Тема 4. Сучасні методи і засоби конструювання, моделювання та проектування елементів і систем управління технологічним процесом, виробництвом

Лекція 7. Технічні засоби автоматизації конструювання, моделювання та проектування.

7.1. Комп'ютер як основний засіб автоматизації конструювання моделювання та проектування.

Системи автоматизованого проектування (САПР) дозволяють здійснювати креслення, конструювання та моделювання різних пристроїв і механізмів за допомогою комп'ютера.

Тому основним технічним засобом при автоматизації конструювання є сучасний персональний комп'ютер з встановленим спеціалізованим програмним забезпеченням - пакетом прикладних програм САПР.

Звичайно, персональні комп'ютери IBM PC складаються з трьох частин:

• 
  системного блоку;
• 
  клавіатури, що дозволяє вводити символи в комп'ютер;
• 
  монітора (чи дисплея) - для зображення текстової і графічної інформації.

Комп'ютери випускаються й у портативному варіанті - у "блокнотном" (ноутбук) або "наколінному" (лап топ). Тут системний блок, монітор і клавіатура вкладені в один корпус: системний блок захований під клавіатурою, а монітор зроблений як кришка до клавіатури.

Промислові комп'ютери.

На відміну від офісних персональних комп'ютерів промислові персональні комп'ютери розроблені для роботи в жорстких умовах експлуатації: наявність пилу, екстремальних механічних і кліматичних впливів, а також інтенсивного електромагнітного випромінювання.

Найбільш відомі виробники промислових комп'ютерів - фірми IBM, Texas Micro, Siemens, Octagon Systems, Advantech та ін

Промислові комп'ютери зазвичай забезпечені високошвидкісними охолоджуючими вентиляторами і повітряними фільтрами, які забезпечують примусову припливно-витяжну вентиляцію всередині шасі. Постійний приплив повітря створює надлишковий тиск усередині корпусу. Подібна система вентиляції запобігає потраплянню в корпус пилу і забезпечує його охолодження. Ці заходи забезпечують надійну роботу комп'ютера в широкому діапазоні оточуючих температур. Промислові комп'ютери С, а Octagon Systems -°Advantech працюють в діапазоні температур 0 - 50 С.°в діапазоні від -40 до +85

Більшість промислових комп'ютерів поставляються з фіксуючими пристроями для плат і ударозащіщеннимі відсіками для дискових накопичувачів. Притискні планки надійно фіксують плати розширення в слотах шини ISA / PCI. Віброударостойкіе відсіки для НЖМД і НГМД підвищують їх термін служби у важких промислових умовах. Часто замість звичайного НЖМД використовуються диски на базі флеш-пам'яті.

Електромагнітне випромінювання (ЕМВ) є спільною проблемою для промисловості. Майже всі промислові комп'ютери виготовлені з високоякісної сталі зі спеціальним покриттям для захисту від ЕМІ. Джерела живлення також несприйнятливі до викидів напруги в мережі, перенапряжениям і коливань напруги, забезпечуючи стабільність вихідної напруги. Для покращення надійності застосовуються дубльовані джерела живлення з "гарячої" заміною.

Поєднання пасивних об'єднавчих плат і промислових процесорних плат забезпечує досконалу конфігурацію для промислової автоматизації, заснованої на IBM PC сумісних комп'ютерах. Ця архітектура забезпечує гнучкість і спрощує модернізацію та експлуатацію виробу.

Пасивні об'єднавчі плати забезпечують можливість установки плат ISA і PCI в різних поєднаннях. Наприклад, фірма Advantech надає широкий ряд пасивних об'єднавчих плат з числом гнізд розширення від 3 до 20. Ці плати характеризуються підтримкою однієї або декількох систем в межах одного конструктиву.

Всі фірми, що випускають промислові комп'ютери, пропонують широкий набір плат розширення і периферійних пристроїв.

Промислові процесорні плати, як правило, мають сторожовий таймер, який безперервно стежить за роботою системи. У разі непередбаченої зупинки функціонування системи сторожовий таймер генерує апаратний сигнал скидання. Промислові процесорні плати є 100% сумісними з системними платами загального призначення. Їх цілісна конструкція включає безліч розташованих на платі додаткових пристроїв і контролерів, таких як твердотільні диски, інтерфейси VGA / ЖКИ, SCSI, Ethernet, додаткові послідовні порти (до 6-ти) і т.д.

