Министерство образования и науки Республики Казахстан
Карагандинский Государственный Технический Университет
Кафедра ___________________________
Зав. кафедрой
_________ “____”_____2009 г.
(подпись) (дата)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к дипломному проекту
Тема: Разработка библиотеки для КОМПАС График
"Расчет и построение теплообменников"
2009
Содержание
Введение
1. Предпроектные исследования
1.1 Анализ предметной области
1.2 Способы расширения программных пакетов
1.3 Особенности использования КОМПАС-МАСТЕР
1.4 Анализ разработок в исследуемой сфере
1.5 Постановка задачи
2. Техническое задание
2.1 Общие сведения
2.2 Назначение и цели создания системы
2.3 Характеристика объекта проектирования
2.4 Требования к системе
2.5 Календарный план
2.6 Порядок сдачи и приемки проекта
3. Информационное обеспечение
3.1 Структура информационных потоков до автоматизации
3.2 Структура информационных потоков после автоматизации
3.2 Концептуальная модель
3.4 Физическая модель
4. Лингвистическое обеспечение
4.1 Язык программирования
4.2 Входные языки
4.3 Выходные языки
5. Программное обеспечение
5.1 Общесистемное программное обеспечение
5.2 Базовое программное обеспечение
5.3 Прикладное программное обеспечение
5.4 Руководство программиста
6. Техническое обеспечение
6.1 Общие требования
6.2 Материнская плата
7.3 Подбор процессора
7.4 Жесткий диск
7.5 Оперативная память
7.6 Видеокарта
6.7 Монитор
6.8 Выбор CD-RW-дисковода
6.9 Клавиатура и мышь
6.10 Техническое обслуживание оборудования
6.11 Окончательная конфигурация КТС
7. Методическое обеспечение
7.1 Краткая аннотация продукта
7.2 Инструкция по установке
7.3 Инструкция конструктора
8.Прикладной экономический анализ
9. Промышленная экология
9.1 Шум. Источники шума. Методы и средства защиты
9.2 Измерение уровня шума
9.3 Нормирование шума
9.4 Контроль шума
9.5 Методы и средства защиты от шума
9.6 Предельно допустимые уровни шума
10. Охрана труда и техника безопасности
10.1 Анализ опасных и вредных факторов в помещении
10.2 Мероприятия по снижению опасных и вредных факторов
10.3 Пожарная безопасность
Список использованных источников
Приложение А
Введение
В настоящее время в экономически развитых странах при изготовлении чертежей и прочей инструкторской документации используются системы автоматизированного проектирования (САПР). Они практически полностью вытеснили традиционный способ черчения – при помощи кульмана.
Использование компьютера дает множество преимуществ при изготовлении чертежей. Повышается скорость черчения. Увеличивается точность чертежа. При необходимости можно внести исправления в готовый чертеж без перерисовывания заново всего остального. Фрагменты изготовленного ранее чертежа можно использовать при последующей работе. Чертеж можно выводить на печать произвольное количество раз.
Система AutoCAD (AutomatedComputerAidedDesign – автоматизированное компьютерное проектирование) фирмы AutoDesk в настоящее время является лидирующим программным продуктом на продуктом на рынке САПР своего класса. По своим возможностям она может быть отнесена к системам САПР среднего уровня. Такие системы, и AutoCAD в том числе, предоставляет возможность автоматизированного параметрического твердотельного моделирования трехмерных объектов, состоящих из нескольких сотен компонентов, обеспечивает организацию проектно-конструкторских работ подразделений предприятия, обмен данными с другими САПР, автоматизацию документооборота и выпуск конструкторской документации.
AutoCAD эффективно работает в различных областях технического проектирования. Существенным преимуществом AutoCAD является то, что для него был разработан язык AutoLisp, и, как следствие появилось достаточно большое программ, написанных для AutoCAD, которые значительно расширяют его возможности. В наших условиях очевидным преимуществом является его корректная работа с русским языком.
В данном проекте будет проведена работа по проектированию графического объекта по заданным параметрам с помощью языка AutoLisp.
1. Предпроектные исследования
1.1
Анализ предметной области
Программный пакет КОМПАС 3Dпредставляет собой систему автоматизированного проектирования (САПР) общего назначения, ориентированную, в первую очередь, на предприятия машиностроительной отрасли.
В настоящее время КОМПАС 3D состоит из четырех подсистем чертежно-конструкторского редактора КОМПАС-ГРАФИК, редактора трехмерных твердотельных моделей КОМПАС-3D, редактора текстовых документов и редактора спецификаций (возможна поставка системы без этого редактора). Все подсистемы функционируют в составе единой программной среды. КОМПАС 3D запускается как обычное приложение Windows. Обращение к различным подсистемам для пользователя выглядит как работа с документами различных типов внутри приложения КОМПАС 3D.
Основными подсистемами являются КОМПАС-ГРАФИК и КОМПАС-3D. Подсистема КОМПАС-ГРАФИК предназначена для автоматизации подготовки чертежей в соответствии с действующими стандартами на чертежную документацию ЕСКД.
С помощью команд редактора КОМПАС-ГРАФИК пользователь может создавать на чертеже геометрические элементы различных типов, полуавтоматически проставлять размеры нарисованных элементов, проводить измерения параметров нарисованных элементов и применять к ним различные геометрические преобразования. КОМПАС-ГРАФИК обеспечивает создание практически любых типов чертежных документов - чаще всего это чертежи отдельных деталей и сборочные чертежи, но возможна подготовка и более специфических видов чертежей, например, электрических или коммуникационных схем. В КОМПАС-ГРАФИК есть ряд команд для выполнения типичных конструкторских расчетов по определению массы деталей, вычисления их центров масс и моментов инерции.
Кроме непосредственного выполнения чертежей деталей, в КОМПАС-ГРАФИК предусмотрены средства для работы с компонентами оформления чертежей основной надписью (штампом), техническими требованиями, спецификацией на сборочных чертежах.
Подсистема КОМПАС-3D предназначена для создания трехмерных параметрических моделей деталей и сборок (изделий, состоящих из нескольких деталей). Информацию о трехмерных моделях КОМПАС-3D можно в стандартных форматах передавать в другие расчетные пакеты (например, для вычисления прочностных характеристик деталей) и в пакеты разработки управляющих программ для оборудования с ЧПУ. КОМПАС-3D позволяет вычислять геометрические и массо-центровочные характеристики моделей.
КОМПАС-3D тесно связана с подсистемой КОМПАС-ГРАФИК, т.к. для создания трехмерных моделей часто приходится рисовать фрагменты чертежей. Например, для создания трехмерной модели можно нарисовать эскиз с изображением некоторого сечения детали, а затем подвергнуть его стандартным операциям, таким, как выдавливание или вращение. Благодаря интеграции КОМПАС-3D и КОМПАС-ГРАФИК обеспечивается обмен информацией между файлами конструкторских документов и трехмерными моделями. На основе моделей деталей и сборок КОМПАС-3D позволяет создавать заготовки чертежей с различными видами деталей, на которые пользователь должен будет проставить размеры. Эта возможность существенно упрощает создание чертежей, в частности, изометрических проекций деталей.
1.2
Способы расширения программных пакетов
Широкое распространение персональных компьютеров привело к появлению программных пакетов, предназначенных на решение задач определенной предметной области и рассчитанных на массового пользователя. Примерами таких пакетов являются MSOffice для автоматизации офисного делопроизводства, 1С бухгалтерия для компьютеризации бухгалтерского учета, КОМПАС 9 для автоматизации подготовки чертежной документации. Количество пользователей подобных пакетов очень велико, и это вызывает проблему перегрузки программ функциями, которые могут быть и не нужны многим пользователям. С другой стороны, у отдельных групп пользователей возникают специфические требования, которые разработчикам основного программного пакета не удается своевременно учесть или они не представляют большого интереса для большинства других пользователей.
По этим причинам в программах массового распространения часто содержатся средства для расширения их функциональности силами самих пользователей, хотя, конечно, в большинстве случаев реалистичнее полагать, что это расширение будут проводить по запросам пользователей грамотные специалисты, возможно, профессиональные программисты.
В качестве простейшего примера средств расширения программного пакета можно назвать макросы (например, в MSOffice) - средства, позволяющие запомнить часто повторяющуюся последовательность команд пакета и затем воспроизводить ее всего одной новой командой. Макросы в MSOffice в интерактивном режиме записываются на языке VisualBasicforApplications (VBA). Этот язык, кроме макросов, позволяет разрабатывать отдельные функции и целые приложения, выполняемые в среде Word, Excel, Access или PowerPoint. Для программиста язык VBA выглядит как интерпретируемый язык Basic со средой разработки, вызываемой изнутри прикладной программы (например, Word) и со специфической библиотекой функций и объектов, предоставляющих доступ к данным и командам конкретной программы пакета MSOffice. Благодаря массовому распространению пакета MSOffice применение языка VBA стало одним из наиболее известных способов расширения программных пакетов.
Другим вариантом расширения программных пакетов является использование специализированных языков программирования. Это может быть целесообразно, когда требуется работать со сложными структурами данных и объемными исходными текстами, для разработки которых язык VBA не слишком удобен. Данный подход применяется в известном бухгалтерском пакете 1С бухгалтерия, и, вообще, в семействе программ 1С:Предприятие. В этих пакетах есть поддержка собственного языка программирования, на котором программист может написать функции, настраивающие эти программы для нужд конкретного предприятия.
Распространен еще один способ наращивания функциональности пакета - разработка дополнительных модулей (plug-in) на компилируемых языках программирования общего назначения, таких, как Паскаль, Си или Си++. Известные примеры реализации этого подхода - разработка модулей обработки изображений для графических программ AdobePhotoshop, AdobeIllustrator, AdobePremiere, расчетных модулей для 3D StudioMAX и др. Каждый дополнительный модуль можно считать библиотекой с одной или несколькими функциями, которые пользователь может вызывать из среды конкретного пакета (базового пакета). Изнутри модуля можно обращаться к базовому пакету, обмениваться с ним данными, согласованно показывать какие-либо диалоговые окна, т.е. "встраиваться" в интерфейс пользователя базового пакета.
КОМПАС-МАСТЕР 5, предназначен для разработки дополнительных модулей для пакета КОМПАС 3D - прикладных библиотек. Некоторые дополнительные модули могут обладать собственной сложной и в какой-то мере самодостаточной функциональностью, что позволяет называть их приложениями в среде КОМПАС.
Первые версии КОМПАС разрабатывались для MS-DOS и в версиях до 5.0 содержали собственный Си-подобный язык программирования. При переходе в среду Windows оказалось удобным оформлять прикладные библиотеки в виде динамических библиотек (DLL) Windows. Инструментальные средства для разработки прикладных библиотек были сделаны в виде библиотек функций, доступных для вызова из распространенных сред разработки - Borland C++, BorlandDelphi, Borland C++ Builder, Visual C++ и др. Круг пользователей КОМПАС-МАСТЕР существенно увеличился, поскольку они смогли разрабатывать прикладные библиотеки КОМПАС с помощью привычных сред разработки.
В последнее время в КОМПАС были добавлены средства поддержки технологии СОМ, обеспечивающей модульность программ на уровне исполняемых файлов. Технология СОМ описывает, каким образом программные продукты в среде ОС Windows могут предоставлять доступ к своим функциям из внешних программ, написанных на различных языках программирования. Эти функции группируются в "объекты СОМ", доступные для использования из любых языков, поддерживающих технологию СОМ.
1.3
Особенности использования КОМПАС-МАСТЕР
КОМПАС-МАСТЕР 5-это ориентированные на прикладного программиста инструментальные средства разработки дополнительных модулей (прикладных библиотек и приложений) для программного пакета КОМПАС 3D. КОМПАС-МАСТЕР предназначен для организации вызова функций КОМПАС 3D из программ на языках программирования Си++, Паскаль, Бейсик. С помощью КОМПАС-МАСТЕР программист может выполнить любые действия, доступные пользователю КОМПАС 3D в интерактивном режиме.
В программах на Паскале и Си++ часто приходится пользоваться готовыми функциями и процедурами, хранящимися в библиотеках функций. Вместе с компиляторами распространяются как стандартные библиотеки функций (математические функции, функции ввода/вывода, контейнерные библиотеки и др.), так и библиотеки, разработанные для конкретной среды программирования (например, VCL для BorlandDelphi и C++ Builder). Большое количество библиотек разрабатываются различными фирмами и предлагаются как самостоятельные продукты.
