8. Pipe 管道元素

8.1 元素定义

Pipe管道元素是用来描述现实生产运作系统中的连续流体的转运装置。它将连续流体的存贮设备（Tank元素）、处理设备（Processor元素）连结成化工、油气行业中的管网生产系统。一个管道有一个输入端、一个输出端，流体在管道中的输送是单向的，即从输入端流向输出端。在勾画管道几何形状时，用户在模型布局区域鼠标左键点击的第一个点即为管道的输入端，经过若干段管道路径的勾画，最后点击鼠标右键结束管道勾画时的点为管道的输出端。

虽然管道只有一个输入端和一个输出端，但通过使用流程规则，它可以一次性从多个输入源同时输入流体，也可以一次性向多个目的地同时输出流体。在模型的仿真运行过程中Pipe管道元素具有多个不同的形态：等待流体输入的空闲状态、输送状态、故障状态、维护状态、输出阻塞状态等等。

8.2 通用选项卡

在模型结构树上，鼠标双击Pipe管道元素节点，系统弹出Pipe元素属性对话框如下，缺省的状态下，系统首先展示出的是“通用”选项卡的属性界面。它有两个流程逻辑定义按钮和两个行为逻辑定义按钮。

  • 属性参数

如图，从左至右，Pipe管道元素“通用”选项卡中的属性参数有：初始流体、管道容量、管道额定流速。

【提示1】

点击“初始流体”下拉菜单，可选择仿真开始时刻Pipe元素中充满的流体。如不作选择，Pipe管道元素在仿真开始的初始时刻是空的。

  • fill_from 流程逻辑

“fill_from”按钮下附着的流程逻辑代码，描述了该Pipe元素中转运的连续流体来源逻辑。如前所述，“流程逻辑”定义的具体内容，就是由用户使用计算机程序代码(VBS语言)调用系统的“流程规则语句”代码构成。这里为定义Pipe元素的流体来源逻辑可使用多个“流程规则语句”语法如下：

  1. flow_from = array(location1, v1, location2, v2, location3, v3…)

这条规则语句的涵义就是从多个输入源输入流体到当前的Pipe管道元素中。这里的locationi就是流程模型中“Tank储罐元素”、“Pipe管道元素”、“Processor处理器”元素、“Fluid元素”节点的名称，代表的第i个输入源；vi即是从第i个输入源输入流体的速度。

【提示1】

 如果输入源是Fluid元素，则要求该Fluid是“Passive”类型流体元素。

【提示2】

 建模时用户可以使用该规则语句为Pipe元素设定多个如果输入源，在模型仿真运行时，系统会实时依次检测输入源列表中的各个元素可供输入的元素，如该元素可提供输入，从该元素获得输入量不超过vi，且累计总量不超过管道的额定流速。

  1. connect_with = array(location1, location2, location3…)

这条规则语句的涵义就是从多个输入源输入流体到当前的Pipe管道元素中。这里的locationi就是流程模型中“Tank储罐元素”、“Pipe管道元素”、“Processor处理器”元素、“Fluid元素”节点的名称，代表的第i个输入源。

【提示1】

 使用该规则语句为Pipe元素设定多个如果输入源，在模型仿真运行时，系统会实时依次检测输入源列表中的各个元素可供输入的元素，每找到一个，总是在累计总量不超过管道的额定流速的前提下，尽可能多的从该输入源获得输入量。

  • flow_to 流程逻辑

“flow_to”按钮下附着的流程逻辑代码，描述了该Pipe元素将管道内的流体运往下一个目的地输送逻辑。如前所述，“流程逻辑”定义的具体内容，就是由用户使用计算机程序代码(VBS语言)调用系统的“流程规则语句”代码构成。Pipe元素建立输送逻辑的“流程规则语句”语法如下：

  1. flow_to = array(location1, v1, location2, v2, location3, v3, …)

这条规则语句的涵义就是将管道内的流体向多个目的地输送。这里的locationi就是流程模型中“Tank储罐元素”、“Pipe管道元素”、“Processor处理器”元素、“ship”元素节点的名称，代表的第i个输出目的地；vi是向第i个目的地输送流体的速度。

