Конспект лекции дисциплины «Графические системы и интерфейс оператора»


НазваниеКонспект лекции дисциплины «Графические системы и интерфейс оператора»
страница4/17
Дата публикации13.03.2013
Размер1.2 Mb.
ТипКонспект
userdocs.ru > Информатика > Конспект
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17
^

Р1: Лекция №3. Принципы классификации прикладных компонентов систем управления


Принципы классификации прикладных компонентов систем управления. Принцип классификации. Матрица прикладных компонентов. Использование классификации в процессе разработке приложений систем управления. Принцип трёх уровневого конфигурирования приложений. Инструменты конфигурирования и их принцип работы.

В соответствии с реализуемыми в компонентах задачами, связанными непосредственно со спецификой систем управления электроавтоматикой, область прикладных компонентов возможно разделить на подгруппы:

  • разработка управляющих программ - компоненты предназначены для создания управляющих программ электроавтоматики с помощью различных текстовых и графических редакторов и их инструментария, последующей компиляции этих программ под определенную аппаратную платформу PLC, а также для получения информации об оборудовании, для которого разрабатываются УП (например, адреса входов и выходов PLC);

  • отладка управляющих программ – компоненты обеспечивают эмуляцию выполнения управляющих программ PLC, отслеживание изменений и редактирование значений переменных во время выполнения, вывод графической информации, о значениях переменных;

  • выполнение управляющих программ - компоненты реализуют запуск управляющих программ, управление последовательностью вызовов и остановку выполнения набора управляющих программ, реализуют необходимый инструментарий в пользовательском интерфейсе для управления процессом выполнения управляющих программ;

  • моделирование объекта управления - компоненты обеспечивают эмуляцию аппаратных панелей управления и процессов производства с использованием виртуальных приборов (тахометров, термометров, панелей настроек и т.п.) и виртуальных технических средств (двигателей, насосов, приводов осей станка и т.д.);

  • диагностика оборудования - компоненты производят диагностику аппаратных средств, состояний соединений с ними, состояния аппаратуры при исполнении процессов управления, информирует об аппаратных ошибках и аварийных состояниях процесса, неисправностях оборудования;

  • контекстная помощь - компоненты обеспечивают быстрый доступ пользователя к справочной информации о возможностях системы и алгоритмах их реализации, о синтаксисе и функциях языков программирования PLC. На базе этих компонентов реализуются помощники подсказок (Tool Tips), которые информируют пользователя при выполнении рутинных работ, например, при написании кода управляющей программы, создании проекта, исполнении и отладке управляющей программы;

  • конфигурирование PLC - компоненты обеспечивают построение топологии промышленных сетей, настраивают режимы и координируют совместную работу аппаратных средств, формируют логические связи между исполняемыми управляющими программами и контроллерами;

  • прочие. Сюда попадают компоненты, не вошедшие в предыдущие подгруппы, но, при условии совместной реализации выделенной задачи, они могут быть объединены во вновь оформившуюся подгруппу.

Расширение пользовательских задач для систем электроавтоматики не ограничено. Конечным пользователям и сторонним производителям предоставляется набор системных средств разработки (Developer’s Kit) для наращивания требуемых функциональных возможности системы. Но основное расширение пользовательских задач осуществляется самими разработчиками программного обеспечения с выпуском очередной версии продукта или пакетом обновления.

Предложенная классификация (Рис. 10) позволяет систематизировать компоненты электроавтоматики и определять функциональную нагрузку, которую несет каждая из областей и подгрупп.



Рис. 10 Классификация компонентов систем управления электроавтоматикой

Компоненты окружения привязаны к операционной системе и аппаратной платформе исполнения прикладных приложений электроавтоматики. Смена операционной системы влечет за собой изменения в этой области.

Компоненты прикладной области абстрагированы от особенностей платформы исполнения, но они привязаны к специфике функций пользовательских задач. Многообразие подгрупп определяется изобилием реализуемых возможностей и разнородностью объектов управления систем электроавтоматики. Такие традиционные задачи, как создание, отладка и выполнение управляющих программ, наиболее часто входят в поставку прикладного программного обеспечения электроавтоматики.
^

Виртуальная структура прикладной области


Программное обеспечение прикладной области электроавтоматики в своем вертикальном сечении имеет многоуровневую структуру и полностью соответствует виртуальной машине.



Рис. 11 Трехуровневая архитектура Windows DNA и уровни прикладной области электроавтоматики

На Рис. 11 проведена аналогия между виртуальной структурой и архитектурой концепции Microsoft Windows DNA (Distributed interNet Applications), которая вводит промежуточные слои бизнес-логики для отделения компонентов представления в интерфейсе пользователя от компонентов специализированных на работе с данными.

В многоуровневой структуре прикладной области необходимо ввести дополнительный подуровень - взаимодействия с аппаратурой. Который будет реализовывать доступ к конкретным аппаратным средствам электроавтоматики.