Наиболее простым способом использования библиотек является статическая компоновка, когда связи исполняемого файла программы с библиотечными функциями создаются до начала работы программы и впоследствии не изменяются.
При статической компоновке для использования библиотечных функций в Объектном Паскале требуется библиотечный модуль * .dcu. Этот модуль подключается к модулям разрабатываемой программы с помощью служебного слова uses. В результате подключения модуля можно пользоваться процедурами, функциями, классами и переменными, описанными в интерфейсной части подключенного модуля. Реализация этих процедур и функций содержится в файле * . dcu в двоичном виде. В Delphi при большом количестве связанных по смыслу модулей они могут объединяться в пакеты - файлы с расширением * . dcp, например, vcl50 . dcp.
Исходные тексты библиотечных функций обычно недоступны, т.к. применяемые в них алгоритмы и тонкости реализации могут быть собственностью разработчика, защищенной авторскими правами. Иногда, как для стандартной библиотеки Delphi или библиотеки классов VCL, исходные тексты входят в комплект поставки среды программирования, и программист может в деталях понять, как устроены библиотечные функции.
При сборке проекта компилятор генерирует вызовы библиотечных функций в соответствии с их описанием, а компоновщик добавляет в исполняемый файл приложения двоичный код этих функции из dcu- или dcp-файлов.
Библиотечные функции при запуске приложения сразу загружаются вместе с ним в оперативную память. Сколько бы программ ни использовало одну и ту же библиотечную функцию, в исполняемый файл каждой программы будет встроена собственная копия этой функции.
С библиотеками статической компоновки возникает проблема - трудно обеспечить модульность программ на уровне исполняемых файлов. При использовании многими программами код библиотечных функций дублируется. Встраивание функций внутрь исполняемых файлов не позволяет безболезненно обновлять версии библиотек. Для обновления статически компонуемых функций обязательно придется снова выполнять сборку приложения.
В ОС Windows и во многих других современных операционных системах поддерживается модульность приложений на уровне операционной системы. Для этого есть несколько подходов. Один из них - применение динамически загружаемых библиотек (они называются также просто динамическими библиотеками, DLL) Приложе-ние может состоять не из единственного исполняемого файла, а из некоторого мно-жества таких файлов. Конечно, есть головной ЕХЕ-файл, запускаемый пользователем, а также может быть несколько файлов динамических библиотек (обычно с расширениями *.DLL). Эти библиотеки содержат функции, доступные для вызова из различных приложений. Загрузка и выгрузка DLL из оперативной памяти выполняется операционной системой без вмешательства приложения. Несколько приложений могут одновременно пользоваться одной и той же динамической библиотекой. Такое использование функций называется динамической компоновкой.
Использование DLL значительно улучшает модульность и расширяемость программных продуктов. Во-первых, функции основного пакета могут быть сосредоточены в DLL и единым образом вызываться как основным пакетом, так и внешними программами. В новой версии основного пакета можно заменить DLL так, что это будет незаметно для других программ. Во-вторых, дополнительные модули программного продукта можно реализовывать в виде DLL, которые основной пакет будет вызывать, пользуясь общими соглашениями об именовании функций дополнительного модуля (для каждого пакета эти соглашения должны быть описаны в документации для прикладного программиста).
Для разработки программы в Delphi на Объектном Паскале с использованием функций DLL требуются 2 файла: (1) заголовочный модуль * .dcu с описанием библиотечных функций в интерфейсном разделе и с "заглушками" функций в разделе реализации и (2) файл * . dll с реализацией библиотечных функций. При сборке проекта компилятор оформляет вызов в соответствии с описанием функции, а компоновщик добавляет в исполняемый файл код функции-заглушки из раздела реализации заголовочного модуля. Функция-заглушка сама по себе сложных действий не выполняет, она организована таким образом, что либо загружает DLL и вызывает из нее соответствующую функцию, либо, если DLL загружена, вызывает из нее функцию сразу. Длительность вызова функции из DLL выполняется ненамного дольше вызова статически компонуемой функции. Библиотека DLL (файл * . dll) может присутствовать на ПК в единственном экземпляре - либо в каталоге WINDOWSSYSTEM, если пользователей у этой DLL очень много, либо в каталоге основного пакета, если она используется только этим пакетом и его дополнительными модулями.
КОМПАС 9 включает в себя набор библиотек DLL, в которых реализована функциональная часть системы для работы с моделью чертежа (т.е. для создания и обработки структур данных, представляющих чертежи и другие графические документы), математические функции с реализацией различных алгоритмов вычислительной геометрии, различные функции для формирования и обработки чертежей. В исполняемом файле KOMPASW.EXE реализован пользовательский интерфейс системы, а по мере необходимости для выполнения команд пользователя вызываются необходимые функции из различных DLL. В состав КОМПАС-МАСТЕР входят заголовочные модули для основных DLL, входящих в состав КОМПАС 5. Общее количество импортируемых функций - около 300, их можно вызывать из программ на Си++ и Delphi. Описание этих функций содержится в файле помощи APPTOOLS . HLP.
По мере усложнения программных продуктов стали проявляться некоторые недостатки DLL. Во-первых, оказалось не слишком удобно заменять версии DLL - надо жестко соблюдать порядковые номера функций внутри этих DLL и имена файлов самих DLL должны быть одинаковыми, так что версии по именам файлов становятся неразличимы. Во-вторых, вызов функции из DLL очень похож на вызов функции из статической библиотеки, за исключением того, что при вызове выполняется проверка, была ли загружена эта DLL. После загрузки DLL попадает в область памяти, отведенную для приложения. Это обеспечивает высокую скорость вызова динамически компонуемых функций, но затрудняет разработку распределенных приложений, в которых библиотеки функций и использующие из приложения могут располагаться на разных компьютерах локальной сети или Интернет. Еще одна серьезная проблема возникла в связи с распространением объектно-ориентированного подхода. В DLL можно помещать классы, а не только отдельные функции. Но внутреннее устройство классов различных языков программирования довольно сильно отличается. Поэтому с помощью DLL оказывается невозможно использовать различные языки для написания объектно-ориентированных программ, например, написать на Си++ классы для использования из программ на Delphi или VisualBasic.
Для ОС Windows фирма Microsoft с начала 90-х гг. развивала технологии, которые бы позволили разрабатывать модульные программы таким образом, чтобы отдельные модули можно было писать на различных языках программирования, чтобы они были легко заменяемыми и пригодными для использования в распределенных приложениях. В сформировавшемся виде эти технологии получили название СОМ (ComponentObjectModel) - модель компонентных объектов. Модель СОМ описывает, как в Windows следует оформлять объекты на уровне исполняемых файлов, а не на уровне исходного текста на языке программирования. Важнейшим понятием в СОМ является понятие "интерфейс" - это совокупность методов, которая может быть реализована в различных объектах, но обязательно соответствует опубликованному описанию этого интерфейса (в нем задаются прототипы методов интерфейса).
Когда разработчики действуют на основе спецификации СОМ, то получаются легко наращиваемые, переносимые и доступные объекты (исполняемые файлы). Например, все объекты СОМ могут быть доступны из разных языков и с разных (в т.ч. удаленных) рабочих мест. Кроме того, программисты имеют право выбора своего языка для разработки объектов СОМ. Единственным требованием является поддержка языком программирования генерации двоичной таблицы виртуальных функций (vTable) объекта СОМ. Сейчас почти все новые системные библиотеки функций фирма Microsoft поставляет в виде объектов СОМ (например, библиотека DirectX), а не в виде API для языка Си.
Среди языков, из которых возможен доступ к объектам СОМ, до недавнего времени исключением являлся VisualBasic, не поддерживающий таблиц виртуальных функций. Из этого языка можно было обратиться только к единственному стандартному интерфейсу с именем IDispatch. Этот интерфейс обеспечивает альтернативный способ доступа к СОМ-объекту для клиентов, которые не могут явно обратиться к интерфейсам объекта, содержащимся в vTable. В интерфейсе IDispatch есть методы, позволяющие узнать, какие именно методы есть в данном СОМ-объекте, а затем вызывать эти методы по именам. СОМ-объекты с интерфейсом IDispatch часто называются объектами автоматизации (т.к. первоначально они применялись для управления готовыми программными пакетами из различных внешних программ, например, для управления MSWord из программы на VisualBasic). Объекты автоматизации работают довольно медленно, но их реализация несколько проще по сравнению с "полноценными" объектами СОМ.
В архитектуре КОМПАС 3D предусмотрена поддержка объектов автоматизации. Функции, доступные для вызова из DLL, можно также вызывать в форме методов различных объектов автоматизации (их количество составляет несколько десятков). Действия, выполняемые пакетом КОМПАС 3D, конечно, при обоих способах вызова выполняются одни и те же. Некоторые возможности КОМПАС 3D недоступны в виде функций DLL, а открыты только в форме объектов автоматизации или полноценных СОМ-объектов. В основном эти возможности касаются функций трехмерного моделирования в подсистеме КОМПАС-3D.
При использовании объектов автоматизации требуются специальные заголовочные модули с описанием методов объектов автоматизации. Все необходимые файлы входят в комплект средств КОМПАС-МАСТЕР.
В данном учебном курсе основное внимание уделяется использованию КОМПАС-МАСТЕР посредством объектов автоматизации из среды разработки Delphi 7. Работа с объектами автоматизации несколько упрощает изучение КОМПАС-МАСТЕР, т.к. позволяет рассматривать доступные функции КОМПАС 3D отдельными группами и контролировать их использование в исходном тексте программ, учитывая назначение объектов автоматизации. При необходимости переход от использования объектов автоматизации к работе с функциями библиотек DLL выполняется не слишком сложно, т.к. имена методов объектов автоматизации и функций DLL в большинстве случаев похожи или полностью совпадают.
1.4
Анализ разработок в исследуемой сфере
Дополнительные модули КОМПАС 3D, написанные с использованием КОМПАС-МАСТЕР, можно разделить на две группы - прикладные библиотеки и приложения.
Прикладные библиотеки предназначены для автоматизации выполнения чертежей стандартных деталей. Одна и та же деталь, например, шайба или болт, может иметь различные размеры, определяемые ГОСТом. В принципе, можно было бы хранить изображения деталей во фрагментах чертежей, но не всегда удается выполнить масштабирование детали до нужных размеров - некоторые размеры могут меняться непропорционально. Прикладные библиотеки позволяют строить изображения стандартных деталей (возможно, различные виды детали), упрощая пользователю выбор их размеров из допустимого набора. Прикладная библиотека обычно предлагает выбрать деталь из реализованного в библиотеке набора, потом показывает диалоговое окно для указания параметров конкретной детали, а затем предлагает пользователю указать местоположение и ориентацию детали на чертеже.
Различных стандартных деталей в ГОСТе определено довольно много, поэтому задача разработки новых прикладных библиотек остается актуальной. Цель настоящего курса как раз и состоит в изучении возможностей, предоставляемых КОМПАС-МАСТЕР для написания прикладных библиотек.
К приложениям на базе КОМПАС-МАСТЕР относят более сложные, по сравнению с прикладными библиотеками, программные продукты. В них может выполняться большое количество расчетов, автоматическая подготовка целых чертежей, в том числе сборочных, формирование различных вспомогательных документов. Примерами подобных приложений являются продукты, реализующие методики проектирования изделий определенного класса - пружин, валов с произвольным количеством ступеней, зубчатых передач и др. Расчеты, выполняемые приложениями, могут быть достаточно сложными. Но конечной целью применения таких продуктов остается получение конструкторской документации, и для формирования графических документов с помощью средств КОМПАС-МАСТЕР они используют систему КОМПАС 3D.
1.4.1 Прикладные библиотеки КОМПАС 9
В комплект поставки демонстрационной версии КОМПАС 9 входит несколько прикладных библиотек. Часть из них тоже являются демонстрационными версиями, позволяющими ознакомиться с назначением библиотеки и увидеть перечень реализованных в ней деталей, но не выполняющими построений на чертежах. Файлы прикладных библиотек, хотя и являются обычными динамическими библиотеками Windows, обычно имеют расширение *.RTW, а не *.DLL. Прикладные библиотеки чаще всего располагаются в папке C:ProgramFilesKOMPAS 9 DemoXLibs (не следует путать их с библиотеками фрагментов * .LFR, в которых хранятся готовые части чертежей, а не исполняемый код, написанный с помощью КОМПА-СМАСТЕР).
