Скачиваний:
27
Добавлен:
17.02.2016
Размер:
477.78 Кб
Скачать

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Тюменский государственный нефтегазовый университет» Институт Нефти и Газа

Кафедра «Электроэнергетика»

КУРС ЛЕКЦИЙ

по дисциплине:

«Компьютерное проектирование»

для студентов специальности

140600 – Электротехника, электромеханика, электротехнологии очной, заочной, и заочной сокращенной форм обучения

Тюмень 2008

Утверждено редакционно-издательским советом государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

Составитель: ассистент Орлов В.С.

©государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет», 2008 г.

2

ВВЕДЕНИЕ

Целью дисциплины «Системы автоматизированного проектирования» является изучение основных теоретических и практических положений и современных достижений в области электротехники и основам электроники, необходимых для инженера любого профиля с неэлектрической специализацией в такой степени, чтобы они могли выбирать необходимые электротехнические, электронные, электроизмерительные устройства, уметь их правильно эксплуатировать и составлять совместно с инженерами-электриками технические задания на разработку электрических частей автоматизированных установок для управления производственными процессами.

Дисциплина «Системы автоматизированного проектирования» основана на положениях, изложенных в курсах математики, информатики и инженерной графики.

Задачей дисциплины «Системы автоматизированного проектирования» заключается в изучении:

подходов и методов к проектированию различных электрических систем;

программных и аппаратных средств автоматизированного проектирования.

В результате изучения дисциплины студент, освоивший программу должен

знать:

1.состав, структуру и назначение программного обеспечения;

2.основные типы и области применения систем автоматизированного проектирования.

 

уметь:

1.

читать электрические схемы;

2.

правильно выбирать методы и подходы, программные и аппаратные средства

 

САПР, разрабатывать алгоритмы и программы для решения различных задач.

 

понимать:

1.принципы применения программного обеспечения и компьютерных технологий для решения инженерных задач.

3

ОСНОВЫ САПР

Проектирование – комплекс работ исследовательского, расчетного и конструкторского характеров, имеющих целью создание комплекта документации,

содержащей все необходимые сведения для создания новых и реконструкции старых технических объектов. В качестве объектов проектирования могут выступать как изделия,

так и процессы.

Различают 3 способа проектирования:

1.Неавтоматизированный

2.Автоматизированный (с использованием САПР)

3.Автоматический (без участия человека)

САПР (системы автоматизированного проектирования) - это комплекс средств автоматизации проектирования, взаимосвязанных с коллективом специалистов

(пользователей системы).

САПР – это организационнотехническая система.

Виды обеспечения САПР

1.Техническое обеспечение (ТО) – это совокупность взаимосвязанных или взаимодействующих технических средств необходимых для выполнения АП

(автоматизированного проектирования). К техническим средствам (ТС) относятся устройства вычислительной и оргтехники, АРМ (автоматизированные рабочие места), средства передачи данных, измерительные средства и т.д. Различают такие группы ТС:

 

подготовка и ввод данных

 

программная обработка данных

 

отображение и документирование данных

 

архив проектных решений

2.

Программное обеспечение (ПО) – это совокупность машинных программ,

 

необходимых для выполнения АП. Различают:

 

общесистемное ПО - трансляторы, компиляторы

 

прикладное ПО (ППП) – пакет прикладных программ

3.Лингвистическое обеспечение (ЛО) – совокупность языков проектирования,

включая термины и определения, правила формализации естественного языка,

4

методы сжатия и развертывания информации, необходимые для выполнения АП,

представленных в заданной форме.

4.Математическое обеспечение (МО) – это совокупность мат. методов, моделей и алгоритмов проектирования, необходимых для выполнения АП и представленных в заданных формах.

5.Информационное обеспечение (ИО) совокупность сведений необходимых для выполнения АП, представленных в заданной форме. Сюда входят:

автоматизированные банки данных, которые состоят из СУБД и БД (нормативно справочная информация ЕСКД, БД проектных решений).

6.Методическое обеспечение (МетО) – совокупность документов устанавливающих состав, правила отбора и эксплуатация средств обеспечения АП.

7.Организационное обеспечение (ОО) – совокупность документов устанавливающих, состав проектных организации и подразделений, связи между ними, и функции, а также форму представления этапов проектирования и порядок рассмотрения проектных документов.

Основные задачи САПР

1.Выбор средств для проектирования (средства аппаратные и программные).