^ Уровень взаимодействия с аппаратурой маскирует особенности работы аппаратных решений. На этом уровне инкапсулируют доступ к PLC-устройствам, реализуют работу с протоколами промышленных сетей (Profibus, CANbus, ProfiNet, DeviceNet и другие), встраивают OPC-серверы для интеграции в SCADA-системы.

^ Уровень хранения и доступа к данным определяет внутреннее представление информации, работу с базой данных, с файловой системой, с сетевыми протоколами обмена данных и т.д. Здесь реализуют менеджеры для предоставления данных, их хранения во внутреннем формате, а также для записи и чтения данных в различных файловых форматах.

^ Уровень управления данными реализует функциональность двунаправленного управления потоками данных. На этом уровне располагают трансляторы, компиляторы, генераторы кодов для различных процессоров, механизмы конвертирования и фильтрации баз данных. Уровень, отвечающий за преобразование данных, полностью соответствует функциональности уровня бизнес-логики Windows DNA-архитектуры.

^ Уровень визуального представления реализует компоненты пользовательского интерфейса по типу виртуальных приборов. На этом уровне располагают редакторы управляющих программ, инструменты моделирования объекта управления, инструменты для построения графиков диагностики и отслеживания состояния процесса, панели управляющих элементов, а также реализуют диалог взаимодействия с оператором.

Многоуровневая структура прикладной области предполагает применение общего подхода при разработке прикладных компонентов электроавтоматики. В этом подходе компоненты специализируются на реализации пользовательского интерфейса и на работе с данными. При этом нет зависимости между компонентами представления и компонентами работы с данными.

Подуровень взаимодействия с аппаратурой позволяет разделять компоненты, работающие с данными приложений и данными PLC устройств. Это обусловлено различиями в способах организации работы с данными.
^

Матрица компонентов


Для анализа состава компонентов прикладной части электроавтоматики предлагается оригинальный исследовательский аппарат - матрица компонентов. Матрицу компонентов построим в виде пересечения пользовательских задач по горизонтали с логическими уровнями виртуальной структуры по вертикали (см. Рис. 12). Таким образом, столбцы полученной матрицы определяют многообразие пользовательских задач системы управления электроавтоматикой, а строки - способ компонентой реализации (организации) программного обеспечения.

Почему классификация имеет представление в виде матрицы? Системы управления имеют большое число компонентов. Например, 5-ая версия 2000-ого года Windows Control Center от Siemens (сокращенно WinCC) содержит более 30 основных компонентов и множество опций и дополнений, ряд которых может расширяться.

Матрица формирует общее представление о наборе компонентов прикладных приложений для систем управления.

На Рис. 12 показано абстрактное представление матрицы прикладных компонентов электроавтоматики. Здесь можно представить, в каких ячейках следует искать традиционные модули электроавтоматики, такие как редакторы языков управляющих программ в стандарте МЭК 61131-3, OPC-сервер, драйвера промышленных сетевых протоколов Profibus, CANbus, сервис сетевых подключений, модуль шифрования данных и т.д.



Рис. 12. Принцип построения матрицы компонентов

Например, в задаче создания управляющих программ на уровне визуального представления размещаются редакторы языков программирования для контроллеров (см. Рис. 12). Драйвера для сетевых протоколов можно разместить сразу на 2 уровнях: хранения и предоставления данных и взаимодействия с аппаратурой.

Модульность в реализации пользовательской задачи системы характеризуется количеством логических уровней, которые занимает компонент. Если компонент занимает все 4 уровня матрицы – это означает отсутствие модульности для функций приложения в прикладной задаче.

Применение матрицы компонентов позволяет:

  • упорядочить необозримое множество компонентов прикладной составляющей современных систем управления электроавтоматикой, разделив их на группы по задачам пользователя и на логические уровни в специализации компонентов в задаче;

  • выявить полноту охвата пользовательских задач и выделить минимальный (базовый) набор компонентов, достаточный для скорейшего выпуска на рынок изделий с ограниченным набором функций;

  • исследовать модульность системы с целью ее последующего развития и расширения;

  • определить набор компонентов на этапе проектирования и разработки системы, что предотвратит дублирование функциональностей.

Более того, как видно из принципа построения матрицы, ряд пользовательских задач не ограничивается. Т.е. в матричном представлении возможно с необходимой детализацией представлять пользовательские задачи.

Например, задача разработки управляющих программ может быть разделена на задачу разработки управляющих программ в языках МЭК и задачу разработки управляющих программ на других языках. В матрице можно представить только те задачи, для которых будет вестись разработка. Например, при внедрении функций ряда компонентов внешних производителей.
^

Анализ и систематизация набора прикладных компонентов с применением матрицы


Современные системы электроавтоматики обладают несколькими десятками базовых и множеством дополнительных компонентов, в том числе программными компонентами сторонних производителей. Вследствие этого, приложения прикладной составляющей систем управления, как правило, частично перекрывают, а иногда и дублируют свои функциональные возможности. Конечному пользователю нелегко разобраться в такой ситуации, учитывая, что дополнительные избыточные компоненты – это новые расходы на их приобретение.