Некоторые прикладные библиотеки являются достаточно объемными продуктами и располагаются в отдельных подкаталогах внутри C:ProgramFilesKOMPAS3DDemoLibs. Эти библиотеки могут включать в себя еще несколько DLL и различные файлы данных.
Просматривая содержимое папки библиотек, можно заменить вложенные папки LOAD и файлы *.LOA. Это текстовые файлы, в которых прикладные библиотеки хранят таблицы параметров стандартных деталей. Такой подход позволяет при необходимости расширить или исправить список параметров деталей, не изменяя самой прикладной библиотеки.
Для работы со стандартными библиотеками в КОМПАС 3D предназначен Meнеджер библиотек, вызываемый из меню Сервис. Подключенные библиотеки перечисляются в отдельном разделе в нижней части меню Сервис. Если библиотека больше не нужна, то ее можно отключить, чтобы освободить занятую библиотекой память.
При выборе команды, соответствующей подключенной библиотеке, пользователь получает возможность выбора одной из команд этой библиотеки. Иерархически упорядоченный перечень команд библиотеки обычно называется структурой библиотеки. Структура библиотеки поразному выглядит в различных режимах работы библиотеки (они переключаются в окне Менеджера библиотек командами меню Библиотека).
В режиме Диалог на экране показывается диалоговое окно. В левой части выводится список команд текущей библиотеки, возможно, сгруппированных по разделам. В правой части отображаются слайды, облегчающие поиск нужной команды.
В режиме Меню структура показывается в виде стандартного иерархического меню Windows.
В режиме Окно структура библиотеки отображается в немодальном окне Windows, которое не блокирует работу с основным окном КОМПАС 3D.
В режиме Панель структура библиотеки, как и в режиме Окно, выводится в немодальном окне Windows. Но несколько по-другому выглядит само окно - оно разделено на три части, относительные размеры которых можно изменять.
После выбора команды библиотеки обычно появляется окно для указания параметров построения стандартной детали. Это окно может содержать параметры размеров, параметры для выбора видов и др. Показанное на рисунке 1.1 окно является достаточно сложным, оно позволяет указать параметры не отдельной детали, а их совокупности - стандартного крепежного изделия (например, шпилька-шайба-гайка-гайка). Конструкторская библиотека содержит готовые наборы крепежных изделий; возможно сохранение созданных пользователем наборов и их использование в последующих сеансах работы ( рисунок 1.1)/
Рисунок 1.1 - Окно параметров стандартного изделия - крепежного элемента
Выбор параметров из стандартного набора значительно упрощает создание элемента на чертеже и практически исключает ошибки пользователя. После указания параметров можно перейти к размещению изображения детали на чертеже. Обычно библиотеки позволяют указать местоположение и ориентацию детали, иногда позволяют задать некоторые размеры (в случае крепежного изделия пользователь сможет указать длину соединения). В дальнейшем внесенный в чертеж элемент хранится как единое целое, и пользователь может легко отредактировать его, дважды щелкнув мышью на изображении (будет вызвано окно параметров). При простановке стандартного элемента в чертеж вносится дополнительная информация, необходимая для последующего построения спецификации.
1.4.2 Приложения, разработанные на КОМПАС-МАСТЕР
Далее приведено краткое описание двух приложений для КОМПАС 9, которое содержится в рекламных материалах на компакт-диске с демонстрационными версиями продуктов АСКОН.
Система проектирования винтовых пружин КОМПАС SPRING
Модуль КОМПАС-SPRING обеспечивает выполнение проектного или проверочного расчетов цилиндрической винтовой пружины растяжения или сжатия с одновременным автоматическим формированием ее чертежа.
Расчет выполняется при минимальном количестве исходных данных и гарантирует получение необходимых пользователю параметров пружины при ее минимальной массе.
В ходе расчета пользователь может подбирать различные параметры пружины для получения наилучшего результата; для каждого набора исходных данных определяется до восьми вариантов пружин с различными диаметрами проволоки и числом витков, при которых выполняется условие прочности и соблюдаются либо все исходные данные, либо часть из них. Результаты расчета могут быть сохранены для последующего выполнения построения или распечатаны.
При создании чертежа пружины возможен выбор типов зацепов, автоматическое нанесение размеров, автоматическое построение выносных видов, диаграмм деформации или усилий.
Как показывает практика, КОМПАС-SPRING позволяет в 15-20 раз повысить скорость проектирования винтовых пружин и выпуска документации на них.
Система проектирования тел вращения КОМПАС SHAFTPlus
Система предназначена для параметрического проектирования деталей типа "тела вращения" - валов, втулок, цилиндрических и конических шестерен, червячных колес и червяков, шкивов ременных передач. Обеспечивается построение шлицевых, резьбовых и шпоночных участков на ступенях валов. Сложность моделей валов не ограничена, количество ступеней - любое.
Параметрические модели валов сохраняются непосредственно в чертеже и доступны для последующего редактирования средствами системы КОМПАС SHAFTPlus. При создании и редактировании может быть изменен порядок ступеней вала (методом простого перетаскивания мышью), изменен любой параметр ступени, либо выполнено удаление ступени.
Система содержит модуль расчетов механических передач КОМПАС GEARS 5 (геометрические и прочностные расчеты цилиндрических и конических зубчатых, цепных, червячных, ременных передач).
По результатам расчетов, помимо формирования контура ступени, могут быть автоматически сформированы таблицы параметров и выносные элементы с профилями зубьев. При изменении расчетных параметров передач они также автоматически корректируются.
1.5
Постановка задачи
В ходе предпроектных исследований было установлено, что создаваемая библиотека должна отвечать следующим требованиям:
1 обеспечивает выполнение расчетов емкостей с одновременным автоматическим формированием ее чертежа;
2 расчет должен выполняется при минимальном количестве исходных данных и гарантирует получение необходимых пользователю параметров;
3 библиотека должна иметь доступный интерфейс, ориентированный на пользователя системы Windows.
2. Техническое задание
2.1 Общие сведения
2.1.1 Наименование системы и условное обозначение
Созданию подлежит разработка библиотеки для Компас-График «Расчет и построение теплообменников».
2.1.2 Разработчик и заказчик
Разработчик системы: студент Карагандинского государственного технического университета, факультета информационных технологий, группы ВТ-04-8 Балабанова Анастасия Валерьевна.
Заказчик системы - кафедра систем автоматизированного проектирования Карагандинского государственного технического университета. Место разработки – КарГТУ, кафедра САПР.
2.1.3 Основание для разработки
Основанием для создания системы является приказ на дипломное проектирование, утвержденный согласно учебному плану кафедры САПР по специальности 050704 «Вычислительная техника и программное обеспечение».
2.1.4 Сроки выполнения работ
Сроки создания системы: начало работ - 04.02.2008г., окончание работ - 30.04.2008г.
2.2 Назначение и цели создания системы
2.2.1 Назначение системы
САПР предназначена для выполнения расчетов и вычерчивания чертежа теплообменника в системе Компас-График.
Данная система предназначена для эксплуатации на предприятиях химической, нефтяной и других отраслях промышленности.
2.2.2 Цели создания системы
Целями создания системы являются:
- повышение качества изготовления теплообменников;
-снижение материальных затрат;
-сокращение сроков проектирования и количества инженерно-технических работников, занятых проектированием;
- уменьшение количества ошибок в расчётах.
2.2.3 Задачи, решаемые в ходе проектирования
В ходе проектирования системы необходимо решить следующие задачи:
- получение основных геометрических параметров теплообменников;
- создание чертежа теплообменника.
2.3 Характеристика объекта проектирования
Теплообменными называют аппараты, предназначенные для передачи теплоты от более нагретого теплоносителя к менее нагретому.
Теплообменники применяются для осуществления различных технических процессов: нагревание, охлаждение, конденсация, испарение и т.д.
Теплообменники как самостоятельные агрегаты или части других аппаратов и устройств широко применяются на химических заводах, потому что проведение технологических процессов в большинстве случаев сопровождается выделением или поглощением тепла.
2.4 Требования к системе
2.4.1 Требования к системе в целом
К системе предъявляются следующие требования:
- структура системы должна быть спроектирована таким образом, чтобы в будущем её можно было легко модернизировать;
- система должна иметь высокую эффективность, т.е. решать поставленные задачи при минимальных затратах времени;
- система должна повысить эффективность работы конструкторских отделов;
-создаваемая САПР должна выдавать отчет о ходе проектирования теплообменника и графический документ на машинных и бумажных носителях.
2.4.2 Требования к структуре системы
Разрабатываемая система должна состоять из следующих подсистем:
- подсистема расчета теплообменника;
-подсистема отрисовки теплообменника;
2.4.3 Требования к функциям (задачам), выполняемым системой
Проектируемая система должна:
-производить расчет параметров теплообменников;
-выполнять вычерчивание теплообменников;
-обеспечивать вывод полученных результатов на экран и в файл;
-реализовывать проверку корректного ввода исходных данных.
2.4.4 Требования к численности и квалификации персонала
-численность персонала (пользователей) САПР – 1 человек;
-квалификация персонала, порядок его подготовки – должен иметь общие навыки работы с компьютером и иметь представление о процессе расчета теплообменников.
2.4.5 Требования к надежности
-система должна обеспечить точный расчет параметров;
-должен быть обеспечен контроль входной информации и блокировка некорректных действий пользователя при работе с системой.
2.4.6 Требования по эргономике и технической эстетике
Интерфейс программы должен быть построен окнами, которые имеют стандартный для Windows–приложений вид и должны помещаться на экране, текст должен быть читабельным, шрифт № 11-14, то есть все должно обеспечить комфортность условий работы персонала.
2.4.7 Требования к видам обеспечения
2.4.7.1 Требования к информационному обеспечени
ю
Данные в системе хранятся в динамической библиотеке с расширением rtw. Вид взаимодействия данных в ходе работы системы задаётся способами, предусмотренными функциональным языком программирования Delphi 7.
В случаях аварийного сбоя в системе питания, данные, полученные в проектируемой системе, не должны подвергаться разрушению и должны храниться статично.
Информационное обеспечение должно содержать описание структуры взаимодействия пользователя с системой.
2.4.7.2 Требования к лингвистическому обеспечению
При проектировании системы должна использоваться система функционального программирования, встроенная в систему Delphi 7.
Лингвистическое обеспечение должно содержать описание языка программирования и среды проектирования, в которой будет создаваться система, а также описание входных и выходных данных.
Входной язык должен быть представлен в формате текстового файла с расширением .rtw.
Выходной язык должен быть представлен в виде графического файла с расширением .frw
2.4.7.3 Требования к математическому обеспечению.
Алгоритмы и формулы для расчёта теплообменников должны соответствовать ГОСТам машиностроения и могут быть взяты из учебников:
С.Н. Виноградов, К.В. Таранцев, О.С. Виноградов «Выбор и расчет теплообменников».
2.4.7.4 Требования к программному обеспечению
2.4.7.4.1 Общесистемное программное обеспечение
Операционная система (ОС), должна обеспечивать пользователю и прикладным программам надежный и удобный интерфейс работы с устройствами компьютера. В качестве общесистемного программного обеспечения необходимо использовать операционную систему, которая работает в режиме разделения времени и поддерживает работу с графикой.
2.4.7.4.2 Базовое программное обеспечение
Базовое программное обеспечение должно быть независимым от операционной системы, т.е. переносится из одной ОС в другую. В качестве базового программного обеспечения необходимо использовать систему автоматизированного проектирования Компас-3DV9, среду программирования Компас мастер 5.
Общесистемное и базовое программное обеспечение должно быть надёжным, т.е. длительный срок работать без ошибок и сбоев, а также иметь удобный графический интерфейс.
2.4.7.4.3 Прикладное программное обеспечение (ПО)
Прикладное ПО должно удовлетворять следующим требованиям:
- надежности (способность системы выполнять возложенные на нее функции при поступлении требований на их выполнение);
- правильности (выдача достоверных результатов в процессе функционирования);
-эффективности (способность выполнять действия, соответствующие своим функциональным назначениям с наименьшими затратами ресурсов);
-информационной согласованности (способность ПО осуществлять эффективный обмен данными между отдельными компонентами ПО).
Прикладное ПО должно состоять из следующих подсистем:
- подсистема расчёта теплообменников;
- подсистема создания комплекта чертежей.
2.4.7.5 Требования к техническому обеспечению
Определяя состав комплекса технических средств, необходимо исходить из следующих факторов: общие тенденции развития микропроцессорной техники и состояния местного рынка микропроцессорной техники, а также исходя из выбранного ПО.
