程（SPL）。开发产品线多视图模型来处理SPL中的多个视图。开发产品线软件多视图模型、产品线体系结构以及可复用构件，并将它们保存在产品线资产库中 ②软件应用工程。一个软件应用的多视图模型是从SPL多视图模型中派生出的一个独立的产品线成员。用户从产品线中挑选所需特征。如果给定一些特征，那么就能对产品线的模型和体系结构做出调整和剪裁，从而得到一个应用体系结构。该体系结构确定了用来派生及配置出可执行应用的那部分可复用构件 （3）软件产品线的演化过程模型（如图1） 三、PLC利用UML建模的可行性 1.对UML的简化，使其适用于PLC领域 由于大多数PLC无法实现继承、扩展等面向对象功能，所以PLC编程只能利用UML的部分功能，主要是吸收其先进的思想方法，现选出适用PLC的几种视图表达： ?构件体系图，描述接口、模块、层次、通讯 ?构件接口设计 ?状态转换图，描述控制模块的状态机 2.制图工具 手绘或使用微软MicrosoftVisio，其中专门有UML绘制功能，如图2。四、PLC软件UML的绘制 1.用例建模 （1）简介 用例图是指由参与者（Actor）、用例（Use Case）以及它们之间的关系构成的用于描述系统功能的静态视图。用例图（User Case）是被称为参与者的外部用户所能观察到的系统功能的模型图，呈现了一些参与者和一些用例，以及它们之间的关系，主要用于对系统、子系统或类的功能行为进行建模 （2）结构 参与者不是特指人，是指系统以外的，在使用系统或与系统交互中所扮演的角色。如图3表示 是对包括变量在内的一组动作序列的描述，系统执行这些动作，并产生传递特定参与者价值的可观察结果。用椭圆形表示 连线用来表示参与者和系统通过相互发送信号或消息进行交互的关联关系。如图4用箭头形状表示 如图5是某设备的功能用例图，面对用户、维护工程师、上位有不同的功能，以及功能间的关系，标记为包含应用的功能、标记为扩展的功能 2.构件体系图 （1）简介 构件在PLC里就是功能块或功能。根据用例，使用构件建立：分层、并发、分布式、复合，以及通过接口交互、实现模块间低耦合的软件体系 （2）名词解释 ?并发：构件非调用，而是同时在系统任务或中断中运行 ?分布式：构件可分别独立运行，通过接口来发布、接收消息 ?复合：构件系统中可以包含子系统，状态转换包括子状态 （3）构件分类 ①数据对象 一种软件对象，很多情况下是持久的，封装了信息并提供了对它所储存信息的访问 ②边界对象 连接外部环境并与之通信的软件对象。边界对象进一步分类如下： 互对象。与人类用户进行交互并通过接口连接到人类用户的软件对象 ?设备IO边界对象。从硬件输入/输出设备连接输入，或向硬件输入/输出设备输出的软件对象 ③控制对象 对对象的集合提供全局协调的软件对象。可以是协