Лекція 9. Програмні засоби автоматизації конструювання, моделювання та проектування (Ч2)

9.1. Коротка характеристика SCADA-систем RTWin, TRACE MODE, GENESIS32.

RTWin являє собою потужний і гнучкий інструмент для проектування систем контролю і управління (СКУ) технологічними процесами, що надає розробнику всі можливості для створення потужної розподіленої і масштабованої СКУ, функціонуючої в реальному масштабі часу. RTWin розроблений як універсальна система, яка може знайти застосування в різних галузях промисловості. Як інтегрований пакет, що забезпечує повний цикл розробки і функціонування СКУ, RTWin складається з:

• 
  середовища розробки, що включає редактори ресурсів для проектування СКУ;
• 
  середовища виконання, що включає адміністратори відповідних ресурсів і забезпечує функціонування СКУ.

RTWin в повній мірі використовує всі переваги QNX - ефективної та надійної мережевої операційної системи (ОС). В якості середовища візуалізації використовується графічний інтерфейс Photon microGUI. RTWin - єдиний пакет даного класу, для QNX, розроблений в Росії.

TRACE MODE 5 для Windows NT (розробник - фірма AdAstra, м.Москва) являє собою SCADA-систему нового покоління, має такі основні особливості:

• 
  забезпечення єдиних інструментальних засобів (єдиної лінії програмування) як для розробки операторських станцій, так і для програмування контролерів;
• 
  розробка розподіленої АСУ ТП як єдиного проекту;
• 
  технологія автопостроенія проекту.

Розроблені в інструментальній системі TRACE MODE 5 мову функціональних блоків (Техно FBD) і мова інструкцій (Техно IL) включають набір з більш ніж 150 елементарних і бібліотечних функцій. Серед вбудованих алгоритмів ПІД, ШІМ-перетворення, динамічне балансування, алгоритми масового обслуговування, блоки моделювання об'єктів, довільно програмуються алгоритми, арифметичні, алгебраїчні, логічні, тригонометричні, статистичні функції, а також функції розрахунку техніко-економічних показників і т.д. Доданий ряд функціональних блоків, орієнтованих на контроль і управління типовими технологічними об'єктами (клапан, засувка, привод і т.д.). Крім того проектувальник має можливість нарощувати бібліотеки мов своїми власними функціями, які враховують особливості завдань, що вирішуються в його проектах.

Суть автопостроенія полягає в автоматичному генеруванні баз каналів операторських станцій і контролерів, що входять в проект АСУ ТП, на основі інформації про число точок вводу / виводу, номенклатурі використовуваних контролерів і пристроїв сполучення, наявність і характер зв'язків між ПК і контролерами. Завдяки автопостроенію розробка АСУ ТП зводиться до наступних нескладним процедурам:

• 
  розміщення в робочому полі редактора бази каналів TRACE MODE 5 значків (об'єктів) контролерів і операторських ПК;
• 
  вказівка ​​наявності інформаційного обміну між вузлами;
• 
  запуск автопостроенія проекту;
• 
  завдання математичної обробки даних і алгоритмів управління.

Розробка графічного інтерфейсу операторських станцій здійснюється в об'єктно-орієнтованому редакторі представлення даних. Серед графічних елементів, які можуть бути розміщені на екранах графічних баз, можна виділити три типи:

• 
  статичні елементи (незмінні елементи мнемосхем);
• 
  динамічні форми відображення і керування (кнопки, тренди, гістограми, анімація і т.д.);
• 
  графічні об'єкти.

Графічні об'єкти можуть включати в себе необмежену кількість статичних елементів малювання і динамічних форм відображення. Вони вставляються в екрани у вигляді одного елемента.