Технические средства должны соответствовать программному обеспечению, которое будет установлено, т.е. иметь достаточную оперативную память, быстродействующий процессор, средства, обеспечивающие графический интерфейс.
В состав комплектующих должны входить:
-средства, обеспечивающие установку ПО с лазерных дисков.
- средства для возможности вывода результатов проектирования на бумажные носители, т.е. вычислительный комплекс должен быть оборудован плоттером или широкоформатным принтером формата А1.
2.4.7.5.1 Минимальные системные требования:
- процессор Pentium IV 350 МГц и выше, Athlon 1000 MГц или более быстрый;
- оперативная память DIMMDDR 256 Мб;
- видеокарта SVGA;
- свободное место на системном диске – 10 Гб;
- монитор SVGA;
- дополнительные устройства клавиатура, мышь, колонки, CD-ROM.
2.4.7.5.2 Рекомендуемые системные требования:
- процессор Pentium III 350 МГц и выше, Athlon 1000 MГц или более быстрый;
- оперативная память DDR 128 Мб;
- видеокарта AGP;
- свободное место на системном диске – 5 Гб;
- монитор SVGA, поддерживающий разрешение 1024´768, частота обновления экрана – 75Гц;
- дополнительные устройства: клавиатура, мышь, колонки, CD-ROM.
2.4.7.6 Требования к методическому обеспечению
Методическое обеспечение должно содержать:
- полное описание возможностей системы;
- пояснения к использованию системы Компас Мастер 5.
Разрабатываемая система должна поставляться на предприятие с документом, обеспечивающим грамотное использование данной системы. Этим документом является руководство пользователя.
Если возникнет необходимость усовершенствования системы, то к ней должно быть приложено руководство программиста.
2.5 Календарный план
Календарный план работ по разработке САПР представлен в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Календарный план
| Состав работ | Наименование этапов дипломного проекта | Срок выполнения этапов проекта |
| Проведение предпроектных исследований | Предпроектные исследования | 04.02.08 – 10.02.08 |
| Определение основных требований к системе | Техническое задание | 11.02.08 – 17.02.08 |
| Разработка моделей данных и структуры информационных потоков | Информационное обеспечение | 18.02.08 – 24.02.08 |
| Определение структуры интерфейса и языков создания системы | Лингвистическое обеспечение | 25.02.08 – 02.03.08 |
| Выбор математических методов и алгоритмов | Математическое обеспечение | 03.03.08 – 09.03.08 |
| Выбор программного обеспечения и разработка структуры прикладного программного обеспечения | Программное обеспечение | 10.03.08 – 16.03.08 |
| Обоснование выбора комплекса технических средств | Техническое обеспечение | 17.03.08 – 23.03.08 |
| Разработка методических указаний | Методическое обеспечение | 24.03.08 –30.03.08 |
| Расчет технико-экономической части | Технико–экономическое обоснование | 31.03.08 – 06.04.08 |
| Описание технических факторов, влияющих на экологию | Промышленная экология | 07.04.08 – 13.04.08 |
| Описание технических факторов, влияющих на здоровье человека | Охрана труда и техника безопасности | 14.04.08 – 20.04.08 |
| Оформление и выполнение графической части | Графическая часть | 21.04.08 – 30.04.08 |
2.6 Порядок сдачи и приемки проекта
Приём дипломного проекта осуществляется Государственной аттестационной комиссией на кафедре САПР.
Перед комиссией необходимо представить пояснительную записку к дипломному проекту объёмом не менее 80 печатных листов с приложениями и демонстрационными листами, отвечающим всем требованиям стандартизации.
Дата сдачи проекта устанавливается кафедрой САПР на основании распоряжения УМУ о дипломировании.
Время, отводимое на процедуры сдачи и приёмки работы: 5–7 минут.
3. Информационное обеспечение
3.1 Структура информационных потоков до автоматизации
Ежедневно конструкторами вычерчивается и используется большое количество стандартных моделей деталей во время изготовления чертежа. Для этого заведены отдельные файлы со стандартными эскизами, что в последствии приводит к всевозможным неудобствам сопровождающимися потерей информации, искажением данных, несвоевременной обработкой информации, а так же существуют некоторые затруднения в поиске определенной заготовки, эскиза или модели. Но и найдя нужный эскиз или фрагмент, не значит, что он будет нужного размера в том или ином случае.
Трудоемкость и рутинность для конструктора заключается в вычерчивании одной и той же детали с различными размерами. Информационные потоки до автоматизации распределяются согласно схеме представленной на рисунке 3.1
Рисунок 3.1 – Структура информационных потоков до автоматизации
3.2 Структура информационных потоков после автоматизации
После внедрения библиотеки в конструкторском отделе, вычерчивание теплообменника, производится автоматически.
Выбор параметров из стандартного ряда значительно упрощает постановку элемента на чертеже и практически исключает ошибки конструктора. При постановке стандартного элемента в чертеж вносится дополнительная информация, необходимая для последующего формирования спецификации.
Библиотека существенно сокращает затраты времени конструктора при разработке сборочных и деталировочных машиностроительных чертежей и обеспечивает высокое качество документации.
Распределение информационных потоков после автоматизации показано на рисунке 3.2
Рисунок 3.2 – Структура информационных потоков после автоматизации
3.2 Концептуальная модель
Данную систему можно представить как совокупность элементов, каждый из которых характеризуется набором параметров, отражающих важность этого структуры в системе.[6]
Схема концептуальной модели представлена на рисунке 3.3
3.4 Физическая модель
Параметры теплообменника хранятся в модуле unLineSeg.pas.
Физическая модель библиотеки представлена в виде таблицы.
Таблица 3.1 - Физическая модель библиотеки
| Название | Тип | Размер, байт |
| Диаметрцилиндра (Dv) | integer | 2 |
| Длина цилиндра (L) | real | 6 |
| Высота крышки(h) | real | 6 |
| Наружный радиус переходной дуги крышки (rh) | real | 6 |
| Наружный радиус выпуклости крышки (R2h) | real | 6 |
| Диаметр отверстия в корпусе (d) | real | 6 |
| Диаметр трубки (dvp) | integer | 2 |
| Число трубок | integer | 2 |
4. Лингвистическое обеспечение
Под лингвистическим обеспечением САПР понимается совокупность языков, терминов и определений, необходимых для выполнения автоматизированного проектирования.
Одной из важнейших задач при создании лингвистического обеспечения САПР является выбор языков взаимодействия и форм общения проектировщика с ЭВМ. Именно необходимостью в специальных языках взаимодействия и целесообразного сочетания вычислительных процессов, осуществляемых машиной, и операций, производимых человеком, САПР отличаются от чисто вычислительных систем.[2]
4.1 Язык программирования
Delphi 7 – это среда быстрой разработки, в которой в качестве языка программирования используется язык Delphi. Язык Delphi – строго типизированный объектно-ориетированный язык, в основе которого лежит ObjectPascal.[4]
Система Delphi 7 обладает уникальными возможностями по автоматизации вспомогательных процессов. Быстро выполнив всю работу по созданию заготовки приложения неограниченной сложности в визуальной среде, можно сосредоточиться на реализации нужных функций. Благодаря таким возможностям системы Delphi 7, специфические ньюансы конкретных технологий будут скрыты, что позволит легко использовать эти технологии на уровне визуальной настройки и комбинирования компонентов.
Программа на Delphi состоит из набора модулей, в каждом из которых содержится описание логически независимой части программы (например, описание работы конкретного окна или описание алгоритма вычисления сложной математической функции). Расширение имени файлов содержащих модули - .PAS. Модули программы часто создаются системой Delphi автоматически, например, при добавлении новой формы. При этом происходит автоматическая генерация исходного кода соответствующего модуля, что избавляет программиста от рутинной работы.
Модули могут иметь связь друг с другом, т.е. из одного модуля можно обращаться к функциям других модулей. Применение модулей во время разработки программы напоминает применение компонентов во время проектирования экранных форм в том плане, что позволяет повторно использовать программный код, созданный ранее.
В программе может быть любое количество модулей (несколько сот или вообще не одного), но только один главный файл проекта. Этот чаще всего невелик и содержит обращения к модулям. Он имеет расширение .DPR и создается средой Delphi автоматически.
Команды Delphi принято группировать в логические блоки, представляющие собой модули в миниатюре. В логических блоках размещаются операторы ответственные, например, за обработку нажатия пользователем кнопки, или операторы, выполняющие определенные действия в зависимости от некоторого условия.
Главная часть программы (файл с расширением .DPR) всегда состоит из одного логического блока, в котором обычно происходит инициализация программы, затем выполняются операторы, ответственные за основную реализацию алгоритма работы, и в заключение выполняются действия по освобождению памяти и др. ресурсов.
Решение практически любой задачи можно запрограммировать от начала и до конца. Однако при составлении программ очень часто возникает потребность выполнить какое-либо действие, которое уже использовалось в различных программах. Поэтому в систему Delphi 7 входит обширный набор стандартных модулей, содержащих стандартные функции. Такие модули представляют собой готовый откомпилированный и оптимизированный код, предназначенный для решения самых разных задач.
Все функции в Delphi (не только стандартные) записываются следующим образом: сначала следует название функции, потом в круглых скобках – список параметров через запятую (если параметров несколько).
Помимо функций, в Delphi имеются стандартные процедуры. Если функция используется для вычисления конкретных значений, то процедуры предназначены для выполнения каких-то часто встречающихся действий. И процедуры, и функции могут не требовать ни одного параметра – тогда круглые скобки за их названием не указываются.
Во время работы программы, данные в ней, могут храниться в неизменном виде, как константы, или же они записываются и обрабатываются как переменные. Переменные можно рассматривать как ячейки памяти компьютера, имеющие свои имена. Содержимое переменных может многократно меняться. Каждая переменная имеет тип, определяющий, какие данные в ней хранятся. Delphi не допускает использования переменных с неопределенным типом и не разрешает записывать в переменную одного типа данные другого типа.[3]
В некоторых случаях бывает удобно вместо явного указания конкретных значений использовать константы – фиксированные значения, для которых определено имя. Константы отличаются от переменных тем, что не могут менять свои значения. Они предназначены только для удобства программиста. Пусть, например, заранее неизвестно, какая потребуется точность при вычислении некоторой функции, а пороговое значение точности используется в исходном тексте программы в разных местах. Чтобы не пришлось для изменения этого значения выполнять трудоемкий поиск и замену конкретного числа во всем тексте программы, правильнее описать порог один раз как константу и в дальнейшем обращаться к нему только по имени. Тогда при необходимости внести изменение достаточно будет поменять всего одну строчку в программе.
4.2 Входные языки
В данной работе разработана прикладная библиотека, предназначенная для автоматизации выполнения расчета и построения теплообменников, которые не предусмотрены в программе КОМПАС-ГРАФИК. Разработанная прикладная библиотека позволяет рассчитывать и вычерчивать теплообменники. Прикладная библиотека обычно предлагает деталь из реализованного в библиотеке набора, потом показывает диалоговое окно для указания параметров конкретной детали, а затем предлагает пользователю указать местоположение и ориентацию детали на чертеже.
Стандартных различных изделий определенно довольно много, поэтому задача разработки новых прикладных библиотек остается актуальной. Цель настоящей работы состоит в изучении возможностей, предоставляемых КОМПАС-МАСТЕР для написания прикладных библиотек.
Входными данными, в данной библиотеке, которые предназначены для описания проектируемых объектов и управления процессом проектирования, будут являться параметры детали.
Входной язык должен:
- обеспечивать представление задания на проектирование, и другие исходные данные,
- быть максимально приближенным к профессиональному языку проектировщика;
- обеспечивать компактность описаний;
- описания представляются в виде ясном для восприятия.
Тип входных файлов – rtw.
4.3 Выходные языки
Выходные языки ориентированы на вывод полученных в результате работы программы данных. Они предназначены для представления выходных данных расчета в виде проектной документации: чертежей, графиков.
Выходные языки проектирования должны:
- обеспечить соответствие результатов проектирования требованиям, излагаемым действующими стандартами, руководящими и нормативными материалами на все виды информации;
- обеспечить возможность совместимости с другими системами автоматизированного проектирования.
Результаты вычислений выводятся на экран монитора с последующей возможностью вывода их на печать. Следует отметить, что все выходные данные могут быть сохранены в виде файла.
Тип выходных файлов – m3d.
