Разработка программного обеспечения многоканальной системы управления на основе промышленных контроллеров B&R серии SYSTEM 2000

Сумма, руб.

Бумага белая, формат А4

Упаковка (500 листов)

1

30

30

Картридж для принтера

шт

1

68

68

Дискеты 3,5

шт

10

3,5

35

Программное обеспечение (компакт-диск)

шт

1

52

52

Специальная литература по программному обеспечению

шт

4

75 (средняя цена)

300

итого: 485 руб.;

затраты по статье «Заработная плата» делятся на «Основную» и «Дополнительную» заработные платы и составляют, соответственно, 1363 руб. и 137 руб.;

отчисления на социальные нужды составляют 38,5 % от суммы основной и дополнительной заработной платы, то есть в денежном выражении 577 руб. 50 коп.;

накладные расходы составляют 100 % от суммы основной и дополнительной заработной платы, то есть в денежном выражении 1500 руб.;

услуги сторонних организаций выразились в предоставлении фирмой «Совам Телепорт» доступа к мировой информационной сети Internet. Почасовая оплата этой услуги составляет 1,5 $. Пересчет производился по курсу ММВБ на момент подключения к сети. За 10 часов пользования данной услугой затраты в денежном эквиваленте составили 89 руб. 10 коп.

Общая калькуляция плановой себестоимости выполнения работы над проектом сведена в следующую таблицу [3] (время выполнения работы 3 месяца):

№	Статья затрат	Сумма, руб.
1	Материалы	485
2	Основная заработная плата	4089
3	Дополнительная заработная плата	411
4	Отчисления на социальные нужды	1732,5
5	Накладные расходы	4500
6	Затраты на услуги, оказываемые сторонними организациями	89,1
Плановая себестоимость	11306,6

При расчете цены готового программного продукта прибыль разработчика учитывалась в размере 30 % от себестоимости создания продукта, что в денежном выражении составляет 3391 руб. 98 коп.

Итого стоимость 14698 руб. 58 коп.

НДС составляет 20 % от стоимости готового продукта, т.е. 2939 руб. 72 коп.

Отпускная цена 17638 руб. 30 коп.

7. Оптимизация восприятия информации с экрана дисплея

7.1 Использование дисплея в качестве звена между человеком и ЭВМ

Важнейшей и неотъемлемой частью всех новых систем управления и связи на основе ЭВМ стали электронные устройства отображения информации, или дисплеи. Через дисплеи осуществляется взаимодействие человека-оператора (или пользователя) непосредственно с системой. Дисплей является абонентским устройством, позволяющим реализовывать все необходимые действия человека в той или иной системе связи.

Так как дисплей работает на ЭЛТ, он имеет неоспоримое преимущество перед другими типами индикаторов (жидкокристаллические, газоразрядные) и механическими печатающими устройствами (телетайп, электрические пишущие машинки) в скорости, бесшумности, гибкости и так далее, и стал единственным и практически незаменимым элементом всех систем управления и связи, основанных на ЭВМ. Различные типы дисплеев в большинстве случаев являются единственными и незаменимыми устройствами получения информации. На их экранах может воспроизводиться различная цифро-буквенная и графическая информация, которую можно редактировать.

С созданием АСУ, отличающихся большой сложностью, когда оператору приходится принимать решения, оперативно анализируя сложные и быстроменяющиеся ситуации, эффективность работы оператора во многом стала определяться тем, насколько совершенны по техническим и функциональным возможностям используемые средства отображения, обеспечивают ли они прием различной по характеру информации и воспроизведение необходимых для принятия решений информационных моделей.

Для увеличения эффективности труда оператора необходимо, чтобы наиболее употребительная для принятия решения информация отображалась в виде текста, таблицы, диаграммы, гистограммы, функциональных и сетевых графиков, мнемосхем, обстановки с формулярами. При этом отображаемая информация может быть динамической или статической. Часто ее необходимо совмещать с различной телевизионной информацией [2].

Органы чувств воспринимают ограниченное количество информации, определяемое пропускной способностью человека, которая является функцией многих факторов: типа задачи, степени участия оператора в работе системы, объема выводимой информации, количества используемых символов, яркости символов, контрастности, размеров и так далее. Например, для случая считывания информации при равновероятности поступления любых символов пропускная способность оператора определяется выражением [1]

C=(n log 2 N)/T ,

где T-время отображения;

n-число правильно опознанных символов;

N-число используемых символов;

Пропускная способность человека лишь в отдельных случаях может быть выражена в унифицированных единицах, например, в битах. Так, пропускная способность зрительной системы при опознании предметов равна 50-70 бит/с, букв и цифр - 55 бит/с. Пропускная способность человека в течении длительного времени становится меньше, а оптимальная скорость приема и переработки равна 0,1-5,5 бит/с. Уменьшение частоты поступления вызывает затухание активности оператора, а увеличение уменьшает скорость приема и переработки информации.