GENESIS32 - комплект інструментальних засобів фірми ICONICS для створення програмного забезпечення верхнього рівня АСУ ТП, який заснований на новітньому відкритому стандарті взаємодії апаратури та програмних засобів різних виробників ОРС (OLE for Process Control). ОРС (механізм зв'язування і впровадження об'єктів для збору даних і управління в системах промислової автоматизації) є найбільш загальним способом організації взаємодії між різними джерелами і приймачами даних, такими як пристрої, бази даних та системи візуалізації інформації про контрольований об'єкт. ОРС забезпечує інтерфейс між додатками-клієнтами та серверами шляхом реалізації стандартного механізму зв'язку між джерелами даних (серверами) та одержувачами даних (клієнтами). Іншими словами, ОРС є аналогом технології Plug-n-Play для програмного забезпечення у сфері промислової автоматизації. Стандарт ОРС заснований на рішеннях, запропонованих компанією Microsoft в рамках операційної системи Windows.

GENESIS32 включає в себе наступні додатки, які є клієнтами ОРС: GraphWorX32, TrendWorX32, AlarmWorX32, а також містить середовище розробки сценарних процедур VBA Scripting. Крім того, до складу пакету входить сервер системного адміністрування Security Config і сервер фонової архівації даних Persistent Trending.

GraphWorX32 є інструментальним засобом, призначеним для візуалізації контрольованих технологічних процесів і оперативного диспетчерського управління на верхньому рівні АСУ ТП. Основні характеристики:

• 
  багатопотокове 32-розрядний додаток;
• 
  можливість обміну даними з якими серверами ОРС;
• 
  потужні інструменти для створення екранних форм і динамічних елементів відображення;
• 
  можливість вбудовування елементів управління ActiveX і об'єктів OLE;
• 
  засоби розробки шаблонів екранних форм, що містять найбільш часто використовувані шари графічних об'єктів;
• 
  можливість вбудовування в HTML-сторінки і сервери OLE (MS Word, MS Excel та ін);
• 
  можливість перегляду браузерами Інтернет;
• 
  велика бібліотека елементів відображення, орієнтованих на побудову мнемосхем промислових об'єктів;
• 
  можливість вбудовування графіків і журналів подій і тривог;
• 
  засоби імпорту графічних метафайлов (WMF) і растрових зображень (BMP).

TrendWorX32 є багато віконному додатком, яке призначене для виконання наступних функцій:

• 
  уявлення контрольованих параметрів у вигляді графіків (трендів) різних типів в реальному масштабі часу;
• 
  архівування значень контрольованих параметрів;
• 
  обчислення статистичних характеристик вибірок значень контрольованих параметрів;
• 
  витяг значень контрольованих параметрів з архівів та представлення у вигляді графіків різних типів;
• 
  виведення графіків на друкувальний пристрій.

Підтримуються наступні види трендів:

• 
  залежність параметра від часу (з використанням одиниць часу по горизонтальній або вертикальній осях);
• 
  гістограма параметра;
• 
  логарифмічна залежність параметра від часу;
• 
  залежність одного параметра від іншого.

AlarmWorX32 є мультимедійним додатком, яке призначене для виконання наступних функцій:

• 
  голосове оповіщення персоналу про виявлені аварійних ситуаціях;
• 
  розсилання електронних повідомлень про аварійні події допомогою пейджингового зв'язку та електронної пошти;
• 
  оповіщення персоналу шляхом автоматичного дозвону по комутованих каналах зв'язку з передачею повідомлень про аварійні події та прийомом підтверджень сприйняття від відповідальних осіб;
• 
  персональне планування оповіщень для залучення їх до заходів щодо усунення аварійних ситуацій;
• 
  аналіз аварійних подій і дій відповідального персоналу;
• 
  і т.д.

9.2. Призначення, можливості і структура інструментального середовища "Delphi".

Delphi являє собою систему швидкої розробки додатків, придатну для створення прототипів і закінчених додатків Windows, які можна порівняти (або вони навіть перевершують їх по швидкості й ефективності) з програмами, написаними на С, С + +, Borland Pascal 7.0 або Visual Basic, а також з програмами, створеними іншими засобами.

В основі Delphi лежить мова програмування Object Pascal фірми Borland, але для створення найпростіших додатків абсолютно необов'язково бути програмістом на Pascal. По мірі розробки програми Delphi візуальним способом автоматично створює відповідні Pascal-оператори для майбутньої програми.

Додаток Delphi складається з однієї або кількох форм, в які розробник поміщає візуальні компоненти, і має можливість модифікувати властивості компонентів і самих форм, а також створювати Pascal-процедури, обробні різні події, що відбуваються в системі.