5. Программное обеспечение
5.1 Общесистемное программное обеспечение
Программное обеспечение САПР подразделяют на базовое, общесистемное и прикладное:
- Общесистемное программное обеспечение предназначено для организации функционирования технических средств.
- В базовое программное обеспечение входят программы, обеспечивающие правильное функционирование прикладных программ.
- В прикладном программном обеспечении реализуется математическое обеспечение для непосредственного выполнения проектных процедур.
Операционная система (ОС) является основой общесистемного программного обеспечения и обеспечивает функционирование комплекса технических средств подсистемы и выполнение им компонентов программного обеспечения. ОС также, выполняя функции интерфейса между программами и оборудованием, обеспечивает эффективное использование разнообразных функциональных возможностей отдельных компонентов технического обеспечения. [1]
Операционная система выполняет две функции: обеспечение пользователю-программисту удобств посредством предоставления для него расширенной машины и повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами.
Операционная система должна управлять всеми ресурсами вычислительной машины таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность ее функционирования. Критерием эффективности может быть пропускная способность или реактивность системы.
Управление ресурсами включает решение двух общих, не зависящих от типа ресурса задач:
- планирование ресурса - то есть определение, кому, когда, а для делимых ресурсов и в каком количестве, необходимо выделить данный ресурс;
- отслеживание состояния ресурса - то есть поддержание оперативной информации о том, занят или не занят ресурс, а для делимых ресурсов, - какое количество ресурса уже распределено, а какое свободно.
Для решения этих общих задач управления ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, что, в конечном счете, и определяет их облик в целом, включая характеристики производительности, область применения и пользовательский интерфейс.
Алгоритм управления процессором в значительной степени определяет, является ли ОС системой разделения времени, системой пакетной обработки или системой реального времени.
Операционные системы различаются особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, памятью, устройствами), особенностями использованных методов проектирования, типами аппаратных платформ, областями использования.
По числу одновременно выполняемых задач операционные системы разделены на два класса:
- однозадачные (например, MS-DOS, MSX);
- многозадачные (OC EC, OS/2, UNIX, Windows 95,98,Me /NT/2000/ХР).
Однозадачные ОС выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Однозадачные ОС включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем.
Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.
По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на:
- однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x, ранние версии OS/2);
- многопользовательские (UNIX,Linux, Windows 2000,WindowsXP).
Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей.
Важным свойством операционных систем является возможность распараллеливания вычислений в рамках одной задачи. Многонитевая ОС разделяет процессорное время не между задачами, а между их отдельными ветвями (нитями).
Другим важным свойством ОС является отсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки - мультипроцессирование. Мультипроцессирование приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами.
В наши дни становится общепринятым введение в ОС функций поддержки многопроцессорной обработки данных. Такие функции имеются в операционных системах Solaris 2.x фирмы Sun, Open Server 3.x компании Santa Crus Operations, OS/2 фирмы IBM, Windows NT фирмы Microsoft и NetWare 4.1 фирмы Novell.
Многопроцессорные ОС могут классифицироваться по способу организации вычислительного процесса в системе с многопроцессорной архитектурой: асимметричные ОС и симметричные ОС. Асимметричная ОС целиком выполняется только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам. Симметричная ОС полностью децентрализована и использует весь пул процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами.
На свойства операционной системы непосредственное влияние оказывают аппаратные средства, на которые она ориентирована. По типу аппаратуры различают операционные системы персональных компьютеров, мини-компьютеров, мейнфреймов, кластеров и сетей ЭВМ. Среди перечисленных типов компьютеров могут встречаться как однопроцессорные варианты, так и многопроцессорные. В любом случае специфика аппаратных средств, как правило, отражается на специфике операционных систем. В конечном итоге выбор на платформе win32 - соответствуют операционные системы Windows 98, Windows XP, Windows 2000. Для разработки подсистемы: «Разработка библиотеки типовых элементов для нефтегазового оборудования»выбираем в качестве общесистемного программного обеспечения – Windows XP. Выбор данной операционной системы обусловлен несколькими факторами:
- Функциональность. Выбранная ОС обладает достаточной функциональностью для комфортной работы в среде КОМПАС 3D LT V8.
Надежность. Обеспечивается повышенная защищенность данных. Кроме того, Windows XP работает значительно стабильнее Windows 98.
5.2 Базовое программное обеспечение
5.2.1 Язык программирования Delphi
В качестве базового программного обеспечения наиболее подходящим, универсальным, распространённым и удобным для написания программ такого класса – является среда программирования "Delphi 7". Она совмещает в себе удобные и простые методы программирования портов ввода/вывода, работы с визуальными компонентами, а так же гибкое средство оптимизации и распределения памяти, что является немаловажным фактором, влияющим на скорость и качество работы программы. Данная среда программирования является более изученной, так как к ней разработано большое количество документации на русском языке, она наиболее проста и понятна.
Также в системе Delphi 7 используется специализированная, постоянно совершенствуемая версия языка программирования Паскаль. Эта версия включает набор расширений, ориентированных только на применение в рамках среды Delphi 7 и предназначен для ускоренного создания приложений.
В комплект системы Delphi 7 входит компилятор командной строки dcc 32.exe для этого языка. Кроме того, выполнять компиляцию можно непосредственно из интегрированной оболочки.[5]
5.2.2 Программный пакет КОМПАС – 3DV8
Программный пакет КОМПАС - 3DLT 8 представляет собой систему автоматизированного проектирования (САПР) общего назначения, ориентированную, в первую очередь, на предприятия машиностроительной отрасли.
В настоящее время КОМПАС - 3DLT 8 состоит из четырех подсистем – чертежно-конструкторского редактора КОМПАС – ГРАФИК, редактора трехмерных твердотельных моделей КОМПАС - 3D, редактора текстовых документов и редактора спецификаций (возможна поставка системы без этого редактора). Все подсистемы функционируют в составе единой программной среды. КОМПАС 3DLT 8 запускается как обычное приложение Windows.
С помощью команд редактора КОМПАС – ГРАФИК пользователь может создавать на чертеже геометрические элементы различных типов, полуавтоматически проставлять размеры нарисованных элементов, проводить измерения параметров нарисованных элементов и применять к ним различные геометрические преобразования. КОМПАС – ГРАФИК обеспечивает создание практически любых типов чертежных документов – чаще всего это чертежи отдельных деталей и сборочные чертежи, но возможна подготовка и более специфических видов чертежей, например, электрических или коммуникационных схем. В КОМПАС – ГРАФИК есть ряд команд для выполнения типичных конструкторских расчетов по определению массы деталей, вычисления их центров масс и моментов инерции.
Кроме непосредственного выполнения чертежей деталей, в КОМПАС – ГРАФИК предусмотрены средства для работы с компонентами оформления чертежей – основной надписью (штампом), техническими требованиями, спецификацией на сборочных чертежах.
Подсистема КОМПАС 3D предназначена для создания трехмерных параметрических моделей деталей и сборок (изделий, состоящих из нескольких деталей). Информацию о трехмерных моделях КОМПАС 3D можно в стандартных форматах передавать в другие расчетные пакеты (например, для вычисления прочностных характеристик деталей) и в пакеты разработки управляющих программ для оборудования с ЧПУ(числовое программное управление). КОМПАС 3D позволяет вычислять геометрические и массо - центровочные характеристики моделей.
КОМПАС 3D тесно связана с подсистемой КОМПАС – ГРАФИК, т.к. для создания трехмерных моделей часто приходится рисовать фрагменты чертежей. Например, для создания трехмерных моделей можно нарисовать эскиз с изображением некоторого сечения детали, а затем подвергнуть его стандартным операциям, таким, как выдавливание или вращение. Благодаря интеграции КОМПАС 3D и КОМПАС – ГРАФИК обеспечивается обмен информацией между файлами конструкторских документов и трехмерными моделями. На основе моделей деталей и сборок КОМПАС 3D позволяет создавать заготовки чертежей с различными видами деталей, на которые пользователь должен будет проставить размеры. Эта возможность существенно упрощает создание чертежей, в частности, изометрических проекций деталей.
КОМПАС 3DLT 8 разработан специально для операционной среды MSWindows и в полной мере использует все ее возможности и преимущества для предоставления пользователю максимального удобства и комфорта в работе.
В ОС Windows и во многих других современных ОС поддерживается модульность приложений на уровне ОС. Один из таких подходов – применение динамически загружаемых библиотек. Приложение состоит из некоторого множества исполняемых файлов. Конечно, есть головной EXE – файл, запускаемый пользователем, а так же может быть несколько файлов динамически библиотек (обычно с расширениями *.DLL). Эти библиотеки содержат функции, доступные для вызова из различных приложений. Загрузка и выгрузка DLL из оперативной памяти выполняется операционной системой без вмешательства приложения. Несколько приложений могут одновременно пользоваться одной и той же динамической библиотекой. Такое использование функций называется динамической компоновкой.
Использование DLL значительно улучшает модульность и расширяемость программных продуктов. Во-первых, функций основного пакета могут быть сосредоточены в DLL и единым образом вызываться как основным пакетом, так и внешними программами. В новой версии основного пакета можно заменить DLL так, что это будет незаметно для других программ. Во-вторых, дополнительные модули программного продукта можно реализовывать в виде DLL, которые основной пакет будет вызывать, пользуясь общими соглашениями об именовании функций дополнительного модуля.
КОМПАС-МАСТЕР – это ориентированный на прикладного программиста инструментальные средства разработки дополнительных модулей (прикладных библиотек и приложений) для программного пакета КОМПАС 3DLT 8.
КОМПАС 3DLT 8 включает в себя набор библиотек DLL, в которых реализована функциональная часть системы для работы с моделью чертежа, математические функции с реализацией различных алгоритмов вычислительной геометрии, различные функции для формирования и обработки чертежей. В исполняемом файле КОМPASW.EXE реализован пользовательский интерфейс системы, а по мере необходимости для выполнения команд пользователя вызываются необходимые функции из различных DLL.
В состав КОМПАС-МАСТЕР входят заголовочные модули для основных DLL, входящих в состав КОМПАС 3DLT 8. Общее количество импортируемых функций – около 300, их можно вызывать из программ на С++ и Delphi.[15]
Для разработки программы в Delphi с использованием функций DLL требуются два файла: заголовочный модуль*.dcu с описанием библиотечных функций в разделе реализации и файл *. dll с реализацией библиотечных функций. При сборке проекта компилятор оформляет вызов в соответствии с описанием функций, а компоновщик добавляет в исполняемый файл код функции из раздела организации заголовочного модуля.
Функция же сама по себе сложных действий не выполняет, она организована таким образом, что либо загружает DLL и вызывает из нее соответствующую функцию, либо, если DLL загружен, вызывает из нее функцию сразу. Библиотека DLL (файл *. dll) может присутствовать на ПК в единственном экземпляре – либо в каталоге по WINDOWSSISTEM, если пользователей у этой DLL очень много, либо в каталоге основного пакета, если она используется только этим пакетом и его дополнительными модулями.
5.2.3 Текстовый процессор Microsoft Word
Word – наиболее используемое и, быть может, наиболее мощное приложение из семейства Office.
Из всех приложений OfficeWord настроить легче всего. Хотя программы Office позволяют переключать панели инструментов и меню на свой вкус, в Word имеется много специальных параметров, управляющих видом и функционированием программы. Кроме того, здесь осуществляется гораздо более полный контроль над раскладкой клавиатуры и клавишами быстрого доступа, по сравнению с другими приложениями Office.
Набор и оформление текста, а также создание таблиц и изображений векторной графики, осуществлялось в MicrosoftWord, который обладает следующими возможностями:
- выделение абзацев;
- автоматический перенос слова;
- изменение границ текста;
- автоматическая проверка орфографии и грамматики;
- создание таблиц;
- вставка в документ графического изображения (рисунков);
- вставка и поддержка работы с математическими формулами;
Редактор формул позволяет создавать математические формулы любой сложности.
Текстовый редактор MicrosoftWord предназначен для подготовки простых и сложных текстовых документов, верстки газетных страниц, макетирования художественных книг с иллюстрациями и научных книг с формулами и таблицами, создания векторной графики, схем и диаграмм.