Відмовостійкості промисловим комп'ютером є комп'ютер, забезпечений системою виявлення несправності шасі і видачі сигналу тривоги. Контролюється справність джерела живлення, вентиляторів і температура всередині блоку. При виникненні несправності блок попереджає користувача про необхідність поточного ремонту шляхом подачі звукового або світлового сигналу. Як правило, обчислювальна система буде як і раніше працювати якийсь час, незважаючи на відмову.

Як правило, промислові комп'ютери дуже надійні. Наприклад, процесорні плати фірми Octagon Systems мають середній час напрацювання на відмову від 10 до 26 років, а периферійні плати - понад 100 років.

Периферійні плати відрізняються великою різноманітністю. Наприклад, фірма Advantech пропонує плати вводу-виводу цифрових і аналогових сигналів для шин ISA і PCI з кількістю дискретних входів-виходів - до 192, аналогових (ЦАП, АЦП) - до 32, в тому числі з гальванічною розв'язкою від джерел (приймачів) сигналів, плати розширення інтерфейсів RS-232/422/485/токовая петля з кількістю каналів до 8-ми, плати лічильників-таймерів, квадратурних перетворювачів, 3-х і 4-х координатного управління кроковими двигунами і т.д.

Це дозволяє вводити в комп'ютер інформацію від датчиків будь-якого типу і управляти різними виконавчими механізмами.

У системному блоці розташовуються всі основні вузли комп'ютера:

• 
  електронні схеми, що керують роботою комп'ютера (мікропроцесор, оперативна пам'ять, контролери пристроїв і т.д.);
• 
  блок живлення, що перетворить електроживлення мережі в постійний струм низької напруги, що подається на електронні схеми комп'ютера;
• 
  накопичувачі (дисководи) для гнучких магнітних дисків (НГМД) (дискет);
• 
  накопичувач на жорсткому магнітному диску (НЖМД) - "вінчестер";
• 
  інші пристрої.

До системного блоку IBM PC можна підключати різні пристрої введення-виводу інформації, розширюючи тим самим його функціональні можливості.

Багато пристроїв розташовуються поза системного блоку і приєднуються до нього через роз'єми, які зазвичай перебувають на задній стінці блоку. Такі пристрої зазвичай називаються зовнішніми. Крім монітора і клавіатури це:

• 
  принтер - для висновку на печатку текстової і графічної інформації;
• 
  миша або трекбол - пристрій, що полегшує введення інформації в комп'ютер;
• 
  джойстик - маніпулятор у виді укріпленої на шарнірі ручки з кнопкою;
• 
  інші пристрої.

Деякі пристрої можуть вбудовуватися усередину системного блоку і тому називаються внутрішніми, наприклад:

• 
  модем або факс-модем - для обміну інформацією з іншими комп'ютерами через телефонну мережу (факс-модем може також отримувати і передавати факси);
• 
  дисковод для компакт-дисків;
• 
  звукова карта - для запису і відтворення звуків (музика, голос і т.д.).

Для керування роботою пристроїв в IBM PC-сумісних комп'ютерах використовуються спеціальні електронні схеми - контролери. Різні пристрої використовують різні способи підключення до контролерів.

Самим головним елементом у комп'ютері є мікропроцесор - інтегральна мікросхема, що виконує всі обчислення й обробку інформації.

У IBM PC використовуються мікропроцесори фірми Intel, а також сумісні з ними мікропроцесори інших фірм (AMD, Cyrix, IBM і ін). Однакові моделі можуть мати різну тактову частоту - чим вище тактова частота, тим вище продуктивність і ціна мікропроцесора. Наприклад, процесори сімейства Pentium виробництва Intel випускаються з тактовою частотою понад 4 ГГц.

На ринку України домінуюче становище займають два виробники - Intel і AMD, комп'ютери в більшості випадків комплектуються процесорами Duron, Sempron, Athlon фірми AMD або Celeron, Pentium-IV фірми Intel.

