ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ |
|
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
|
Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" |
|
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ |
Утверждено на заседании кафедры «КСУ»
"____"_____________ 200___ г.
Заведующий кафедрой ____________________ д.т.н., доц. Г.М. Мартинов
Ученый секретарь кафедры ____________________ к.т.н., доц. И.С. Кабак
|
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИИ ДИСЦИПЛИНЫ |
|
|
|
|
|
«Графические системы и интерфейс оператора» |
|
|
|
|
|
Специальность |
220301.65 (210200) «Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении)» |
|
|
|
|
Цикл дисциплин учебного плана |
Учебный план по направлению 657900 «Автоматизированные технологии и производства», специальности 210200 «Автоматизация технологических процессов и производств» (2002 г) |
|
|
|
|
Квалификация дипломированных специалистов |
Инженер |
Составил:
Козак Н.В. - преподаватель кафедры «Компьютерные системы управления»
_____________________
(подпись)
МОСКВА 2008 г.
Содержание
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИИ ДИСЦИПЛИНЫ 1
«Графические системы и интерфейс оператора» 1
Семестр 9 Р1. Принципы построения пользовательского интерфейса в приложениях систем управления 5
Р1: Лекция №1. Обобщенная архитектура прикладной составляющей программного обеспечения систем управления 5
Жизненный цикл изделия и программные средства его поддержки 5
Обобщенная архитектура систем управления электроавтоматикой 7
Характеристики современного процесса разработки прикладной составляющей электроавтоматики 8
Вопросы: 11
Р1: Лекция №2. Базовые элементы платформы приложений СУ для построения интерфейса пользователя 11
Компоненты каркаса 12
Компоненты конфигурирования 14
Компоненты средств интерфейса пользователя 15
Конфигурирование компонентов в составе системы 16
Вопросы 18
Р1: Лекция №3. Принципы классификации прикладных компонентов систем управления 18
Виртуальная структура прикладной области 20
Матрица компонентов 21
Анализ и систематизация набора прикладных компонентов с применением матрицы 23
Определение минимально необходимого набора прикладных компонентов системы 25
Вопросы 26
Семестр 9 Р2. Технологии .Net в разработке приложений систем управления 27
Р2: Лекция №4. Основные понятия платформы .Net 27
Строительные блоки .NET (CLR, CTS, CLS) 27
Преимущества С# 28
Промежуточный язык MSIL 28
Работа с пространствами имен 29
Память в приложениях .NET 30
Проверка наличия утечек 30
Получение дополнительной информации о пространстве имен и типах сборки 31
Вопросы 32
Р2: Лекция №5. Принципы взаимодействия .Net с разработанным кодом 33
Преобразование исходных кодов в новый формат языков .NET 33
Использование двоичных компонентов для организации взаимодействия с компонентами .NET 34
Вопросы 36
Р2: Лекция №6. Инструментарий процесса разработки 36
P2: Лекция №6. Инструменты отладки приложений в .NET Framework 2.0 и выше 37
Утилиты 37
WinDbg 37
SOS 37
Загрузка расширения отладки SOS 37
Примеры: 38
ADPlus 38
Debug Diagnostic Tool 1.1 38
.Net Reflector 39
P2. Лекция № 7. С# и С++ в приложениях систем управления 41
Базовые различия 41
Сборка мусора в .NET Framework 42
Ограничения на использование управляемых типов в C++ 42
Причины смешивания управляемого и неуправляемого кодов 43
Вопросы 43
Семестр 9 Р3. Платформа автоматизации CoDeSys 44
P3. Лекция № 8. Основные возможности системы CoDeSys 44
Основные возможности системы CoDeSys. 44
Концепция CoDeSys 45
Окно приложения Сodesys: 46
P3. Лекция № 9. Возможности CoDeSys как открытой системы 48
Архитектура приложений современных систем управления 48
Выявление открытых интерфейсов среды 51
Встраивание сцены трёхмерного моделирования объекта управления 53
P3. Лекция № 10. Взаимодействие с аппаратными средствами платформы CoDeSys 56
Основные характеристики и назначение 56
Построения средств диагностики и управления устройствами электроавтоматики на базе OPC технологии 57
Особенности механизмов работы OPC серверов 59
Реализация интерфейсов OPC в сервере 60
Реализация OPC компонентов диагностики для контроллеров CoDeSys SP 61
Вопросы 62