Word предоставляет огромные возможности по изменению внешнего вида документов, но его основная функция – помогать пользователю в создании документов. Word позволяет работать с несколькими документами, т.е. можно одновременно открыть несколько документов и при необходимости, переходить из одного в другой производя определенные поправки.[13]
5.2.4 Графический редактор PowerPoint
Microsoft PowerPoint является одним из приложений MSOffice. На сегодняшний день PowerPoint - лучший программный продукт для создания презентаций. И небезосновательно. PowerPoint создаст яркие, профессионально выполненные показы слайдов, а также электронные презентации. Помимо основных возможностей создания и редактирования базовых макетов слайдов, он позволяет оживить презентацию множеством специальных мультимедийных эффектов и анимации.
PowerPoint умело выполняет рутинную, кажущуюся незаметной, однако такую важную работу, как печать заметок докладчика или тезисов для слушателей, называемых выдачами.
Документ PowerPoint является презентацией, если даже он ничего пока никому не представляет. Показ слайдов отображает слайды презентации один за другим, не задействовав инструменты на экране, которые были использованы для разработки презентации
Для организации показа слайдов используются встроенные инструментальные средства PowerPoint. Следовательно, для проведения показа слайдов дополнительное программное обеспечение не требуется. Остается только создать слайды и сохранить презентацию. Режим сортировщика слайдов позволяет последовательно просмотреть все слайды презентации.
5.3 Прикладное программное обеспечение
Исходная программа, написанная в среде Delphi, всегда состоит из проектного файла и нескольких модулей, каждый из которых размещается в отдельном текстовом файле. Файл проекта начинается словом Program и размещается в файле с расширением .dpr. Все остальные модули являются подчиненными и начинаются, словом Unit. Такие модули размещаются в файлах с расширением .pas. Файл проекта и модули заканчиваются оператором End, после которого ставится символ "точка".
Всякий модуль и файл проекта могут использовать другие модули, к числу которых могут относиться текстовые файлы, res- и dfm-файлы ресурсов или откомпилированные файлы Unit-модулей. Ссылка на необходимые к использованию модули содержится в секциях Uses. Текстовые или скомпилированные файлы обычно содержат необходимые для использующего их модуля величины – константы, типы, переменные, процедуры и функции. Файлы ресурсов необходимы для подключения констант, описывающих используемые внешние ресурсы.
Вышеперечисленные файлы, размещенные в *.pas-, *.dcu-, *.res-, *.dfm-файлах, играют вспомогательную роль: они предназначены для компиляции и последующей сборки в полноценный программный модуль – exe-файл, готовый к исполнению на компьютере.
Полный программный текст любого модуля также имеет свою структуру, которая может включать блоки определения констант, внутренних структур описания типов, тексты процедур, функций и др.
Модуль имеет следующую структуру:
Unit <имя>;
Interface
<интерфейсная часть>
Implementation
<выполняемая часть>
Initialization
<блок инициирования>
Finalization
<блок завершения>
end.
Раздел Interface модуля Unit предназначен для описания внешних компонент: используемых модулей, типов, констант, переменных, заголовков процедур и функций.
Раздел Implementation модуля Unit предназначен для описания внутренних, т.е. доступных к использованию только внутри данного Unit, компонент: типов, констант, переменных, процедур и функций.
Всякий модуль может содержать блок инициирования и блок завершения. Эти блоки располагаются в нижней части модуля, непосредственно примыкая к последнему оператору end. Первый блок начинается словом initialization, второй – словом finalization.
Блок инициирования initialization заканчивается последним оператором end модуля либо, при наличии блока завершения, продолжается до слова finalization.
Обычно в блоке инициирования располагаются операторы определения начальных значений каких-либо переменных, выделения ресурсов памяти, открытия файлов и пр., т. е. все то, что необходимо инициализировать в модуле до передачи управления в использующие его модули.
Блок завершения может быть использован только в том случае, если модуль имеет блок инициирования. Этот блок, в противоположность блоку инициирования, предназначен для размещения операторов завершения, т. е. операторов освобождения ресурсов памяти, закрытия ранее открытых в блоке инициирования файлов и пр.
Если несколько модулей имеют блоки инициирования, то они выполняются в том порядке, в котором имена модулей располагаются в списке Uses головной программы. Если несколько модулей содержат блоки завершения, то они выполняются в порядке, противоположном порядку перечисления модулей в списке uses головной программы.[6]
Программа состоит из следующих модулей:
Модуль Global.pas – объявляет глобальные переменные и модули, включаемые во все модули RTW- библиотеки.
Модуль uObmenObj.PAS –осуществляет описание классов для хранения параметров размеров и параметров рисования детали теплообменник.
В данном модуле формируются флаги, образующие битовую маску параметров рисования теплообменника и допустимые виды детали: главный вид, вид сбоку, вид сверху.
Класс "Теплообменник" способен выполнять построение чертежа детали в соответствии с параметрами, хранящимися во внутреннем объекте parms. Если объект создается при включенном в КОМПАС-ГРАФИК режиме
редактирования макроэлемента, то содержимое объекта parms загружается из макроэлемента. В деструкторе выполняется удаление объекта parms.
В глобальных функциях-утилитах происходит преобразование значения угла из градусов в радианы и преобразование значения угла из радианной меры в градусы.
Класс параметров размеров и параметров рисования теплообменников осуществляет копирование значений полей из другого объекта TObmen_Parms и возвращает ресурсный идентификатор векторного слайда или 0 в случае ошибки.
Формирование временной группы с изображением теплообменника согласно параметрам parms осуществляется документе iDoc. Эта группа состоит из макроэлемента-теплообменник. Дескпритор группы возвращается как значение функции, а дескриптор макроэлемента - в параметре refMacro.
При создании макроэлемента в группе вариантного отображения необходимо указывать в качестве параметра ksMacro значение 0 (в макроэлемент объединяются элементы текущего слоя). Иначе не удастся добавить поддержку характерных точек.
Модуль uObmenHP.pas - TObmen_HP класс детали теплообменник с поддержкой интерфейса характерных точек.
Заголовочным модулем с описанием интерфейса характерных точек является ILibHPObject. Индексами характерных точек теплообменников будут: диаметр, длинна, точка привязки, угол поворота.
Методами, обеспечивающими, функциональность интерфейса ILibHPObject являются запросы:
- запрос текущего положения, текста и курсора характерной точки и реакция на изменение положения характерной точки;
- запрос текста для отображения рядом с указателем мыши в процессе перетаскивания характерной точки;
- запрос контекстного меню данного библиотечного элемента-теплообменника.
В интерфейсе "Пользовательский параметр", в виде которого надо оформить ссылку на динамический массив, происходит получение очередной записи из динамического набора, с которым связана запись resRecord. Значения полей очередной записи возвращаются в массив, ссылка на который передается в параметре iParm.
Формирование условия для динамического набора на выборку происходит в записи для заданного диаметра (для этого при описании resRecord первому полю было присвоено имя d).
Модуль uDialog – осуществляет вывод на экран диалоговой формы теплообменника.
Здесь происходит формирование строки со значением диаметра d (целое или вещественное число с одним знаком после запятой). Запоминание вида детали, выбранного с помощью кнопок зависимой фиксации.
В конструкторе выполняется заполнение выпадающего списка значений диаметров теплообненника значениями из базы данных. Задание параметров теплообменника из объекта dataBuf выполняется синхронизация состояния элементов управления окна с новыми значениями параметров теплообменника.
Существует вспомогательный метод для изменения вида детали на чертеже. Для этого запоминается выбранный вид gp и выполняется перерисовка слайда. Для вида с разрезом разрешается редактирование параметров штриховки.
Чтобы получить выбранное значение диаметра из выпадающего списка следует выполнить преобразование в вещественное число, для чего глобальная библиотечная символьная переменная-десятичный разделитель задается равной '.'
Для извлечения параметров теплообменника с диаметром d из базы данных и запоминанием их в объекте parms, следует учитывать свойства, указанные пользователем ранее с помощью элементов управления, например, мелкий/крупный шаг (эти свойства были запомнены в виде флагов в поле parms.flags).
Нажатием кнопки "Помощь" открывается файл справки или выдается сообщение об ошибке, если этот файл отсутствует.
Модуль uConst.pas – осуществляет определение кодов констант прикладной библиотеки (для включения в модули проекта).
В данном модуле содержатся идентификаторы библиотеки:
- Идентификаторы слайдов;
- Идентификаторы команд для командного окна, выводимого в процессе размещения теплообменника на чертеже;
- Идентификаторы меню, команды которых выводятся в командном окне в процессе размещения теплообменника на чертеже;
- Идентификаторы курсоров для работы с характерными точками.
Модуль Obmen.RC – файл ресурсов прикладной библиотеки. Является модулем обрисовки теплообменника в программе КОМПАС.
Модуль Obmen.dpr – главный модуль проекта RTW – библиотеки для рисования детали теплообменник.(см. Приложение А)
В функции каркаса RTW-библиотеки происходит возврат идентификатора библиотеки и осуществляется процедура точки входа в RTW-библиотеку.
В качестве главного окна приложения на время выполнения команд библиотеки, задается главное окно КОМПАС, это обеспечивает принадлежность диалоговых окон прикладной библиотеки.
Вывод диалогового окна, в данном случае, для настройки параметров оси и в случае успешного задания параметров рисование чертежа теплообменника осуществляется в текущем графическом документе.
Процедура каркаса RTW-библиотеки: возврат интерфейса типа idType, при idType =1 функция должна вернуть указатель на объект, реализующий интерфейс характерных точек ILibHPObject применительно к элементу чертежа, который был построен посредством команды библиотеки. Обычно этот запрос происходит при выделении элемента на чертеже щелчком мыши.
Хотя объект "Теплообменник с поддержкой характерных точек" объявлен внутри процедуры LibObjInterfaceEntry, благодаря увеличению счетчика ссылок пользователей этого объекта он продолжает существовать и после выхода из процедуры LibObjInterfaceEntry.
5.4 Руководство программиста
Для того чтобы установить библиотеку необходимо в корневом каталоге жёсткого диска компьютера создать папку Teploobmennik, с которой вы будете работать в процессе предлагаемых работ.
Теперь запустите Delphi, и командой Project → Options вызовите окно параметров проекта и выполните следующие изменения:
- задайте в качестве расширения имени библиотеки RTW, а не DLL. На закладке Application в строке Target file extension введите rtw.
- укажите местоположение заголовочных модулей. На закладке Directories/Conditionals в строку Search path добавьте (не удаляя предыдущее содержимое этой строки) путь к папке Teploobmennik → RTWExamples → AppTools.
- задайте местоположение промежуточных и окончательных результатов компиляции. На закладке Directories/Conditionals в строках Outputdirectory и Unitoutputdirectory введите путь к созданной ранее папке Teploobmennik → RTWExamples → Proekt → DCU. Путь обязательно должен быть абсолютным, иначе в Delphi отладка DLL будет недоступна.
- отключите выравнивание полей записи. На закладке Compiler в блоке Codegeneration отключите флажок Alignedrecordfields.
Теперь запустите КОМПАС 3DLTV8, выберете в нем команду Сервис→ Подключить библиотеку. В появившемся окне вы открываете папку Teploobmennik → RTWExamples → Proekt → DCU. В строке меню выберете Библиотеки и открываете библиотеку «Теплообменники».
При доработке и усовершенствовании библиотеки необходимо:
- написать требуемый модуль;
- подключить его к главному модулю программы;
- дополнить главное меню требуемым пунктом и назначить на этот пункт событие в виде вызова новой процедуры.
Просматривая содержимое папки библиотек, можно заменить вложенные папки LOAD и файлы*.LOA. это текстовые файлы, в которых прикладные библиотеки хранят таблицы параметров стандартных деталей. Это позволяет при необходимости расширить или исправить список параметров деталей, не изменяя самой прикладной библиотеки.
6. Техническое обеспечени
е
6.1 Общие требования
- При разработке технического обеспечения подсистемы: «Библиотека дл
6.2 Материнская плата
На основании нижеприведенных результатов тестирования, осуществим выбор материнской платы.
Характеристики тестового стенда:
- операционная система Windows XP Professional SP2,
- процессор Intel Pentium 4 Extreme Edition 3,46 ГГц, Socket 775,
- память 2x512 МБ DDR2-533 DDR2 SDRAM DIMM Corsair (CM2X512A-4300C3PRO), 3-3-3-8,
- видеокарта [PCIEx16] ATI Radeon X800 XT 256 Мб,
- жесткий диск Seagate Barracuda 7200.7 (SATA), 7200 об/мин.
Технические характеристики протестированных материнских плат представлены в таблице 7.1.