Електронна начинка IBM PC, як правило, виконується з декількох модулів-електронних плат. Кожна плата являє собою шматок пластику (склотекстоліт), на якому укріплені електронні компоненти (мікросхеми, конденсатори і т.д.) і різні роз'єми.

Найбільшою електронною платою є системна, або материнська, плата. На ній звичайно розташовуються основний мікропроцесор, оперативна пам'ять, кеш-пам'ять, шини, BIOS і інтегровані контролери.

Неінтегровані контролери виконуються у вигляді окремих електронних плат і вставляються в спеціальні роз'єми (слоти) на материнській платі. При вставці в слот контролер під'єднується до шини магістралі передачі даних між контролерами і оперативною пам'яттю. У сучасних комп'ютерах зазвичай є дві шини: ISA - для контролерів низькошвидкісних пристроїв, і PCI - для контролерів високошвидкісних пристроїв. Останнім часом в материнських платах з'явився спеціальний слот AGP - для відеоадаптера.

Блок-схема пристрою сучасного IBM PC-сумісного комп'ютера наведена рис.7.1.

Поряд із самим комп'ютером важливу роль при автоматизації конструювання грають різні пристрої введення-виведення графічної і текстової інформації.

7.2. Пристрої виведення інформації з комп'ютера, використовувані в САПР.

Принтери.

Матричні принтери забезпечують значно гіршу якість друку, ніж інші типи, сильно шумлять при роботі, але широко застосовуються, так як недорогі і вартість віддрукованої сторінки у них найнижча. Принцип дії: друкуюча головка містить вертикальний ряд тонких металевих стрижнів (голок), головка рухається уздовж друкується рядка, а стрижні в потрібний момент ударяють по паперу через фарбувальну стрічку.

Рис.7.1. Блок-схема пристрою комп'ютера.

Струменеві принтери - зображення формується мікрокраплі спеціального чорнила, що викидаються на папір через сопла в друкуючій голівці. На відміну від матричних принтерів, струменеві працюють з набагато меншим шумом, забезпечують кращу якість друку і найдешевшу кольоровий друк прийнятної якості.

Лазерні принтери забезпечують найкращу якість друку. Використовується принцип ксерографії: зображення переноситься на папір зі спеціального барабана, до якого електрично притягуються частинки фарби (тонера). Відмінність від звичайного ксерокса полягає в тому, що друкує барабан електризується за допомогою лазера за командами комп'ютера. Забезпечують найвищу серед всіх принтерів швидкість друку, працюють практично безшумно і не вимагають спеціального паперу.

Плоттери - пристрої для виведення креслень, графіків, діаграм і т.д. з використанням пишучого вузла типу "перо". Відрізняються за форматом використовуваної папери та кількістю пір'я. Розрізняють планшетні плоттери (папір нерухома, перо переміщається по двох осях) та плотери, що використовують переміщення паперу по одній осі і переміщення пера - по інший. Сучасні плотери забезпечені вісьмома пір'ям різних типів і можуть бути використані для креслення як на папері, так і на кальці або плівці. Стандартом в області плотерів є фірма "Hewlett Packard" і графічна мова HPGL - стандарт для промисловості.

7.3. Пристрої введення інформаціі.в комп'ютер, використовувані вСАПР.

Дігітайзери. З їх допомогою здійснюється введення координат в комп'ютер. Практично є тією ж мишею, але з візирної сіткою для точного пересування маніпулятора по бажаної траєкторії. Використовуються для оцифровки кривих, наприклад при введенні зображення карт.

Кодують (графічні) планшети (ArtPad). Електронне "перо" художника (конструктора): вводить у комп'ютер руху олівця по планшету, у тому числі враховується, з якою силою здійснюється натиск на перо. "Олівець" не має механічного зв'язку з поверхнею планшета.

Сканери. Пристрої для введення графічних зображень у комп'ютер. Можуть бути ручними, планшетними або призначатися для введення зображень зі слайдів. Розрізняються за максимально вирішуваною кількістю ліній, по числу переданих рівнів кольору, по можливості введення кольорових ілюстрацій.

Цифрові фотокамери. Виконують ту ж функцію, що і сканери, але в «безпаперовому» варіанті. Відзняте зображення зберігається в пам'яті пристрою, а потім через послідовний порт (зазвичай USB) вводиться в комп'ютер.