7.2 Характеристика потока информации

Эффективность восприятия информации зависит от типа символов, формы и угловых размеров их, уровня яркости и контрастности между изображением и фоном, уровня внешней освещенности и многих других факторов. Для оценки средств отображения используют суммарную характеристику, определяемую как «читаемость», которая оценивается по скорости и точности различения, опознанию и интерпретации показателей. Читаемость символов зависит от правильной разработки отдельных деталей. Так, важнейшим является выбор алфавита символов, используемых в качестве кодов: геометрических фигур, букв, цифр, знаков. Форма символов влияет на скорость и точность опознания. Легче и быстрее опознаются цифры, образованные прямыми линиями: 1, 4, 7, 5, 3, 0, 8, 2, 6, 9 (представлены цифры в порядке легкости их опознания) [1].

Время считывания информации с экрана дисплея непостоянно и зависит от угловых размеров символов, световых характеристик, сложности индицируемых символов. Чем сложнее символ, тем больше времени требуется для его опознания. Более точно опознаются знаки, контур которых имеет резкие перепады. Для оптимального опознания знаков простой сложности рекомендуется принимать угловой размер их =181, знаков средней сложности =21 и для знаков сложных =35. При использовании знаков, имеющих размеры меньше допустимых, время восприятия, а также число ошибок возрастают.

Важной характеристикой восприятия информации именно для ЭЛТ является допустимая частота мельканий символов [1]. Мелькание отрицательно влияет на качество работы оператора, поэтому частота мельканий должна быть наибольшей. Частота вспышек, при достижении которой отдельные вспышки не различаются, называется критической частотой слияния мельканий. Оптимальная частота повторения находится в пределах 40-50 Гц. Для аппаратуры на подвижных объектах минимальная частота повторения увеличивается в 2-3 раза.

7.3 Условия использования дисплеев

Видимость знаков на экранах определяется их яркостью: чем выше яркость, тем выше характеристики видимости. Внешняя засветка влияет на опознание изображения. В этом случае количественную оценку изображения можно выполнить с использованием коэффициента, определяемого выражением [1]

kосв=a1lg B+b1

где В - яркость (в кд/м);

a1 и b1 - коэффициенты режима освещения помещения:

Режим освещения a1 b1

Помещение затемнено 10,8 12,45

Общее освещение выключено:

освещенность на местах 20 лк 7,0 11,0

освещенность на местах 60 лк 1,5 8,8

Общее освещение 4-6 лк

освещенность на местах 20 лк 1,75 8,55

Общее освещение 15-20 лк

освещенность на местах 60 лк 1,1 7,6

Значение kосв24 соответствует отличному качеству изображения, kосв=18-24 - хорошему, kосв=5-12 - удовлетворительному и kосв<5 -неудовлетворительному качеству изображения.

В целях более быстрой адаптации глаза рекомендуется, чтобы яркость, создаваемая окружающей средой была не более, чем в два раза больше яркости дисплея. Это означает, что зрительная система не должна ощущать сильных изменений в яркости по мере того, как глаз движется от дисплея к окружающей обстановке. Поддержание постоянного уровня адаптации глаза позволяет уменьшить утомляемость, поскольку адаптация определяет значение коэффициента контраста. Требуемое для обеспечения наилучшей остроты зрения, как показано на рисунке, для получения прогнозируемого результата необходимо прежде всего установить уровень яркости дисплея [2].

Если дисплей используется при сильном внешнем освещении, может возникнуть необходимость соответственно увеличить его яркость или снизить влияние освещенности, создаваемой окружающей средой, посредством затемнений или фильтров. Так, например, в хорошо освещенном помещении (до 500 лк) необходима яркость дисплея 300 кд/м. Влияние внешнего освещения может проявляться и в отражении от поверхности экрана дисплея, что сказывается на величине коэффициента контраста. Этот эффект можно снизить путем применения фильтров и козырьков, что, однако, не всегда реализуемо. Так, уровень освещенности, создаваемый окружающей средой, бывает настолько велик, что значительно уменьшить его весьма трудно и работать при низкой яркости дисплея практически невозможно. Например, при солнечном свете, создающем освещенность, достигающую 100 000 лк, и падающем непосредственно на экран дисплея, возникают условия, которые невозможно улучшить простым увеличением яркости дисплея. Даже гораздо более низкий уровень освещенности в хорошо освещенной комнате может создать эквивалентную яркость, отраженную от поверхности экрана, величиной 50 кд/м; тогда как для обеспечения минимального коэффициента контраста 3 потребуется яркость дисплея 100 кд/м, что вполне достижимо. Однако если мы хотим увеличить коэффициент контраста до более приемлемой величины, например, 8, то потребуется яркость до 350 кд/м, что не всегда возможно [2].

Установим область величин коэффициента контраста, необходимую как для различения точки, так и для опознания символа. Оптимальные коэффициента контраста, необходимые для решения задач от различения минимального точечного объекта до надежной идентификации символа, находятся в диапазоне от 5 до 1. Отметим, что использование коэффициента контраста выше 10 ненамного улучшает эффективность системы отображения.

Правильный выбор уровня коэффициента контраста является очень важным фактором для достижения желаемого действия системы. Снижение уровня этого параметра нецелесообразно даже в тех случаях, когда получен сравнительно высокий уровень яркости. Конечно, в этих условиях обеспечение нормального восприятия возможно при малой величине коэффициента контраста, но компенсировать его за счет увеличения яркости не следует. Возможна некоторая компенсация за счет увеличения угла зрения, однако это крайний случай опознания точки или символа минимальных размеров. Поскольку с необходимостью работы в экстремальных условиях мы сталкиваемся нечасто, то, как видим, большим выбором значений этого параметра для получения приемлемых характеристик зрительного восприятия мы не располагаем [2].

Человек способен оценивать пространственные, яркостные и временные характеристики сигналов. Основными характеристиками зрительного восприятия являются угловые размеры, уровень адаптирующей яркости, контраст между объектом и фоном, время предъявления сигнала. Все параметры зрительного восприятия человека взаимосвязаны между собой так, что уменьшение численного значения одного из них требует увеличения других, чтобы «энергетическое» произведение оставалось неизменным.

К временному параметру глаза относят также длительность сохранения инерционного образа. Время инерции - время накопления и суммирования воздействия света на сетчатку глаза. Благодаря инерции, осуществляется накопление слабых световых потоков, усреднение световых воздействий, необходимых для выделения полезных сигналов из шума. С увеличением инерции растет разрешающая сила глаза, а с увеличением яркости уменьшается время инерции и острота зрения. Инерция связана с остротой зрения - способностью глаза различать детали предметов.

Острота зрения зависит от освещенности, расстояния до рассматриваемого предмета и определяется как величина, обратная углу зрения. Острота зрения характеризуется порогом разрешения- минимальным углом, под которым две равноудаленные точки видны как раздельные. Предельный угол разрешения характеризуется десятыми долями угловой минуты [1].

7.4 Расчеты размеров знаков и символов

Минимальный размер символа при условии его надежного опознания тесно связан с разрешением и даже применяется как критерий разрешения для объектов, состоящих из нескольких разрешаемых элементов. Минимальный размер точки или символа зависит от требуемого угла зрения и дистанции наблюдения [2]. Угловым размером изображения называют угол между двумя лучами, направленными от глаз наблюдателя к крайним точкам наблюдаемого изображения. Определяется по формуле [1]

tg(/2)=h/2*l,

где h - линейный размер изображения (знака);

а l - расстояние от оператора до знака по линии взора;

Установлено, что минимальный угол зрения для символа составляет 14-16.

Для дистанции наблюдения D углу зрения 14 соответствует уравнение d=0,004*D, где d-минимальный размер различимой детали изображения. В общем виде

d=2D/36060,

где - угловой размер(угл. мин) [2].

Толщина линий символов зависит от освещенности и контраста символа с фоном. При воспроизведении белых цифр на черном фоне толщину линии рекомендуется принимать равной 1/10 высоты цифр, при воспроизведении черных цифр на белом фоне толщина линий составляет 1/6 высоты цифр. Ширина цифр должна составлять 2/3 их высоты. Высокие, узкие цифры опознаются лучше при слабом освещении. Размеры знаков должны соответствовать расстоянию наблюдения. В зависимости от расстояния зрительного восприятия l высота знака [1]

htg(/2)l

Рекомендуемые размеры воспроизводимых знаков [1]:

линейные размеры Расстояние до оператора, м

символа, мм 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0

Высота 6 12 25 35 45 60 70 85 95 105

Ширина 4 7 15 21 27 36 42 50 57 63

Толщина контура 0,7 1,5 3 4 6 7,5 9 10,5 12 12,5

На зрительное опознание элементов оказывает влияние контраст. Изображения с прямым контрастом создают лучшие условия для работы глаза (выше острота зрения, меньше утомление). При небольшой разнице в яркостях знака и фона знак воспринимается в виде пятна, это называется обнаружением. Стадия различения формы знаков, контуров называется различием. Если же разница в яркостях такова, что глаз различает существенные признаки, то это - опознание. Пороговой величине разности в яркости фона и знака соответствует пороговый контраст kпор [1]:

kпор=(B-Bф)пор/Bф=Bпор/Bф

Если контраст знака и фона меньше порогового, то знак не виден. Величина порогового контраста для знаков с угловыми размерами 60 и яркостью 80-120 кд/м составляет 0,015-0,020. Контраст k 0,2 (до 20%) соответствует малому контрасту, k 0,5 (до 50%) - среднему и k > 0,5 - высокому. Для знаков с размерами 35-40, воспринимаемых на ЭЛТ, величину контраста рекомендуется принимать от 0,65 до 0,8, для знаков меньших размеров - от 0,7% до 0,90%. Оптимальной величиной является величина контраста 0,85%-0,90%, рекомендуемая при длительной работе оператора с сигналами. При небольшой длительности работы, когда требуется наибольшая четкость изображения, используют контраст >0,90. При уменьшении размеров знаков контраст необходимо увеличивать. Повысить контраст можно путем создания искусственного фона или отдельной подсветкой фона [1].

Яркость в элементах экрана представляет собой отношение испускаемой в направлении оператора силы света Ic к площади светящегося знака Sc [1]

B=(Ic/Sc)cosc

где c - угол между плоскостью экрана и направлением наблюдателя.

Яркость В и освещенность Е связаны между собой зависимостью

B=E/,

где -коэффициент отражения поверхности.

В затемненном помещении норма яркости экранов составляет 25-65 кд/м. Для различения мелких деталей изображения яркость должна быть не менее 100 кд/м [2].

Для опознания подвижных изображений или при ограничении времени экспозиции яркость должна быть больше или равна 300 кд/м. Длительная работа с сигналами, имеющими слишком большую яркость, вызывает утомление зрительного аппарата и подчеркивает дефекты изображения, увеличивает чувствительность глаза к мельканиям изображения. Применение слишком малых яркостей требует чрезмерного напряжения зрительного аппарата, что приводит к снижению уровня зрительных функций.

8. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения дипломного проекта был создан программный модуль визуализации данных аварийного буфера АСУТП, реализованный в среде объектного программирования DELPHI 3.0. Модуль обладает всем необходимым набором функций, позволяющим успешно решать возложенную на него задачу при работе в составе программного обеспечения АСУТП.

Для обеспечения нормальной работы всего пакета программ верхнего уровня требуется персональный компьютер с достаточно высоким быстродействием, класса не ниже Pentium. Но для выполнения только задачи визуализации и анализа базы данных достаточно ПК с процессором серии I486, что позволит более оптимально использовать имеющийся парк ПК, при этом немаловажно и то, что модуль визуализации можно использовать отдельно от пакета программного обеспечения АСУТП.

Несмотря на функциональную законченность разработки, усовершенствование модуля будет продолжаться, так как круг задач возложенных на него до конца еще не определен.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Дюк В. Обработка данных на ПК в примерах - СПб: Питер, 1997.

Информатика в статистике: Словарь-справочник. - М.: Финансы и статистика, 1994.

Использование Delphi 3. Специальное издание. Миллер, Тодд, Пауэл и др.: Пер. с англ. - К.: Диалектика, 1997.

Колесников А., Пробитюк А. Excel 7.0 для Windows 95: - К.: Торгово-издательское бюро BHV, 1996.

Костюк В.И., Ходаков В.Е. Системы отображения информации и инженерная психология: Киев, Издательское объединение «Вища школа», 1977.

Орлик С.В. Секреты Delphi на примерах: - М.: БИНОМ.

Рубенкинг, Нейл Дж. Delphi 3 для «чайников».: Пер. с англ. - К.: Диалектика, 1997.

Технико-экономическое обоснование дипломных проектов: Учеб. Пособие для втузов / Л.А. Астреина, В.В. Балдесов, В.К. Беклешов и др.; Под ред. В.К. Беклешова.- М.: Высшая школа, 1991.

Технико-экономическое обоснование исследовательских и инженерных решений в дипломных проектах и работах: Учебное пособие для вузов / Минько Э.В., Покровский А.В., Гольтман А.А. И др.; Под ред. Э. В. Минько, А.В. Покровского. - Свердловск: Изд-во Урал. Ун-та, 1990.

Шерр С. Электронные дисплеи: Пер. С англ. - М.: Мир, 1982.