Таблица 6.1 – Технические характеристики материнских плат [7]
| Параметр | ECSPF5 Extreme | Foxconn 945P7AA-8KS2 | ASUS P5AD2-E Premium |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Чипсет | Intel 945P/ICH7R | Intel 945P/ICH7 | Intel 925XE/ICH6R |
| Поддержка процессоров | Socket 775, Intel Pentium 4/Pentium 4 EE/Pentium D/ Celeron D | ||
| Разъемы памяти | 4 DDR2 | ||
| Слоты расширения | PCIEx16, 2 PCIEx1, 3 PCI | ||
| Форм-фактор, размеры, см. | ATX, 30,5×24,5 | ||
| USB | 4 USB 2.0 + 2 разъема по 2 USB 2.0 | ||
| Порты ввода/вывода | 1 FDD, 1 LPT на планке, 1 COM, 2 PS/2, разъем IrDA | 1 FDD, 1 LPT, 1 COM + разъем COM, 2 PS/2, разъем IrDA | 1 FDD, 1 LPT, 1 COM (на планке), 2 PS/2 |
Интегрированный в чипсет ATA-контроллер |
на 2 устройства ATA100 + 4 SATA300 RAID (0, 1, 10, 5, Matrix RAID) | на 2 устройства ATA100 + 4 SATA300 | 1 FireWire + 2 разъема на 2 порта GigaWire на планке (TI TSB82AA2 + TSB81BA3) |
| Внешний ATA-контроллер | Silicon Image SiI3132CNU (интерфейс PCIEx1, 2 SATA300 RAID 0, 1) | ITE IT8212F (4 ATA133 RAID 0, 1 и 0+1) | 2 ATA100 + 4 SATA RAID (0, 1, Matrix RAID) |
| Звук | HDA-кодек Realtek ALC880, Toslink S/PDIF-In/Out | HDA-кодек Realtek ALC880, Coaxial S/PDIF-Out | HDA-кодек C-Media CMI9880, Coaxial и Toslink S/PDIF-Out, разъемдля S/PDIF-In |
| Сетевой контроллер | Marvell 88E8053-NNC (PCIEx1 Gigabit Ethernet) + Realtek RTL8100С (Fast Ethernet) | Broadcom Broadcom BCM5789KFB (PCIEx1 Gigabit Ethernet) | 2xMarvell 88E8053-NNC (PCIEx1 Gigabit Ethernet) + Marvell 88W8310-BAN (WiFi-b/g) |
| I/O-контроллер | Winbond W83627THF | ITE IT8712F-A | Winbond W83627EHF-A |
| BIOS | AMI BIOS v2.58 | Phoenix AwardBIOS v6.00PG | AMI BIOS v2.51 |
Результаты тестирования материнских плат представлены в таблице 7.2.
Таблица 6.2 – Результаты тестирования материнских плат [7]
| Параметр | ECSPF5 Extreme | Foxconn 945P7AA-8KS2 | ASUS P5AD2-E Premium |
| Скорость чтения/записи памяти, Мб/с | 3454/1598 | 3907/1992 | 3147/1397 |
| Архивирование: WinRAR, мин:сек | 2:38 | 2:24 | 2:58 |
| Кодирование DVD-звука в XviD 1.0.2, мин:сек | 5:21 | 5:14 | 5:43 |
| Обработка изображений: AdobePhotoshop 8.0, мин:сек | 33:02 | 32:18 | 35:18 |
| Игра FarCry (1024x768), fps | 81 | 85 | 80 |
| Игра Unreal Nournament 2004 (1024x768), fps | 63,4 | 65,7 | 60,6 |
По результатам тестирования выбираем материнскую плату Foxconn 945P7AA-8KS2.
6.3 Подбор процессора
По результатам тестирования, приведенным ниже, осуществим выбор процессора.
Характеристики тестового стенда:
- Материнская плата: ASUSP5WD2 Premium (LGA775, Intel 955XExpress).
- Память: 2048MB DDR400 SDRAM (Corsair CMX1024-3500LLPRO, 2 x 1024 MB, 2-3-2-10);
- Графическая карта: NVIDIA GeForce 7800 GT 256MB (PCI-E x16).
- Дисковая подсистема: Maxtor MaXLine III 250GB (SATA150).
- Операционная система: Microsoft Windows XP SP2.
Технические характеристики протестированных процессоров представлены в таблице 7.3.
Таблица 6.3 – Технические характеристики процессоров [7]
| Наименование характеристик | Intel Celeron D 326 | Intel Celeron D 331 | Intel Celeron D 336 |
| Процессорный разъем | LGA775 | LGA775 | LGA775 |
| Частота ядра, ГГц | 2,53 | 2,66 | 2,8 |
| Количество ядер | 1 | 1 | 1 |
| Кэш второго уровня, Кб | 256 | 256 | 256 |
| Частота шины, МГц. | 533 | 533 | 533 |
| Рассеиваемая тепловая мощность, Вт | 84 | 84 | 84 |
| Техпроцесс, нм | 90 | ||
| Поддержка hyper-threading | нет | нет | нет |
Результаты тестирования процессоров представлены в таблице 7.4.
Таблица 6.4 – Результаты тестирования процессоров, баллы [7]
| Название теста | Intel Celeron D 326 | Intel Celeron D 331 | Intel Celeron D 336 |
| Battlefield 2, 1024 x 768, настройки средние "Medium" | 198,3 | 228,5 | 295,2 |
| F.E.A.R., 1024 x 768, настройки средние "Medium" | 117 | 120 | 128 |
| Serious Sam 2, 1024 x 768, настройки средние "Medium" | 68,5 | 72,8 | 87,1 |
| Quake 4, 1024 x 768, настройки средние "Medium" | 88 | 96 | 101,7 |
| Call of Duty 2, 1024 x 768, настройки средние "Medium" | 45,5 | 49,7 | 50,3 |
По результатам тестирования выбираем процессор Intel Celeron D 336.
6.4 Жесткий диск
На основании нижеприведенных результатов тестирования, осуществим выбор жесткого диска.
Параметры тестового стенда:
- процессор Intel Pentium 4 3.0C,
- материнская плата ABIT IC7-G на чипсете i875P,
- контроллер SiI3124-2 интерфейса Serial ATA II (референс-плата),
- системная память 2x256 Мбайт DDR400 (тайминги 2.5-3-3-6),
- видеокарта Matrox Millennium G400,
- основной жесткий диск Seagate Barracuda SATA V,
- блок питания Zalman ZM400A-APF, 400 Вт.,
- корпус Arbyte YY-W201BK-A.
Технические характеристики протестированных жестких дисков представлены в таблице 7.4.
Таблица 6.4 – Технические характеристики жестких дисков [7]
| Параметры | MaxtorDiamondMaxPlus 9 6L080L0 | SamsungSpinPointP80 HD080HJ | SeagateBarracuda 7200.9 ST3802110A |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Емкость моделей, Гб | 80 | ||
| Число головок | 2/1 | ||
| Скорость вращения шпинделя, об./мин. | 7200 | ||
| Размер буфера данных, Мбайт | 2 | 8 | 2 |
| Интерфейс | UltraATA/133 | SATA-300/NCQ SATA-150 UltraATA/133 |
UltraATA/100 и SATA-300 |
| Макс. скорость интерфейса, Мбайт/с | 133 | 133 или 150/300 | 100 или 300 |
| Среднее время поиска при чтении/записи, мс | 9,0/- | 8,9/- | 11/9,5 |
| Гарантированное количество старт-стоп циклов | 50 000 | ||
| Акустический шум вращения, дБА | 25 | 25-27 | 25 |
| Акустически шум поиска, дБА | 32 (26) | 28 | 27 |
| Допустимая температура, С, вкл.(выкл.) | +0…60 (-40…+71) |
+5…55 (-0…+65) | +0…60 (-40…+70) |
| Вес, гр. | 690 | 630 | 580 |
Результаты тестирования жестких дисков представлены в таблице 7.5.
Таблица 6.5 – Результаты тестирования жестких дисков [7]
| Наименованиетеста - параметр | Maxtor DiamondMax Plus 9 6L080L0 |
Samsung SpinPoint P80 HD080HJ | Seagate Barracuda 7200.9 ST3802110A |
| Winbench 99 – cкорость линейного чтения (в начале, середине, конце диска), 1000 байт/сек | 59100 47770 34510 |
63570 51950 37750 |
777860 62172 42640 |
| HDTach 2.61 – cкорость работы интерфейсов (чтение из буфера), Мб/с | 85,0 | 101,4 | 82,5 |
| H2benchW – cреднее время доступа к диску, мс. | 14,2 | 17,1 | 15,6 |
| C’TH2benchW- среднее время чтения/записи, мс. | 13,03/8,07 | 17,05/8,98 | 15,59/8,98 |
| NBench 2.4 – производи-тельность при многопотоковом чтении/ записи, Мб/с | 13,86/39,28 | 26,04/58,81 | 15,32/29,91 |
По итогам тестовых испытаний лучшие показатели имеет жесткий диск SamsungSpinPointP80 HD080HJ.
6.5 Оперативная память
Осуществим выбор модулей памяти по результатам тестирования приведенного ниже.
Характеристики тестового стенда:
- Процессор: Intel Pentium 4 3.4 ГГц (ядро Prescott, 1 МБ L2)
- Чипсет: Intel 925X
- Материнская плата: Gigabyte 8ANXP-D, версия BIOS F1 от 06/07/2004
- Видео: Leadtek PX350 TDH, nVidia PCX5900
- HDD: WD Raptor WD360, SATA, 10000 rpm, 36Gb
- Драйверы: nVidia Forceware 62.01, Intel Chipset Utility 6.0.1.1002, DirectX 9.0c.
Технические характеристики протестированных модулей памяти представлены в таблице 7.6.
Таблица 6.6 – Технические характеристики модулей памяти [7]
| Параметр | Excalibrus DDR2-533PC 4200 | SamsungDDR2-533PC 4200 | GeIL DDR2-533PC 4200 |
| Тип памяти | DDR2 SDRAM | ||
| Тип конфигурации модуля | Non-ECC | ||
| Количество физических банков модуля памяти | 1 | 2 | 1 |
| Емкость одного физического банка модуля памяти, Мб | 512 | 256 | 512 |
| Внешняя шина данных модуля памяти, бит | 64 | ||
| Ширина внешнего интерфейса шины данных (тип организации) используемых микросхем памяти | x8 | ||
| Рабочее напряжение модуля, В | 1,8 | ||
Результаты тестирования модулей памяти представлены в таблице 7.7.
Таблица 6.7 – Результаты тестирования модулей памяти [7]
| Параметр | Excalibrus DDR2-533PC 4200 | SamsungDDR2-533PC 4200 | GeIL DDR2-533PC 4200 |
| Средняя пропускная способность на чтение, МБ/с | 4264 | 4268 | 4266 |
| Средняя пропускная способность на запись, МБ/с | 1371 | 1424 | 1417 |
| Макс. пропускная способность на чтение, МБ/с | 4289 | 4302 | 4284 |
| Макс. пропускная способность на запись, МБ/с | 1424 | 1433 | 1427 |
Наилучшими характеристиками по результатам тестирования обладает модуль памяти SamsungDDR2-533 PC 4200.
6.6 Видеокарта
Опираясь на нижеприведенные результаты тестирования, осуществим выбор видеокарты.
Параметры тестового стенда:
- Материнская плата: ABIT AN8 SLI (nForce 4 SLI), Socket 939, BIOS v.2.0;
- Процессор: AMD Athlon 64 3200+.
- Термоинтерфейс: Coollaboratory Liquid Pro;
- Оперативная память: 2 х 512 Mb PC3200 Corsair TWINXP1024-3200C2 (SPD: 400 MHz, 2-2-2-5_1T), @467 MHz 2-3-4-8_1T;
- Дисковая подсистема: SATA-II 160 Gb Seagate Barracuda 7200.9 (ST3160812AS 2AAA) 7200 RPM, 8 Mb;
- Корпус: ATX ASUS ASCOT 6AR2-B Black&Silver;
- Блок питания: MGE Magnum 500 (500 W);
- Монитор: LCD DELL 1800/1FP UltraSharp (1280x1024, DVI, 60 Hz).
Технические характеристики протестированных видеокарт представлены в таблице 7.8.