Лекція 8. Програмні засоби автоматизації конструювання, моделювання та проектування (Ч1).

8.1. Пакети прикладних програм САПР.

САПР - визнана область застосування обчислювальної техніки. Комп'ютер може надати конструкторам і технологам повний набір можливостей САПР і, звільнивши їх від рутинної роботи, дати можливість займатися творчістю, що різко підвищує продуктивність праці.

Наближення САПР до конструктора дозволило різко підвищити продуктивність самих САПР, розповсюдження яких стримувалося труднощами алгоритмізації конструкторських завдань. Дійсно, неможливо до кожного конструктору "приставити" програміста. Це протиріччя може бути усунено лише широким поширенням прикладних програмних засобів, "спілкуються" з конструктором на "природному" мовою. Слід зазначити, що це справедливо не тільки для комп'ютерної графіки. Практично все сучасне програмне забезпечення орієнтується на користувача, дружелюбно спілкуючись з ним зрозумілим йому способом і надаючи йому повну свободу дій. Таке "спілкування" людини з комп'ютером можливо тільки в інтерактивному (діалоговому) режимі, коли користувач відразу на екрані бачить результат своїх дій. САПР також орієнтовані на роботу в інтерактивному режимі, надаючи проектувальнику оперативний доступ до графічної інформації, простий і ефективний мова управління її обробкою з практично необмеженими можливостями контролю результатів. У першу чергу це відноситься до графічного діалогу, оскільки саме графіка (креслення, схеми, діаграми і т.п.) як найбільш ефективний спосіб подання інформації, займає привілейоване становище в САПР. Таким чином вдається автоматизувати найбільш трудомістку частину роботи - за оцінками фахівців конструкторських бюро, в процесі традиційного проектування на розробку і оформлення креслень припадає близько 70% від загальних трудовитрат конструкторської роботи (15% - на організацію і ведення архівів, і 15% - власне на проектування, що включає в себе розробку конструкції, розрахунки, узгодження з суміжними областями і т.д.).

Багато сучасні програмні системи, орієнтовані на проектування промислових виробів, мають досить великий арсенал можливостей інтерактивної графіки, забезпечуючи можливість створення і редагування двовимірних зображень, що складаються з проекцій вироби, штрихування, розмірів і т.д., а також формування реалістичних тривимірних зображень проектованих виробів, побудованих з вихідних даних креслення з видаленням невидимих ​​ліній, з урахуванням різних способів освітлення, завдання параметрів структури поверхонь і т.п. При цьому САПР надають принципово недосяжні раніше можливості. Фактично конструктор потрапляє в нове середовище - середовище комп'ютерної графіки. І якість пакету САПР чи не в першу чергу визначається тим, наскільки важкий для конструктора перехід до нової технології при використанні того чи іншого пакету.

В даний час існує величезна кількість САПР різної складності і призначення. Очевидно, що користувач буде вибирати систему, узгоджуючи необхідність графічних можливостей з вартістю системи і технічних засобів, які володіють необхідними можливостями. Наприклад, вартість АРМ ("workstation") Apollo або SAN, що володіють всіма мислимими на сьогоднішній день можливостями, істотно вище вартості будь-якого звичайного ПК - це просто інший клас машин. Для більшості креслярсько-конструкторських робіт потрібні більш скромні, проте все ж досить широкі можливості, і ряд систем здатний їх задовольнити.

Серед систем малого та середнього класу в світі найбільш популярна система AutoCad фірми AutoDesk, а також системи Pcad, OrCAD (розробка та моделювання електронних пристроїв, в основному - друкованих плат), ArchiCAD (архітектура), «Базис», «Компас», «SolidWorks»(механіка), кожна з яких має свої переваги і недоліки і предпочтительную область застосування.