Структурное и упорядоченное представление прикладных компонентов в виде матрицы позволит сделать анализ структуры систем управления более наглядным и удобным для анализа.

Матрица компонентов CoDeSys (см. Рис. 13) имеет выраженный модульный характер логических уровней. Компоненты обладают более узкой специализацией, что повышает гибкость настройки пользовательских конфигураций системы.



Рис. 13 Матрица прикладных компонентов системы CoDeSys
^

Определение минимально необходимого набора прикладных компонентов системы


Опыт корпорации Microsoft в выпуске различных вариантов (edition) одной и той же версии операционной системы (например, Home Edition и Professional Edition, например), показал возможность эффективного применения различных конфигураций программных компонентов системы для решения определённого круга пользовательских задач.

Подобным образом можно поступить с прикладной составляющей программного обеспечения систем управления электроавтоматикой. Как представлено на рисунке (Рис. 14), система имеет ряд вариантов установки, в зависимости от решаемой задачи автоматизации.



Рис. 14 Варианты установки системы управления электроавтоматикой

Например, задача одного из нескольких типичных участков производства может сводиться только к исполнению УП и некоторой диагностики оборудования. При этом, исходя из того, что участок типичный для производства, нет необходимости использования задачи конфигурирования PLC, все конфигурационные данные для аппаратного обеспечения уже готовы, нет необходимости их корректировать. Для этого случая возможно применения самого простого варианта установки системы, обладающего наименьшим числом компонентов. На рисунке этот вариант обозначен как - «Управление электроавтоматикой». Также для этого варианта возможна установка компонентов для дополнительных задач, в качестве расширения возможностей системы.

Таким образом, наиболее полный вариант базовой установки системы «Установка, настройка и разработка УП электроавтоматики» включает в себя все задачи для минимальных наборов компонентов и может использовать в качестве расширяющих опций задачи расширенного набора компонентов.

Путём сопоставления пользовательских задач и вариантов установки системы электроавтоматики определится необходимый набор прикладных компонентов. Это наглядный способ представления возможностей системы для решения задач автоматизации. Подобные варианты установки используются в системах WinCC, WinSPS и TwinCat.

Вопросы


  1. Принципы классификации прикладных компонентов СУ. Пример классификации компонентов задач электроавтоматики.

  2. Инструмент матрицы прикладных компонентов ПО СУ. Возможности применения инструментария матрицы.

  3. Использование принципов классификации прикладных компонентов в процессе разработки приложений СУ.


1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17

Похожие:

Конспект лекции дисциплины «Графические системы и интерфейс оператора» iconПлан-конспект лекции Тема лекции «Культура Античности»
Зелинский Ф. Ф. Древний мир и мы. Научно популярные статьи [1904]. Спб., 1997. ("Из жизни идей", т. 2)
Конспект лекции дисциплины «Графические системы и интерфейс оператора» iconВопросы к зачёту (1-й семестр)
Прикладное программное обеспечение: системы управления базами данных, графические редакторы
Конспект лекции дисциплины «Графические системы и интерфейс оператора» iconЛабораторная работа Оценка соответствия эргономических параметров рабочего места оператора пэвм
Рассмотреть составляющие элементы рабочего места оператора персонального компьютера (ПК). Ознакомиться с принципами оптимальной организации...
Конспект лекции дисциплины «Графические системы и интерфейс оператора» iconКонспект лекции План лекции Цель, задачи и объекты анализа финансовой...
Одним из видов экономического анализа является финансовый анализ, который с определенной долей условности подразделяется на внутренний...
Конспект лекции дисциплины «Графические системы и интерфейс оператора» iconС. П. Филин Концепции современного естествознания: конспект лекций
Конспект лекций соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования РФ и...
Конспект лекции дисциплины «Графические системы и интерфейс оператора» iconДжеф Раскин, Интерфейс: новые направления в проектировании компьютерных систем
...
Конспект лекции дисциплины «Графические системы и интерфейс оператора» icon«Психодиагностика. Конспект лекций»: Эксмо; Москва; 2008 isbn 978-5-699-26681-4
Книга предназначена длястудентов-психологов и представляет собой конспект лекций по психодиагностике. Подробное изложение материала...
Конспект лекции дисциплины «Графические системы и интерфейс оператора» iconПрограмма лекции Адрес Время проведения лекции Участники лекции 12...

Конспект лекции дисциплины «Графические системы и интерфейс оператора» iconТема №1 Первичные графические элементы композиции и основные принципы ее организации
Онятие. Система, структура. Психологические особенности восприятия визуальной информации. Зоны активного восприятия. Взаимосвязь...
Конспект лекции дисциплины «Графические системы и интерфейс оператора» iconДисциплины
Всего часов 108, из них аудиторных занятий 48 (лекции – 32, практические занятия –16)
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница