Программные средства автоматизации. Лингвистические средства программирования МК

Размещено на http://www.allbest.ru

Программные средства автоматизации. Лингвистические средства программирования МК

1. Пакеты прикладных программ САПР

САПР - признанная область применения вычислительной техники. Компьютер может предоставить конструкторам и технологам полный набор возможностей САПР и, освободив их от рутинной работы, дать возможность заниматься творчеством, что резко повышает производительность труда.

Приближение САПР к конструктору позволило резко повысить производительность самих САПР, распространение которых сдерживалось трудностью алгоритмизации конструкторских задач. Действительно, невозможно к каждому конструктору “приставить” программиста. Это противоречие может быть устранено только широким распространением прикладных программных средств, “общающихся” с конструктором на “естественном” языке. 

Практически все современное программное обеспечение ориентируется на пользователя, дружелюбно общаясь с ним понятным ему способом и предоставляя ему полную свободу действий. Такое “общение” человека с компьютером возможно только в интерактивном (диалоговом) режиме, когда пользователь тут же на экране видит результат своих действий.

Многие современные программные системы, ориентированные на проектирование промышленных изделий, имеют достаточно большой арсенал возможностей интерактивной графики, обеспечивая возможность создания и редактирования двумерных изображений, состоящих из проекций изделия, штриховки, размеров и т.д., а также формирования реалистичных трехмерных изображений проектируемых изделий, построенных из исходных данных чертежа с удалением невидимых линий, с учетом различных способов освещения, задания параметров структуры поверхностей и т.п. При этом САПР предоставляют принципиально недостижимые ранее возможности. Фактически конструктор попадает в новую среду - среду компьютерной графики.

Среди систем малого и среднего класса в мире наиболее популярна система AutoCad фирмы AutoDesk, а также системы Pcad, OrCAD (разработка и моделирование электронных устройств, в основном - печатных плат), ArchiCAD (архитектура), «Базис», «Компас», «SolidWorks» (механика), каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки и предпочтительную область применения.

Фирма AutoDesk является одним из признанных лидеров в области разработки САПР, а созданный ею пакет AutoCad - одним из лучших. Это сложная и разветвленная по своей структуре система, которая в то же время легко управляется при помощи простых и ясных команд. Эта система дает пользователю ПК возможности, ранее доступные только на больших и дорогих вычислительных системах. 

AutoCad - универсальный графический пакет, предназначенный для любого специалиста, работающего с технической графикой. Фирма AutoDesk, ориентируясь на самый широкий круг пользователей, заложила в пакет богатые возможности адаптации к любым предметным областям. Именно поэтому AutoCad завоевал широкую популярность и продолжает сохранять свои позиции на мировом рынке.

Предоставляет следующие возможности:

1. графическое моделирование, т.е. использование компьютера в САПР в качестве мощного вычислительного средства, позволяющего без особых навыков программирования работать со сложными пространственными моделями;

2. создание и ведение информационной базы данных (архива) чертежей;

3. создание библиотеки стандартных элементов чертежей, относящихся к какой-то предметной области, с тем чтобы строить новые чертежи из уже созданных ранее элементов;

4. параметризация чертежей - построение деталей и чертежей с новыми размерами на основе один раз нарисованного чертежа (модели);

5. создание демонстрационных иллюстраций и мультфильмов.

КОМПАС 5 представляет собой современный программный продукт, функционирующий под управлением операционной системы Windows 95/98/NT. Система имеет настраиваемый оконный интерфейс, соответствующий стандартам Windows, и управляется с помощью команд текстового меню, панелей кнопок, контекстно-зависимых (динамических) меню. Оформление экрана, состав кнопочных панелей и любые параметров системы могут быть настроены непосредственно во время сеанса работы. Пользователь может формировать собственные кнопочные панели, в том числе подключая функции прикладных библиотек в качестве команд. Основными компонентами КОМПАС 5 являются КОМПАС-ГРАФИК - редактор конструкторской документации и КОМПАС-3D - система трехмерного твердотельного моделирования.

Любой вид чертежа или фрагмент может содержать до 255 слоев, каждый из которых можно делать текущим или недоступным для редактирования или невидимым.

Экранная форма КОМПАС.

При заполнении документа на экране пользователь видит стандартную таблицу спецификации и может вводить данные в ее графы.

2. SCADA-системы

В большинстве случаев АСУ ТП являются системами организационно-техническими, что означает наличие функций, выполняемых человеком (оператором, диспетчером). Несколько десятков лет назад эти функции заключались в основном в наблюдении за контрольно-измерительными приборами и непосредственном ручном управлении технологическим процессом.

После того как компьютеризация достигла производственного сектора, на рабочих столах операторов стали появляться компьютеры, где взаимодействие между оператором и технологическим процессом осуществляется с помощью программного обеспечения, получившего общее название SCADA.