2.Разработка математических методов, алгоритмов и программ для выполнения процедур проектирования на компьютере.

5

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САПР

Вычислительная техника

Вычислительная машина - электро-механическое или электронное устройство,

предназначенное для автоматического выполнения математических операций. В

последнее время, это понятие чаще всего ассоциируется с различными видами компьютерных систем.

Компьютер (computer - вычислитель) – электронное устройство, предназначенное для ввода, хранения, обработки и предоставления информации.

Классификация компьютеров

Персональный компьютер (PC)

Малый объем оперативной памяти;

Малая разрядность (32);

Ориентация на малые задачи прикладного характера;

Малая цена.

Рабочая станция (WorkStation)

Большой объем оперативной памяти.

Высокая разрядность (64).

Ориентации на большие задачи и задачи САПР.

Сетевая работа.

Суперкомпьютеры

Сверхвысокая производительность

Ориентации на большие задачи и задачи САПР.

Сетевая работа.

Сеть

Для ускорения обмена информацией и повышения производительности работ,

уменьшения стоимости оборудования отдельные компьютеры собираются в сеть.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС, LAN) - группа компьютеров, а также периферийное оборудование, объединенные одним или несколькими автономными высокоскоростными каналами передачи цифровых данных. Служит для решения

6

комплекса взаимосвязанных функциональных и/или информационных задач и совместного использования объединенных информационных и вычислительных ресурсов.

Наиболее часто в сетях используется протокольная технология «клиент-сервер».

При этом программа делится на две части: клиентская часть, расположенная на компьютере пользователя и серверная часть, расположенная на сервере. Клиент посылает заявку, а сервер еѐ принимает, выполняет, высылает ответ.

Сервер - компьютер, управляющий различными ресурсами сети (службой доменных имен, доступом в сеть верхнего уровня, доступом к принтерам, доступам к файлам и т.д.).

Клиент - компьютер, использующий какой-либо сетевой ресурс.

Основным элементом любой сети является протокол, то есть набор правил для организации работы сети. Сетевые протоколы не зависят от типа компьютера или от операционной системы. Это позволяет включать в состав сети разнородные машины. (Под однородностью платформ понимается совместимость или сходство на уровне операционных систем, файловых систем и пользовательской среды.)

Платформа - аппаратный и/или программный комплекс, служащий основой для различных вычислительных систем.

Протокол Ethernet

Ethernet (aether – эфир, net - сеть) — пакетная технология компьютерных сетей,

преимущественно локальных. Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат пакетов и протоколы управления доступом к среде.

Стандарт IEEE 802.3 (Ethernet 10/100/1000/10G)

В зависимости от скорости передачи данных и передающей среды существует несколько вариантов технологии. В соответствии с этим протоколом возможна передача данных при помощи коаксиального кабеля, витой пары или оптоволокна. Независимо от способа передачи стек сетевого протокола и программы работают одинаково практически во всех вариантах. Большинство Ethernet-карт и других устройств имеет поддержку нескольких скоростей передачи данных, используя автоопределение скорости и дуплексности, для достижения наилучшего соединения между двумя устройствами.

Для организации сети в соответствии с протоколом Ethernet требуется наличие сетевых карт в компьютерах, а также наличие активного и пассивного сетевого оборудования. Под активным сетевым оборудованием подразумевается наличие

«интеллектуальных» функций. То есть маршрутизатор, коммутатор (свитч) являются

7

активным сетевым оборудованием. А повторитель (репитер) и концентратор (хаб),

напротив, являются пассивным сетевым оборудованием. К нему также относятся кабель

(коаксиальный, витая пара, оптоволокно), вилка/розетка (RG58, RJ45, RJ11, GG45), балун

(balun) для коаксиальных кабелей (RG-58) и т.д.

Стандарт IEEE 802.11 (WiFi)

IEEE 802.11 - стандарт связи, описывающий локальные компьютерные сети,

построенные на основе высокочастотного радиоканала. Получил широкое распространение благодаря развитию мобильных компьютеров: КПК и ноутбуков.

Изначально стандарт IEEE 802.11 предполагал возможность передачи данных по радиоканалу на скорости не более 1 Мбит/с и опционально на скорости 2 Мбит/с. В более поздней версии — IEEE 802.11b, фактически являющейся дополнением к основному стандарту, определяется скорость передачи 1, 2, 5,5 и 11 Мбит/с. Стандарт IEEE 802.11g,

принятый в 2002 году, определяет скорость передачи в 54 Мбит/с.

Стандарт IEEE 802.16 (WiMax)

IEEE 802.16 позволяет покрыть сигналом площадь радиусом до 112.6 километров,

без прямой видимости, а также может соединяться с точками доступа стандарта IEEE 802.11 (WiFi). Пропускная способность WiMAX по стандарту составляет порядка 70

Мбит/с. Поэтому он является хорошей альтернативой прокладки кабельной линии

«последней мили».

Bluetooth

Bluetooth (переводится синий зуб) — производственная спецификация беспроводных персональных сетей (WPAN — Wireless Personal Area Network).

Обеспечивает обмен информацией между такими устройствами как карманные и обычные персональные компьютеры, мобильные телефоны, ноутбуки, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры на надѐжной,

недорогой, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи.

Модемы

Модем (аббревиатура, составленная из слов модулятор-демодулятор) —

устройство, применяющееся в системах связи и выполняющее функцию модуляции и демодуляции. Модулятор осуществляет модуляцию, то есть изменяет характеристики несущего сигнала в соответствии с изменениями входного информационного сигнала,

демодулятор осуществляет обратный процесс. Частным случаем модема является широко применяемое периферийное устройство для компьютера, позволяющее ему связываться с

8

другим компьютером, оборудованным модемом, через кабельную сеть или по радиоканалу.

Выделяют следующие типы модмов:

1.Аналоговые - наиболее распространѐнный тип для обычных коммутируемых телефонных линий

2.ISDN - для цифровых коммутируемых телефонных линий

3.xDSL - используются для организации выделенных (некоммутируемых) линий используя обычную телефонную сеть. Отличаются от коммутируемых модемов кодированием сигналов. Обычно позволяют одновременно с обменом данными осуществлять использование телефонной линии в обычном порядке.

4.Кабельные - используются для обмена данными по специализированным кабелям

(например через кабель коллективного телевидения по протоколу DOCSIS).

5.PLC - используют технологию передачи данных по проводам бытовой электрической сети.

6.Радио - организуют по выделенному (некоммутируемому) радиоканалу.

7.Беспроводные - это приѐмопередатчики, использующие сети операторов мобильной связи (стандартов CSD, GPRS, HSCSD, EDGE, UMTS, HSDPA, HSUPA, CDMA, CDPD) для передачи и приѐма информации.

8.Спутниковые – организуют связь с применением космического ретранслятора.

Топология сетей

Термин ―топология‖, или ―топология сети‖, характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети. Топология — это стандартный термин, который используется профессионалами при описании основной компоновки сети. Кроме термина ―топология‖, для описания физической компоновки употребляют также следующие:

Сетевая топология может быть

физической — описывает реальное расположение и связи между узлами сети:

логической — описывает хождение сигнала в рамках физической топологии.

Существует множество способов соединения сетевых устройств, из них можно

выделить пять базовых топологий: шина, кольцо, звезда, ячеистая топология и решѐтка.

Остальные способы являются комбинациями базовых. В общем случае такие топологии называются смешанными или гибридными, но некоторые из них имеют собственные названия, например «Дерево».

9

1. Line — "Линия": топология сети, все станции которой, кроме конечных, соединены с двумя соседними.

Все данные в этой сети передаются от одной станции к другой. Каждая станция работает как повторитель.

2.Ring — "Кольцо": топология сети, все станции которой соединены с двумя соседними. Все данные в этой сети передаются от одной станции к другой в одном направлении. Каждая станция работает как повторитель.

3.Star — "Звезда": топология сети, в которой соединения между станциями или узлами сети устанавливаются через коммутатор.

4.Bus — "Шина": топология сети, все станции которой подсоединены к одному кабелю.

5.Tree — "Дерево": топология сети с более чем двумя оконечными и, по крайней мере, двумя промежуточными узлами (концентраторами). В такой сети между любыми двумя узлами существует только один путь.

A – линия; B - каждый с каждым

C – звезда; D - кольцо

E – шина; F - дерево

Измерительные средства

Измерительные средства - технические устройства, предназначенные для проведения измерений.

На средство измерений утвержденного типа оформляется сертификат об утверждении типа средств измерений — документ, выдаваемый уполномоченным на то государственным органом, удостоверяющий, что данный тип средств измерений утвержден в порядке, предусмотренном действующим законодательством, и

соответствует установленным требованиям..

10

Соседние файлы в папке Системы автоматизированного проектирования