  1. connect_with = array(location1, location2, location3…)

这条规则语句的涵义就是将管道内的流体向多个目的地输送。这里的locationi就是流程模型中“Tank储罐元素”、“Pipe管道元素”、“Processor处理器”元素、“ship”元素节点的名称，代表的第i个输出目的地。

【提示1】

系统在往下一个目的地输送物料时，是逐个进行处理的。建模时用户可以使用该规则语句为Pipe元素设定多个输出目的地。系统会实时检测该规则语句是否能被成功执行，如能执行，各输出分量是多少。

  • 行为逻辑

Pipe元素的在“通用”选项卡中有两个行为逻辑定义按钮：“Action On Input”、“Action On Output”。它们分别对应着Pipe元素实例，在仿真进行到不同状态所激发的行为逻辑。“行为逻辑”代码的编写，是由用户使用VBS语言调用系统的内部函数、自定义函数、模型变量等代码等构成。 这两个按钮下的“行为逻辑”代码的执行条件与含义如下：

  1. “Action On Input”：当Pipe元素开始流体的输入时，该按钮下的代码就被激活执行一次；
  1. “Action On Output”：当Pipe元素往下一个目的地输送物料时，该按钮下的代码就会被激活执行一次；
8.3 维护选项卡

点击通用选项卡页面左上角的“维护”按钮，系统将属性页面切换至“维护”选项卡的属性界面。“维护”选项卡用来定义Pipe元素实例在仿真运行过程的维护工况，它有两个行为逻辑定义按钮，如下图所示：

  • 属性参数

如图，从左至右，Pipe元素“维护”选项卡中的属性参数有：维护模式、值表达式、维护时长。当前系统使用“Value changed”维护模式，“值表达式”涵义如下：

在模型的仿真运行过程中，当值表达式输入框中录入的表达式的“值”发生改变时便触发一次Pipe元素实例的维护操作。值表达式输入框中录入的是模型变量表达式。一旦Pipe元素处于维护工况，在排空管道内流体后不再接收新的流体，直至维护工况时间结束。

  • 行为逻辑

Pipe元素的“维护”选项卡中有两个行为逻辑定义按钮：“Action On Start”、“Action On Resume”。 这两个按钮下的“行为逻辑”代码的执行条件与含义如下：

  1. “Action On Start”：Pipe元素实例，在每次维护开始时，该按钮下的代码就被激活执行一次；
  1. “Action On Resume”：Pipe元素实例，在每次维护完成时，该按钮下的代码就被激活执行一次；

一条完整的维护工况由“维护模式”、“值表达式”、“维护时长”、“Action On Start”行为逻辑代码、“Action On Resume”行为逻辑代码等五项内容构成。完成这些内容的定义后点击“维护”选项卡中的“增加”按钮，这一维护工况便记录在维护工况列表中，根据实际流程的需要，可以为Pipe元素实例建立多个维护工况。如随着建模工作的进行，需要修改之前定义好的维护工况，则点击“维护”选项卡中的“工况列表”下拉菜单选中要修改的工况序号，则属性输入框中的内容，被该维护工况信息刷新，接下来，用户可直接修改这些内容，修改完成后，点击“修改”按钮，则系统记录的维护工况列表中的信息被更新。

如果要删除某条维护工况，则点击“维护”选项卡中的“工况列表”下拉菜单，选中要修改的维护工况序号，然后再点击“删除”按钮，该条维护工况的内容即从工况列表中删除掉。

8.4 故障选项卡

点击通用选项卡页面左上角的“故障”按钮，系统将属性页面切换至“故障”选项卡的属性界面。“故障”选项卡用来定义Pipe元素实例在仿真运行过程的故障工况，它有两个行为逻辑定义按钮，如下图所示：

  • 属性参数

如图，从左至右，元素“故障”选项卡中的属性参数有：故障模式、时间间隔、修复时长。当前系统对Pipe管道元素使用“Available Time”故障模式，涵义如下：