Фірма AutoDesk є одним з визнаних лідерів в області розробки САПР, а створений нею пакет AutoCad - одним з кращих. Це складна і розгалужена по своїй структурі система, яка в той же час легко управляється за допомогою простих і ясних команд. Ця система дає користувачеві ПК можливості, раніше доступні тільки на великих і дорогих обчислювальних системах. AutoCad володіє ефективною системою ведення діалогу з користувачем за допомогою декількох меню. Використання шарів також надає додаткові зручності для проектувальника, дозволяючи при накладенні шарів з намальованими на них зображеннями окремих деталей контролювати їх сумісність при загальній компоновці, а також тримати "про запас" будь-яке число різних варіантів деталей і, включаючи або вимикаючи шари, вибірково вводити їх в загальне компонування. Закінчені креслення можна зберігати у вигляді комплекту слайдів з можливістю їх автоматичного перегляду, причому доступність великої кількості квітів робить роботу з такою системою естетично приємною.

AutoCad - універсальний графічний пакет, призначений для будь-якого фахівця, який працює з технічної графікою. Фірма AutoDesk, орієнтуючись на широке коло користувачів, заклала в пакет багаті можливості адаптації до будь предметним областям. Саме тому AutoCad завоював широку популярність і продовжує зберігати свої позиції на світовому ринку.

Крім автоматизації власне креслярсько-графічних робіт, AutoCad з його розширеннями (AutoShade, AutoFlix, 3D-STUDIO та ін) надає наступні можливості:

• 
  графічне моделювання, тобто використання комп'ютера в САПР в якості потужного обчислювального засобу, що дозволяє без особливих навиків програмування працювати зі складними просторовими моделями;
• 
  створення та ведення інформаційної бази даних (архіву) креслень;
• 
  створення бібліотеки стандартних елементів креслень, відносяться до якоїсь предметної області, з тим щоб будувати нові креслення з вже створених раніше елементів;
• 
  параметризація креслень - побудова деталей і креслень з новими розмірами на основі один раз намальованого креслення (моделі);
• 
  створення демонстраційних ілюстрацій і мультфільмів.

Фірма AutoDesk впродовж декількох років удосконалює свою систему - в даний час існує декілька версій, що відрізняються своїми функціональними можливостями. Всі вони сумісні "знизу вгору", тобто креслення, створені на ранніх версіях, обробляються на більш пізніх. Найбільш широко зараз використовуються версії з 10-ї по 14-у. Остання версія AutoCAD 2000.

КОМПАС 5 являє собою сучасний програмний продукт, що функціонує під управлінням операційної системи Windows 95/98/NT.

Система має настроюється віконний інтерфейс, відповідний стандартам Windows, і управляється за допомогою команд текстового меню, панелей кнопок, контекстно-залежних (динамічних) меню. Оформлення екрану, склад кнопкових панелей і будь параметрів системи можуть бути налаштовані безпосередньо під час сеансу роботи. Користувач може формувати власні кнопкові панелі, в тому числі підключаючи функції прикладних бібліотек в якості команд.

Підтримується одночасна робота з декількома документами, а також відображення кожного документа в декількох вікнах. Реалізовані різні режими резервного копіювання завантажених документів.

Друк розроблених документів може виконуватися на будь-яких пристроях (принтерах або плоттерах), підтримуваних Windows. Реалістичне зображення документів у режимі попереднього перегляду дозволяє скомпонувати на поле виводу і роздрукувати одночасно кілька документів. Забезпечена гнучка настройка всіх параметрів друку. До складу системи входить утиліта для розробки власних драйверів пір'яних пристроїв виведення (плотерів).

КОМПАС 5 підтримує технологію OLE, що дозволяє вставити документи КОМПАС в будь-який документ, який є OLE-контейнером (наприклад, в документ MS Word). Створений таким чином OLE-об'єкт в подальшому можна переглядати за допомогою КОМПАС-Viewer або редагувати засобами КОМПАС. Якщо при вставці OLE-об'єкта збережена зв'язок із джерелом, то всі внесені в джерело зміни будуть відображатися в документі-контейнері.

Основними компонентами КОМПАС 5 є КОМПАС-ГРАФІК - редактор конструкторської документації і КОМПАС-3D - система тривимірного твердотільного моделювання.

Графічний редактор дозволяє розробляти випускати різні документи - ескізи, креслення, схеми, плакати і т.д. В системі передбачені два види графічних документів - креслення і фрагменти. Креслення володіє рамкою і основним написом, в ньому можна створювати до 255 видів (проекцій, розрізів, перерізів), що мають різний масштаб зображення. На аркуші креслення можуть бути розміщені специфікація, технічні вимоги, знак незазначеної шорсткості. Фрагмент містить зображення в натуральну величину без елементів оформлення (рамки, технічних вимог і т.п.).