Семестр 9 Р4. Тестирование приложений систем управления через интерфейс оператора 63
P4. Лекция № 11. Базовые понятия процесса тестирования 63
Жизненный цикл разработки программного обеспечения 63
Модели жизненного цикла 64
Каскадный жизненный цикл 64
V-образный жизненный цикл 65
Спиральный жизненный цикл 65
Экстремальное программирование 66
Тестирование, верификация и валидация - различия в понятиях 66
Задачи и цели процесса верификации 67
P4. Лекция № 12. Использование пакетов автоматизации тестирования 69
Методы проведения тестирования пользовательского интерфейса, повторяемость тестирования пользовательского интерфейса 69
1) Ручное тестирование 69
2) Сценарии на формальных языках 69
Тестирование удобства использования пользовательских интерфейсов. 70
Принцип использования коммерческих приложений для тестирования пользовательского интерфейса 73
Обзор Quickt Test. Основные понятия 73
Использование Actions, Iterations 76
Использование объекта DataTable и параметризация 77
Распознавание объектов в QTP и уникальность их свойств 77
Rational RobotJ 78
P4. Лекция № 13 Модульное тестирование 79
Цели и задачи и модульного тестирования 80
Понятие модуля и его границ. Тестирование классов 81
Подходы к проектированию тестового окружения 83
P4. Лекция № 14. Возможности UIAutomation 86
Начальное представление 88
Представление элемента управления 88
Представление содержимого 89
Шаблоны элементов управления UIA 90
DockPattern 90
ExpandCollapsePattern 90
GridPattern 90
GridItemPattern 90
InvokePattern 91
MultipleViewPattern 91
RangeValuePattern 91
ScrollPattern 91
ScrollItemPattern 91
SelectionPattern 91
SelectionItemPattern 91
TablePattern 91
TableItemPattern 91
TextPattern 91
TogglePattern 91
TransformPattern 92
ValuePattern 92
WindowPattern 92
Семестр 9 р1. Принципы построения пользовательского интерфейса в приложениях систем управления р1: Лекция №1. Обобщенная архитектура прикладной составляющей программного обеспечения систем управления
Тенденции развития прикладной составляющей программного обеспечения систем управления. Современные подходы в разработке, использование готовых компонентов. Компоненты каркаса пользовательского интерфейса. Концепция открытой модульной архитектуры.
Жизненный цикл изделия и программные средства его поддержки
Современное производство сложных изделий машиностроения подразумевает согласованную работу многих предприятий. Для обеспечения согласованной работы всех предприятий, участвующих в проектировании, производстве, реализации и эксплуатации изделий, используется соответствующая информационная поддержка этапов жизненного цикла изделий. Такая поддержка и компьютерное сопровождение жизненного цикла изделия получили название CALS (Continuous Acquisition and Lifecycle Support). Назначение CALS-технологий - обеспечивать представление необходимой информации в нужное время, в нужном виде, в конкретном месте любому пользователю на всех этапах жизненного цикла изделия. Внедрение CALS-технологий в ближайшие годы станет необходимым условием выживания промышленных предприятий при существующей жесткой конкуренции товаров на международных и национальных рынках.
Рис. 1 Этапы жизненного цикла промышленных изделий и системы их автоматизации, применительно к производствам на базе PLC
В современных условиях участниками жизненного цикла конкретного изделия могут быть юридически и территориально не связанные друг с другом предприятия. CALS-технологии призваны служить средством, интегрирующим существующие на предприятиях автоматизированные системы обработки информации в единую функциональную систему. Главная задача создания и внедрения CALS-технологий - обеспечение единообразных описаний и смысловой интерпретации данных независимо от места и времени их получения в общей системе, имеющей масштабы вплоть до глобальных. CALS-технологии не отвергают существующие автоматизированные системы обработки информации (САПР, АСТПП, АСУ, АСУП и др.), а служат средством их интеграции и эффективного взаимодействия. При этом структура проектной, технологической и эксплуатационной документации, понятийный аппарат и языки представления данных должны быть стандартизованы.