“Available Time”：当模型开始仿真运行时，每经历“时间间隔”参数所输入的时间间隔，Pipe元素实例就被触发一次设备故障，接着设备经历“修复时长”参数所输入的时间间隔后，设备恢复正常工作。“Availabe Time”故障模式，用来描述生产线上那些当班的设备的故障行为，即只要这台设备处于“当班”状态（或者“加电”状态），不论它是否进行加工处理操作，系统都按照固定的时间间隔去触发该设备的故障状态。

  • 行为逻辑

Pipe元素的“故障”选项卡中有两个行为逻辑定义按钮：“Action On Start”、“Action On Resume”。 这两个按钮下的“行为逻辑”代码的执行条件与含义如下：

  1. “Action On Start”：Pipe元素实例，在每次故障状态开始时，该按钮下的代码就被激活执行一次；
  1. “Action On Resume”：Pipe元素实例，在每次故障修复完成时，该按钮下的代码就被激活执行一次；

一条完整的故障工况由“故障模式”、“时间间隔”、“修复时长”、“Action On Start”行为逻辑代码、“Action On Resume”行为逻辑代码等五项内容构成。完成这些内容的定义后点击“故障”选项卡中的“增加”按钮，这一故障工况便记录在故障工况列表中，根据实际流程的需要，可以为Pipe元素实例建立多个故障工况。如随着建模工作的进行，需要修改之前定义好的故障工况，则点击“故障”选项卡中的“工况列表”下拉菜单选中要修改的故障工况序号，则属性输入框中的内容，被该故障工况信息刷新，接下来，用户可直接修改这些内容，修改完成后，点击“修改”按钮，则系统记录的故障工况列表中的信息被更新。

如果要删除某条故障工况，则点击“故障”选项卡中的“工况列表”下拉菜单，选中要修改的故障工况序号，然后再点击“删除”按钮，该条故障工况的内容即从故障工况列表中删除掉。

8.5 内部函数

点击系统模型结构树“System”节点，然后再点击其下的“Pipe”子节点，系统展开Pipe元素有关的内部函数节点。在流程代码编辑阶段，用户可通过鼠标双击这些函数节点来引用它们。Pipe元素有关的内部函数定义如下：

  1. 函数名称：  FTYPE(pipeName, VOL)
    函数功能：  计算距管道输入端口体积为VOL处的流体的类型。
    输入参数 1:  pipeName，管道设备名。
    输入参数 2:  VOL，从要返回流体类型的位置处距管道输入端口的体
                 积。
    函数返回值：VOL位置处，流体的类型（流体名称）
  1. 函数名称：  Status(pipeName)
    函数功能： 返回Pipe元素当前的运行状态。
    输入参数 1:  pipeName，Pipe元素名称。
    函数返回值：Pipe元素当前状运行态值。
              -1 函数未成功执行。
               0 管道停止流动。
               1 管道正在流动。
               4 管道处于维护状态。
               5 管道处于故障状态。
  1. 函数名称：  fillStatus(pipeName)
    函数功能： 计算Pipe元素当前的填充状态。
    输入参数 1:  pipeName，Pipe元素名称。
    函数返回值：Pipe元素当前填充状态值。
              -1 函数未成功执行。
               0 管道处于排空状态。
               1 管道处于半空状态。
               2 管道处于充满。
8.6 元素报表

当模型仿真运行完成后，鼠标右键单击在模型结构树Pipe元素节点，系统弹出“模型编辑”菜单，然后鼠标点击选择上面的“统计元素”菜单，系统在屏幕右侧的模型布局区域里，以表格的形式展示出Pipe元素的运行状态统计信息。表头名称及取值含义如下：

Pipe管道名称Volume InVolume OutVolume NowIdle时间占比Flow时间占比Setup时间占比BreakDwn时间占比

✤ Volume In：截止到仿真停止时刻，管道内共计进入的流体总量。

✤ Volume Out ：截止到仿真停止时刻，管道内共计流出的流体总量。

✤ Volume Now ：截止到仿真停止时刻，当前管道内存有的流体总量。

✤ Idle时间占比 ：在仿真周期内，总计管道等待流体输入的时间占比。

✤ Setup时间占比 ：在仿真周期内，总计管道进行维护操作的时间占比。

✤ BreakDwn时间占比 ：在仿真周期内，总计管道故障修复的时间占比。