Будь-який вид креслення або фрагмент може містити до 255 шарів, кожен з яких можна робити поточним або недоступним для редагування або невидимим.

Ріс.8.1. Екранна форма КОМПАС.

КОМПАС-ГРАФІК дозволяє працювати з усіма типами графічних примітивів, необхідними для виконання будь-якого побудови. До них відносяться точки, прямі, відрізки, окружності, еліпси, дуги кіл та еліпсів, багатокутники, ламані лінії, криві NURBS (в тому числі криві Безьє). Різноманітні способи і режими побудови цих примітивів (наприклад, команди створення фасок, заокруглень, еквідістант, побудови відрізків і кіл, дотичних до об'єктів і т.п.) позбавляють користувача від необхідності робити складні допоміжні побудови. Для прискорення побудов можна використовувати локальні системи координат, різномасштабних сітку і механізм об'єктних прив'язок.

Однією з найсильніших сторін КОМПАС-ГРАФІК і раніше є повна підтримка ЄСКД. Підтримуються стандартні (відповідні ЕСКД) і користувальницькі стилі ліній і штрихувань. Реалізовані всі типи лінійних, кутових, радіальних і діаметральних розмірів (включаючи похилі розміри, розміри висоти і розміри дуги). Автоматично виконуються простановка допусків і підбір квалітету по заданих граничних відхилень. Серед об'єктів оформлення - всі типи шорсткостей, ліній-виносок, позначення баз, допусків форми і розташування поверхонь, лінії розрізу і перетину, стрілки напрямку погляду, штрихування, тексти, таблиці.

У графічний документ КОМПАС-ГРАФІК може бути вставлено растрове зображення формату BMР, РCX, DCX, JРEG, TIFF. При вставці растрового об'єкту можливе завдання його масштабу і кута повороту.

Текстовий редактор КОМПАС-ГРАФІК дозволяє випускати різні текстові документи - розрахунково-пояснювальні записки, технічні умови, інструкції і т.д. Текстовий документ є окремим типом документа КОМПАС.

Модуль проектування специфікацій КОМПАС-ГРАФІК дозволяє випускати різноманітні специфікації, відомості та інші табличні документи. Специфікація є окремим типом документа КОМПАС-ГРАФІК.

Багато функціональні можливості модуля розробки специфікацій КОМПАС-ГРАФІК запозичені з логіки та технології розробки "паперових" специфікацій.

При заповненні документа на екрані користувач бачить стандартну таблицю специфікації і може вводити дані в її графи.

Додатки КОМПАС: засоби розробки додатків КОМПАС-МАСТЕР, машинобудівна бібліотека, інтегровані системи проектування тіл обертання КОМПАС-SHAFT Plus і циліндричних пружин КОМПАС-SPRING, бібліотеки елементів гідравлічних і пневматичних схем, верстатних пристосувань, електричних і кінематичних схем, архітектурно-будівельна бібліотека, інструментальні засоби ведення типових проектів, система проектування металоконструкцій, пакети бібліотек «Елементи інженерних комунікацій», «Елементи хімічних виробництв», «Електропостачання», «Автоматизація технологічних процесів», «Комутаційні пристрої», бібліотека трубопровідної арматури, бібліотека «Будівельні конструкції. Профілі», довідник конструкційних матеріалів, електронний довідник по підшипників кочення.

8.2. SCADA-системи.

У більшості випадків АСУ ТП є системами організаційно-технічними, що означає наявність функцій, виконуваних людиною (оператором, диспетчером).

Кілька десятків років тому ці функції полягали в основному в спостереженні за контрольно-вимірювальними приладами і безпосередньому ручному управлінні технологічним процесом.

Після того як комп'ютеризація досягла виробничого сектора, на робочих столах операторів стали з'являтися комп'ютери, де взаємодія між оператором і технологічним процесом здійснюється за допомогою програмного забезпечення, що одержало загальну назву SCADA.

"SCADA-система" (Supervisory Control And Data Acquisition System) - система збору даних і оперативного диспетчерського управління. У назві присутні дві основні функції, що покладаються на SCADA-систему:

• 
  збір даних про контрольований технологічному процесі;
• 
  управління технологічним процесом, що реалізовується відповідальними особами на основі зібраних даних та правил (критеріїв), виконання яких забезпечує найбільшу ефективність і безпеку технологічного процесу.

Якщо спробувати коротко охарактеризувати основні функції, то можна сказати, що SCADA-система збирає інформацію про технологічний процес, забезпечує інтерфейс з оператором, зберігає історію процесу і здійснює автоматичне керування процесом в тому обсязі, в якому це необхідно і можливо.

Необхідно розрізняти програмне забезпечення SCADA, функціонуюче в складі АСУ ТП конкретного об'єкта, і набір інструментальних програмних засобів, призначений для розробки такого програмного забезпечення.

SCADA-системи дозволяють значно прискорити процес створення ПЗ верхнього рівня АСУ ТП, не вимагаючи при цьому від розробника знань сучасних процедурних мов програмування загального призначення. Не секрет, що в тонкощах автоматизируемого технологічного процесу розбирається тільки технолог або інший представник технологічного персоналу, як правило, не володіє навиками програмування. SCADA-система повинна бути доступною не тільки для розробника, але і для кінцевого користувача створюваної АСУ ТП, оскільки зовнішність системи визначається і може зазнавати змін як розробником, так і користувачем.

Крім доступності, SCADA-системі повинна бути притаманна максимальна відкритість - наявність універсальних і загальноприйнятих механізмів обміну даними з апаратурою вводу-виводу.

Помірна ціна та ефективне використання вкладених коштів - вартість системи, витрати на освоєння і вартість робіт зі створення, супроводу і розвитку АСУ ТП повинні бути мінімальними. За інших рівних умов дана вимога є найбільш істотним при виборі SCADA-системи.

8.3. Інструментальне середовище розробки додатків збору даних і управління Genie.

Genie є інструментальної середовищем розробки додатків збору, обробки та графічного представлення даних і управління, яка містить безліч вбудованих функціональних блоків і графічних елементів відображення, що дозволяють істотно скоротити витрати на розробку програмного забезпечення для систем промислової автоматизації. Розробка додатка полягає у виборі відповідних функціональних блоків, встановленні логічних зв'язків між ними, створення графічного інтерфейсу оператора і настройці форм звітів.

Розроблена фірмою Advantech, що спеціалізується на випуску промислових комп'ютерів і інших засобів автоматизації і збору даних. Розробкою цієї системи фірма "замкнула" цикл, тобто поставляє і технічні засоби, і програмне забезпечення, необхідне для створення промислових інформаційно-керуючих систем. В якості прикладу розглядається учбова версія - Genie для Windows v3.04.

Вимоги до апаратно-програмній платформі - досить помірні.

Функціональні можливості: центр обробки даних з відкритою архітектурою; програмування на мові сценаріїв, сумісному з Visual Basic для додатків (VBA); використання мультизадачности при реалізації алгоритмів збору даних і управління; об'єктно-орієнтована графіка; стандартний інтерфейс користувача, прийнятий в Windows; розробка додатків з використанням функціональних блоків; настроюється редактор звітів; відображення, управління та обробка даних в реальному масштабі часу; побудова графіків контрольованих параметрів у реальному масштабі часу; управління доступом до системної інформації та органам управління; обробка подій / тривог; зв'язок з іншими додатками Windows за допомогою механізму DDE; інтерфейс прикладного програмування за допомогою OLE Automation; бібліотеки динамічного компонування, створювані користувачем; можливість організації мережевої взаємодії, підтримка протоколів DeviceNet і CANOpen.

Основні області застосування: системи збору даних та диспетчерського управління; автоматизація виробничих ділянок; створення АРМів технолога; автоматизація лабораторних вимірювань; вимірювальні комплекси; системи і комплекси автоматизації випробувань.