“SCADA-система” (Supervisory Control And Data Acquisition System) - система сбора данных и оперативного диспетчерского управления. В названии присутствуют две основные функции, возлагаемые на SCADA-систему:

0 сбор данных о контролируемом технологическом процессе;

1. управление технологическим процессом, реализуемое ответственными лицами на основе собранных данных и правил (критериев), выполнение которых обеспечивает наибольшую эффективность и безопасность технологического процесса.

SCADA-системы позволяют значительно ускорить процесс создания ПО верхнего уровня АСУ ТП, не требуя при этом от разработчика знаний современных процедурных языков программирования общего назначения.

Умеренная цена и эффективное использование вложенных средств - стоимость системы, затраты на освоение и стоимость работ по созданию, сопровождению и развитию АСУ ТП должны быть минимальными. При прочих равных условиях данное требование является наиболее существенным при выборе SCADA-системы.

3. Инструментальная среда разработки приложений сбора данных и управления Genie

Genie является инструментальной средой разработки приложений сбора, обработки и графического представления данных и управления, которая содержит множество встроенных функциональных блоков и графических элементов отображения, позволяющих существенно сократить затраты на разработку программного обеспечения для систем промышленной автоматизации. Разработка приложения заключается в выборе соответствующих функциональных блоков, установлении логических связей между ними, создании графического интерфейса оператора и настройке форм отчетов. программа прикладной программирование приложение

Основные области применения: системы сбора данных и диспетчерского управления; автоматизация производственных участков; создание АРМов технолога; автоматизация лабораторных измерений; измерительные комплексы; системы и комплексы автоматизации испытаний. Пакет имеет встроенную среду разработки программных сценариев, совместимую с Microsoft VB и VBA, обеспечивающую разработчика системы мощным набором инструментов, который называется редактором сценариев (Script Designer). Редактор сценариев содержит множество функций VBA, а также методов сбора и обработки данных, которые позволяют реализовывать прикладные алгоритмы практически любого уровня сложности. 

Редактор задач пакета Genie позволяет редактировать множество задач одновременно. Каждая задача отображается в своем окне и имеет свои собственные параметры: период сканирования, методы запуска/останова и др. Genie 3.04 поддерживает до 8 задач.

Редактор задач Genie

Редактор отчетов обеспечивает выполнение пяти основных функций: сбор данных, конфигурирование формата отчета, составление расписания отчета, генерацию отчета событий и генерацию отчета тревог.

Подсистема регистрации событий пакета Genie позволяет осуществлять непрерывный контроль состояния технологического процесса и системы сбора данных, а также заблаговременно предупреждать возможные отклонения в ходе технологического процесса и функционирования аппаратно-программных средств системы. Гибкие возможности конфигурирования пороговых и предельных значений параметров позволяют реализовать множественные условия, по которым идентифицируются аварийные и предаварийные ситуации. 

В настоящее время фирмой Advantech разработана более совершенная версия GenieDAQ 4.11.

4. Языки программирования высокого уровня

Для программирования МК можно использовать различные языки высокого уровня. Термин «язык высокого уровня» служит для обозначения языков, используемых для написания легко читаемых программ, которые конвертируются (компилируются) в язык ассемблера, а затем преобразуются в объектный код (биты и байты) для их выполнения микроконтроллером.

Перечислим основные характеристики языков высокого уровня:

· наличие встроенных функций (например, консольный ввод/вывод) с подключаемыми библиотеками;

· разнообразные типы данных (8-, 16-, 32-битные и с плавающей точкой);

· выполнение арифметических операций с использованием стека;

· использование локальных и глобальных переменных, указателей структур данных;

· распределение памяти;

· доступ к аппаратным регистрам;

· символическая информация для симулятора/эмулятора.

При разработке программного обеспечения для МК существует несколько правил, которые следует выполнять, чтобы объем используемых ресурсов не превысил доступный предел.

1. Использовать только один вид интерфейса с аппаратными средствами (внешними устройствами). Применения различных интерфейсов создает проблемы, если потребуется подключать другие типы внешних устройств.

2. Идентифицировать глобальные переменные, специфичные для подпрограмм, и не использовать их где-нибудь еще в коде.

3. Использовать везде, где возможно, локальные переменные (это можно реализовать только в языках высокого уровня).

4. Если предполагается наличие временно используемых переменных, то программа должна обеспечить их уникальное использование.

Следование этим правилам при разработке прикладных программ избавит вас в дальнейшем от проблем, связанных с устранением трудно выявляемых неустойчивых ошибок в программе.

Во многих приложениях требуется производить ввод данных с клавиатуры. Это может быть реализовано при помощи отдельных кнопок, но такой подход слишком расточителен с точки зрения использования линий ввода/вывода МК. Лучшим решением является использование матричной клавиатуры, которая представляет собой набор ключей, объединенных в ряды и столбцы

Подключение к МК матричной клавиатуры.

Матричная клавиатура может быть расширена практически до любого размера, используя при этом небольшое число выводов МК. Например, 104-клавишная клавиатура ПК - это матрица, содержащая 13х8 ключей.

Размещено на Allbest.ru