Следует отметить, что технические средства, используемые в CALS, не являются специфическими, предназначенными только для CALS-технологий. Специфическими являются прежде всего средства лингвистического, математического и программного обеспечения CALS, а также международные CALS-стандарты, регламентирующие средства информационного и методического обеспечения. Основные типы автоматизированных систем обработки информации в CALS, используемых в жизненном цикле изделия, представлены на рисунке.
-
САЕ - Computer Aided Engineering (автоматизированные расчеты и анализ);
-
CAD - Computer Aided Design (автоматизированное проектирование);
-
САМ - Computer Aided Manufacturing (автоматизированная технологическая подготовка производства);
-
PDM - Product Data Management (управление проектными данными);
-
ERP - Enterprise Resource Planning (планирование и управление предприятием);
-
MRP-2 - Manufacturing (Material) Requirement Planning (планирование производства);
-
MES - Manufacturing Execution System (производственная исполнительная система);
-
SCM - Supply Chain Management (управление цепочками поставок);
-
CRM - Customer Relationship Management (управление взаимоотношениями с заказчиками);
-
SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition (диспетчерское управление производстветнтыми процессами);
-
CNC - Computer Numerical Control (компьютерное числовое управление);
-
S&SM - Sales and Service Management (управление продажами и обслуживанием);
-
СРС - Collaborative Product Commerce (совместный электронный бизнес).
Интересующими нас этапами в жизненном цикле изделия являются его проектирование и производство (Рис. 1). Применяемые на этих этапах современные технологии и инструменты (CAE, CAD, CAM, PDM, MES и прочие) являются залогом, того, что производство будет эффективным, и изделие качественным и востребованным.
CAM, ERP, SCADA и другие инструментальные средства обладают универсальностью, т.е. применимы к широкому кругу производственных задач. В связи с этим возможно выделить уровень систем и приложений более близкий к специфики задач производства и используемому на нем оборудованию. Такое программное обеспечение будет иметь прикладной характер по отношению к производственному процессу.
В настоящее время широкое распространение получили производства (например, деревообработка, полиграфия, сборочные и упаковочные линии), в которых управление производственными процессами реализовано на базе программируемых логических контроллерах (PLC). На таких производствах важную роль играет программное обеспечение, которое используется для компьютерного оборудования на этапах проектирования, подготовки производства и производства. На этих этапах выполняются прикладные задачи создания программ управления электроавтоматикой, настройки аппаратных средств, организации предоставления данных для систем более высокого уровня (SCADA, ERP, MES) и прочее. Программное обеспечение выполняющее задачи этого уровня называют прикладным программным обеспечением или прикладной составляющей систем управления.
Примеры CAD/CAM/CAE линейки продуктов:
Autodesk (Autodesk, Inc);
SolidWorks (SolidWorks Corp США);
Delcam (Power Solution Великобртания).
Примеры PDM систем:
PLM Windchill (Parametric Technology Corporation)
SWR-PDM (SolidWorks Corp)
Российские
T-FLEX DOCs (Топ системы)
APPIUS PDM (1С:PDM)
И прочие описания доступны в инете по ключевым словам
Современные тенденции построения систем управления электроавтоматикой опираются на следующие особенности:
-
Аппаратная база предполагает использование технологических и стоимостных преимуществ персональных компьютеров;
-
Программная реализация использует все достоинства объектно-ориентированного и компонентного подходов;
-
Пользовательский интерфейс имеет стандартное оконное представление;
-
Технологу-программисту предоставляются удобные средства для разработки управляющих программ;
-
Система управления предполагает своё внедрение в работу систем по управлению производством.
Представленные особенности имеют отражение в проектировании и разработке программного обеспечения для систем управления.