Пакет має вбудовану середовище розробки програмних сценаріїв, сумісну з Microsoft VB і VBA, що забезпечує розробника системи потужним набором інструментів, який називається редактором сценаріїв (Script Designer). Редактор сценаріїв містить безліч функцій VBA, а також методів збору і обробки даних, які дозволяють реалізовувати прикладні алгоритми практично будь-якого рівня складності. У VBA реалізована і постійно розширюється підтримка багатьох функцій ОС Windows: механізми динамічного обміну даними (DDE) і зв'язування та впровадження об'єктів (OLE Automation); функції відкритої взаємодії баз даних (ODBC).

Відкритість архітектури Genie гарантує користувачеві можливість інтеграції пакета з корпоративною системою, впровадженої або впроваджуваної на підприємстві.

Для зменшення часу розробки програмного забезпечення при збереженні його відповідності показникам призначення та забезпеченні легкості подальшого супроводу і модернізації в Genie є спеціальні графічні засоби розробки і представлення даних, які називаються редактор завдань (Task Designer) і редактор форм відображення (Display Designer). Приклади екранних форм цих редакторів наведені на ріс.8.1. і 8.2. У редакторі завдань використовується інформаційно-потокова модель програмування, яка значно зручніше для сприйняття і алгоритмічної інтерпретації, ніж традиційна лінійна архітектура текстових мов програмування. При розробці програми користувачем створюється блок-схема стратегії без фіксації уваги на різних логічних і синтаксичних угодах, характерних для стандартного програмування. Об'єкти (піктограми функціональних блоків) вибираються з панелі інструментів редактора завдань (ріс.8.3) і з'єднуються між собою для передачі даних від одного блоку до іншого. При необхідності створення графічного інтерфейсу оператора редактор форм відображення забезпечує можливість розробки зручних для сприйняття екранних форм відображення в найкоротші терміни за допомогою що входять в пакет стандартних елементів відображення (ріс.8.4 і 8.5). Крім того, вказаний графічний інтерфейс оператора може бути удосконалений за допомогою спеціальних інструментів малювання та елементів відображення, що визначаються користувачем. Бібліотеки вбудованих функціональних блоків і елементів відображення включають в себе найбільш часто використовувані в промисловій автоматизації функції збору, обробки та графічного представлення даних. Приклад результату розробки інтерфейсу оператора для контролю навантаження конвеєра і обліку кількості сипучих матеріалів наведено на ріс.8.6.

Редактор завдань пакета Genie дозволяє редагувати безліч завдань одночасно. Кожна задача відображається у своєму вікні і має свої власні параметри: період сканування, методи запуску / зупинки та ін Genie 3.04 підтримує до 8 завдань.

Ріс.8.2. Редактор завдань Genie. Ріс.8.3. Редактор форм відображення Genie.

Ріс.8.4. Панель інструментів Ріс.8.5. Панель інструментів редактора

редактора завдань Genie. форм відображення Genie.

Ріс.8.6. Меню елемента форми Ріс.8.7. Приклад інтерфейсу оператора

відображення Genie. конвеєрної лінії в Genie.

Редактор звітів (Report Designer) пакета Genie надає конфігурується середовище розробки, в якій користувачі можуть визначати необхідний вміст звіту, що представляє необхідні дані в певні моменти часу з подальшою автоматичною печаткою в заданий час. Інтерфейси, що надаються редактором звітів, можуть також використовуватися для вибору і друку звітів вручну.

Редактор звітів забезпечує виконання п'яти основних функцій: збір даних, конфігурування формату звіту, складання розкладу звіту, генерацію звіту подій і генерацію звіту тривог.

Підсистема реєстрації подій пакета Genie дозволяє здійснювати безперервний контроль стану технологічного процесу і системи збору даних, а також завчасно попереджати можливі відхилення в ході технологічного процесу і функціонування апаратно-програмних засобів системи. Гнучкі можливості конфігурації порогових та граничних значень параметрів дозволяють реалізувати множинні умови, за якими ідентифікуються аварійні іпредаварійние ситуації. Аварійні значення можуть бути відображені, зареєстровані, збережені в архіві з додаванням мітки часу, а також підтверджені оператором в реальному масштабі часу. Крім того, протокол аварійних подій може бути відображений на екрані монітора або виведений на друкуючий пристрій для отримання твердої копії.

В даний час фірмою Advantech розроблена більш досконала версія GenieDAQ 4.11.

Дата добавления: 2013-12-13