При запуску створеного програми Delphi компілює і компонує вихідний код і інші модулі для створення виконуваного файлу з розширенням. Exe. Це єдиний файл, який є результатом розробки, який розробнику необхідно надати користувачеві створеної програми.

У інтегроване середовище розробки Delphi (можна назвати інтерфейсом розробника) входить декілька основних компонентів (ріс.9.1).

Панель інструментів, як, наприклад, і в текстовому редакторі Word, містить кнопки (піктограми), що працюють за принципом "вкажи і клацни" і виконують деякі команди меню.

Головне меню - стандартне меню в стилі Windows.

Форма - у багатьох додатках - візуальне зображення головного вікна програми, що розробляється. Форма може представляти і інші вікна, наприклад діалогове вікно або дочірнє вікно в програмах з многодокументальним інтерфейсом. Прості програми мають тільки одну форму, а більш складні додатки можуть володіти безліччю таких форм. Точкова сітка допомагає вирівнювати поміщаються на форму компоненти. У скомпільованому додатку сітка не з'являється.

Палітра компонентів являє собою каталог візуальних та прикладних об'єктів, які можуть бути включені в створювані форми (наприклад, інтерфейс користувача) та додатка. Щоб помістити необхідні компоненти в створювану форму, необхідно просто перенести їх з палітри компонентів. Компонент, поміщений один раз, стає справжнім об'єктом, готовим для виконання будь наміченої інструкції.

Дані сторінок палітри. Оскільки різних компонентів в розглянутій системі розробки безліч, всі їх піктограми відобразити на екрані одночасно не представляється можливим. Тому вони розділені на групи, або сторінки. При активному стані одній із закладок, в області розташування піктограм палітри компонентів з'являються піктограми, відповідні певній сторінці або класу компонентів. У Delphi існує вісім категорій компонентів (і відповідно - вісім закладок):

• 
  стандартна сторінка (Standard) містить найбільш часто вживані компоненти, що фігурують у всіх програмах Windows. Ці компоненти зазвичай мають однозначну зв'язок зі стандартними об'єктами Windows;
• 
  дополнітельния сторінка (Additional) містить дещо більш специфічний набір компонентів, які при роботі з базовими додатками Windows можуть і не зустрінеться;
• 
  доступ до даних (Data Access) містить компоненти, що дозволяють приєднати і запросити дані;
• 
  управління даними (Data Controls) - на цій сторінці розташована та частина інтерфейсу користувача, що пов'язана з даними. Є компоненти, які дозволяють представляти дані будь-яким способом, прийнятим у Windows;
• 
  діалоги (Dialogs) - на цій сторінці можна знайти опис діалогових панелей для виконання таких завдань загального характеру, як відкриття файлу, установка принтера, пошук тексту і т.д.;
• 
  системна (System) - містить візуальні і невізуальні компоненти для таймера, дисковода, компоненти доступу до файлів, а також компоненти OLE та DDE;
• 
  сторінкастандарту VBX (Visual Basic eXtentions). VBX - це компоненти, які слідують певному фірмою Microsoft формату для використання в Visual Basic. Формат VBX став стандартом і підтримується багатьма середовищами розробки, включаючи Delphi. Все що відноситься до VBX може бути імпортовано в Delphi;
• 
  зразки (Samples) - асортимент компонентів, що поставляються для демонстрації того, як компоненти VBX можуть бути додані до палітри.

Вікно ObjectInspector відображає властивості (або події) одного або декількох вибраних компонентів (або форм). Незважаючи на уявну простоту, це вікно - одне з найважливіших засобів програмування Delphi.

Вікно редагування модуля містить текст програми на мові Pascal, пов'язаний з кожною формою в додатку. Delphi автоматично створює цей програмний код, в який можна додати оператори, що виконуються при виборі команди меню або клацанні по кнопці.

Дані сторінок Properties і Events (властивості і події). Призначені для переходу від властивостей форми до подій або навпаки, і розташовуються в нижній частині вікна Object Inspector. Властивість представляє атрибут компонента, наприклад розмір кнопки або шрифт мітки. Подія позначає різні дії, такі як натискання кнопки або клацання мишею.

Першим етапом при створенні користувальницьких додатків а середовищі Delphi зазвичай є розробка користувальницького інтерфейсу (для інформаційно-керуючих систем - інтерфейсу оператора). За допомогою візуальних компонентів Delphi можна створити самі різні панелі інструментів, рядка стану, індикатори і т.д. На ріс.9.2. наведено приклад фрагмента інтерфейсу диспетчера збагачувальної фабрики (ділянка приймання вугілля від шахти).

Ріс.9.1. Інтерфейс розробника Delphi 4.57. Ріс.9.2. Фрагмент інтерфейсу диспетчера

збагачувальної фабрики.

При розробці самого додатка зазвичай виникає необхідність створення нестандартних графічних форм. У Delphi за допомогою певних властивостей (наприклад, Canvas) є можливість намалювати будь-яку фігуру, яку тільки можна собі уявити.

Delphi має засоби для розробки багатодокументним інтерфейсом (MDI), додатків, пов'язаних з передачею даних, а також засоби, що підтримують динамічний обмін даними (DDE), зв'язування і впровадження об'єктів (OLE), і, крім того, дозволяє створювати програмне забезпечення для практично всіх типів баз даних.

В даний час існує декілька версій Delphi, що відрізняються в основному набором компонентів. Розробкою окремих компонентів для Delphi займаються багато розробників ПЗ. В результаті доступні (Internet або CD) тисячі готових компонентів, які можуть бути використані в конкретній розробці. Починаючи з другої версії Delphi може працювати тільки під Windows 95 і вище.

ЛІТЕРАТУРА

1. 
   Стехін А.П. Основи конструювання, моделювання та проектування систем управління виробничими процесами: Учеб. посібник. - Донецьк: ДонДАУ, 2002.
2. 
   Лукас В.А. Основи теорії автоматичного управління. -М.: "Недра", 1977.
3. 
   Основи теорії оптимального керування: Учеб. Посібник для економ. вузів / В.Ф.Кротов, Б.А.Лагоша, С.М.Лобанов та ін; Під ред.В.Ф.Кротова. - М.: Вища. Шк., 1990.
4. 
   Іванілов Ю.П., Лотів А.В. Математичні моделі в економіці. - М.: "Наука", 1979.
5. 
   Бергстром А. Побудова та застосування економічних моделей. - М.: "Прогрес", 1970.
6. 
   Первозванский А.А. Математичні моделі в управлінні виробництвом. - М.: "Наука", 1975.
7. 
   Алдохін І.П. Моделювання управління виробництвом. - Харків.: "Прапор", 1975.
8. 
   Розробка і оформлення конструкторської документації радіоелектронної апаратури: Довідник / Е.Т.Романичева, А.К.Іванова, А.С.Куліков та ін; Под.ред. Е.Т.Романичевой. - 2-ге вид. - М.: "Радіо і зв'язок", 1989.
9. 
   До йонін А.М., Печенкіна Н.С. IBM PC для користувачів або як научітьсяработать на комп'ютері. 4-е изд. Єкатеринбург.: "АРД Лтд", 1997.
10. 
    Фігурне В.Е. IBM PC для користувача. Короткий курс. - М.: ИНФРА-М, 1998.
11. 
    Погорєлов В.І. AutoCAD 2006. Експрес-курс. - СПб.: БХВ - Петербург, 2005. - 432с.
12. 
    Потьомкін А.Є. Твердотільне моделювання в системі КОМПАС-3D. - СПб.: БХВ - Петербург, 2004. - 512с.
13. 
    Уваров А.С. P-CAD. Проектування і конструювання електронних пристроїв. - М.: «Гаряча лінія-Телеком», 2004. - 760с.
14. 
    Сучасні технології автоматизації. М.: СТА-ПРЕС. № 4/97 - № 4/05.
15. 
    Фаронов В.В. Система програмування Delphi. - СПб.: БХВ - Петербург, 2005. - 912с.
16. 
    Delphi 2005. Секрети програмування (+ CD). - СПб.: Питер, 2006. - 256с.

Дата добавления: 2013-12-13