Таблица 6.8 – Технические характеристики видеокарт [7]
| Параметр | NVIDIA GeForce 6600 | ATI Radeon X1300 | NVIDIA GeForce 7300 GS |
| Графическийчип | NV43 | RV515 | G72 |
| Техпроцесс, мкм | 0,11 | 0,09 | 0,09 |
| Число транзисторов, млн. | ~143 | ~105 | н/д |
| Площадь ядра, мм² | 150 | 100 | н/д |
| Рабочие частоты, MHz (графический чип/память) | 300 / 500 | 450 / 500 | 550 / 700 |
| Ширина шины памяти, bit | 128 bit | 128 / 64 /32 | 64 bit |
| Число пиксельных конвейеров, шт. | 8(4) | 4 | 4 |
| TMU на конвейер, шт. | 1 | 1 | 1 |
| Число вершинных процессоров, шт. | 3 | 2 | 3 |
| Поддержка версии PixelShaders | 3 | 3 | 3 |
| Поддержка версии VertexShaders | 3 | 3 | 3 |
| Интерфейс | PCI-Express х16 | ||
| Поддержка версии DirectX | 9.0c | 9.0c | 9.0c |
| Дополнительно | DVI, TV-Out, VIVO (опционально) | DVI, TV-Out, VIVO, HDTV | DVI, TV-Out, VIVO, HDTV |
Результаты тестирования видеокарт представлены в таблице 7.9.
Таблица 6.9 – Результаты тестирования видеокарт [7]
| Параметрытестирования | NVIDIA GeForce 6600 | ATI Radeon X1300 | NVIDIA GeForce 7300 GS |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
3DMark 2005, default settings, общий бал |
2063 | 2261 | 2343 |
| 3DMark 2006, 1280 x 1024, default settings, общий бал | 891 | 954 | 787 |
| Half-life 2: Lost Coast, 1024 x 768, Direct3D, максимальные настройки графики, кадр/сек | 56,5 | 52,1 | 48,3 |
| Call Of Duty 2, 1024 x 768, Direct3D, настройки средние "Medium",кадр/сек | 16,5 | 19,1 | 16,7 |
| SeriousSam 2, 1024 x 768, настройки средние "Medium", кадр/сек | 49,4 | 52,7 | 56,0 |
Quake 4, 1024 x 768, детализация графики в игре "Medium Quality", кадр/сек |
70,9 | 42,3 | 51,0 |
| The Chronicles Of Riddick: Escape From Butcher Bay, 1024 x 768, OpenGL, максимальноекачествографики, кадр/сек | 36,5 | 25,4 | 26,7 |
| F.E.A.R., , 1024 x 768, Direct3D, настройки "Medium", кадр/сек | 28 | 21 | 14 |
Лучшие результаты в ходе тестирования показала видеокарта NVIDIA GeForce 6600.
6.7 Монитор
Одной из главных характеристик монитора является частота обновления изображения. Если частота обхода экрана становится меньше 70 Hz, то инерционности зрительного восприятия будет недостаточно для того, чтобы изображение не мерцало. Значение частоты регенерации зависит от используемого разрешения, от электрических параметров монитора и от возможностей видеоадаптера.
Для тестирования были отобраны популярные модели наиболее известных производителей. Технические характеристики мониторов приведены в таблице 7.10.
Таблица 6.10 – Технические характеристики мониторов [7]
| Модель | Acer AL1714sm | Acer AL1715sm |
| 1 | 2 | 3 |
| Время отклика | 8 мс | 12 мс |
| Яркость | 370 кд | 300 кд |
| Контрастность | 350:1 | 500:1 |
| Разрешение | 1280х1024 | 1280х1024 |
| Количество отображаемых цветов | 16,7 млн | 16,7 млн |
| Размер пикселя | 0,264х 0,264 мм | 0,264х0,264 мм |
| Частота обновления пикселя | 135 МГц | 135 МГц |
| Встроенные динамики | 2 х 2,5 Вт | 2 х 2,5 Вт |
| Угол обзора по горизонтали | 160° | 150° |
| Угол обзора по вертикали | 120° | 135° |
| Лампы подсветки | 4 шт. | 4 шт. |
| Видео сигнал | Аналоговый D-SUB | Аналоговый D-SUB |
| Углы наклона | Вниз 5°, вверх 20° | Вниз 5°, вверх 20° |
| Крепление для кронштейна | Поддерживается VESA | Поддерживается VESA |
| Панель управления | Контраст, яркость, смена положения и формы изображения, выравнивание, частота обновления пикселя, автовыравнивание, время реакции пикселя, 5 языков, расположение окна панели управления, информация, цветность | Контраст, яркость, смена положения и формы изображения, выравнивание, частота обновления пикселя, автовыравнивание, время реакции пикселя, 5 языков, расположение окна панели управления, информация, цветность |
| Блок питания | Внешний адаптер переменного тока 100-240 вольт | Встроенный адаптер переменного тока 100-240 вольт |
| Энергопотребление | Вкл: 51 Вт; Выкл: 3 Вт | Вкл:40 Вт; выкл: 2 Вт |
| Габариты | 378 x 396 x 159.5 мм | 377 x 396 x 182 мм |
| Вес | 5.6 кг | 4.3 кг |
Методика тестирования базировалась на экспертной оценке качества изображения мониторов. Мониторы одновременно подключались к одинаковым системным блокам. Все тесты проводились под управлением ОС WindowsXPProfessional. Из программного обеспечения использовались пакеты KOMPAS-3D_V9 и AdobePhotoshop 7.0.
Результаты тестирования:
Монитор Acer AL1715sm: показатель качества 93,2477.
Монитор Acer AL1714sm: показатель качества 90,6542.
Выбираем монитор с более высоким показателем качества – Acer AL1714sm.
6.8 Выбор CD-RW-дисковода
DVD-ROM необходим для начальной записи на него операционной системы и утилит для тестирования оборудования компьютера. Также DVD-ROM может использоваться в случае непредвиденного сбоя в системе (необходима переустановка системы). Следовательно, большие требования к нему не выдвигаются и в связи с этим выбрали DVD-ROM фирмы ASUSDRW-1814BLT.
В настоящее время все ведущие производители выпускают модели, позволяющие записывать DVD-R-диски со скоростью 24-48х, DVD-RW 10-12х, а скорость чтения любых дисков — 32-48х.
6.9 Клавиатура и мышь
Так как к клавиатуре и мыши разработка библиотеки не предъявляет никаких особых требований, то выбираем клавиатуру DeluxDLK-9820 PS/2 Eng/Rus/Kaz и оптическая мышка Genius ERGO 3000 USB SILVER.
6.10 Техническое обслуживание оборудования
Основной задачей обслуживания ПЭВМ является обеспечение бесперебойной работы проектировщиков. Для этого следует производить профилактические работы через определенные промежутки времени.
Применительно к данному комплексу технических средств, следует проводить ежедневную и ежемесячную профилактику. При проведении профилактических работ необходимо руководствоваться инструкциями по эксплуатации отдельных устройств, входящих в состав комплекса технических средств.
При выполнении ежедневной профилактики проверяются технические средства машины с помощью специальных тестов, входящих в состав программного обеспечения, а также проводятся работы, предусмотренные для внешних устройств.
За чистку внутренних устройств отвечают подразделения, занимающиеся техническим обслуживанием комплекса технических средств. В качестве профилактических работ персонального компьютера следует протирать пыль с монитора слегка увлажненной, чистой хлопчатобумажной салфеткой (при выключенном мониторе).
Отделом предусмотрено, что рабочее место работника отдела будет оборудовано именно такой техникой. Приведенные выше технические характеристики вполне удовлетворяют установленным требованиям.
Комплекс управляющих технических средств предназначен для эксплуатации в закрытых отапливаемых помещениях.
Электропитание должно осуществляться от сети напряжением ~ 220 В, 50 Гц при наличии блока бесперебойного питания UPS на 500А.
6.11 Окончательная конфигурация КТС
Окончательная конфигурация КТС представлена в таблице 7.11.
Таблица 6.11 – Окончательная конфигурация КТС
| Название устройства | Выбранная модель |
| Процессор | Intel Celeron D 336 |
| Материнская плата | Foxconn 945P7AA-8KS2 |
| Модуль памяти | SamsungDDR2-533 PC-4200, 512 Мб |
| Видеокарта | NVIDIA GeForce 6600 |
| Жесткий диск | SamsungSpinPointP80 HD080HJ |
| Монитор | Acer AL1714sm |
| Привод CD-RW | ASUSDRW-1814BLT |
7. Методическое обеспечение
7.1 Краткая аннотация продукта
Разработанный программный комплекс «библиотека для Компас ГРАФИК «Расчет и построение теплообменника»» представляет собой прикладную библиотеку, которая предназначена для автоматизации расчетов и выполнения чертежа теплообменника на предприятиях нефтехимической отрасли.
Различных исполнений деталей в ГОСТе определенно довольно много. Поэтому разработка новых прикладных библиотек является актуальной. Результатом настоящей работы является прикладная библиотека, которая автоматизирует разработку чертежа теплообменного аппарата.
Прикладная библиотека выполняет автоматически те действия для построения чертежа детали, которые пользователю в ее отсутствие пришлось бы производить в КОМПАС – ГРАФИК в интерактивном режиме.
Прикладная библиотека позволяет рассчитывать и строить изображения теплообменных аппаратов, упрощая конструктору выбор их размеров из существующего набора. Прикладная библиотека предлагает ввести начальные параметры, после чего выводит все результаты расчетов, затем предлагает пользователю указать местоположение и ориентацию детали на чертеже.
Библиотека имеет простой и доступный пользовательский интерфейс, который не отличается от интерфейса библиотек имеющихся в КОМПАСе, поэтому не требуется дополнительных затрат времени на изучение данного продукта.
7.2 Инструкция по установке
Для работы библиотеки необходимо установить на компьютер КОМПАС 3DLTV8.
Для того чтобы установить библиотеку необходимо в корневом каталоге жёсткого диска компьютера создать папку, в которой будут храниться тексты модулей, формы, объектные файлы и исполняемый файл.
Для этого выполните следующие действия:
1. В корневой папке диска C: создайте папку Teploobmennik. Показано на рисунке 71.
После того как в корневом каталоге жёсткого диска компьютера создана папка Teploobmennik, необходимо сохранить в ней тексты модулей, формы, объектные файлы и исполняемый файл.
Далее необходимо запустить КОМПАС 3DLTV8, для этого в главном меню Windows выбрать команду: Пуск → Программы → АСКОН → КОМПАС 3DLTV8 → КОМПАС 3DLTV8. Показано на рисунке 7.2.
Затем нужно создать новый лист чертежа командой Файл → Создать → Чертеж → ОК. Показано на рисунке 7.3.
Рисунок 7.1 – Папка «Teploobmennik»
Рисунок 72 – Запуск КОМПАС 3DLTV8
Рисунок 7.3 – Создание нового документа
Затем выбрать команду Сервис → Подключить библиотеку рисунок 7.4. В появившемся окне откройте папку С:RTWExampleTeploobmen Teploobmennik. В строке меню выбрать Библиотеки → «Теплообменники» рисунок 7.5.
Рисунок 7.4 – Подключение библиотеки
Рисунок 7.5 – Выбор библиотеки «Теплообменник»
7.3 Инструкция конструктора
Для работы со стандартной библиотекой в КОМПАС 3DLTV8 предназначен Менеджер библиотек, вызываемый из меню Сервис.
Подключенные библиотеки перечисляются в отдельном разделе меню Библиотеки, где происходит выбор нужной. Показано на рисунке 76.
После выбора библиотеки, открывается диалоговое окно в котором необходимо указать параметры для расчета теплообменника рисунок 7.7.
Выбор параметров из стандартного набора значительно упрощает создание элемента на чертеже и практически исключает ошибки пользователя. Перед тем как выполнить расчет теплообменника необходимо указать расчетное давление, длину цилиндра, внутренний диаметр цилиндра, диаметр отверстия в корпусе, диаметр и количество трубок, а также диаметр окружности расположения болтов. Для выполнения расчетов необходимо нажать кнопку “Расчет” на форме, рисунок 7.8.
Рисунок 7.6 – Подключенные библиотеки
Рисунок 7.7 – Окно параметров
Рисунок 7.8 – Окно с выбранными параметрами
Результаты расчета отображаются в нижней части окна библиотеки. Рисунок 7.9. В случае если возникли ошибки, которые помешали выполнить расчет теплообменника (указаны неверные параметры, либо незаполненные поля), выводится соответствующее предупреждение.
После указания параметров можно перейти к размещению изображения детали на чертеже рисунок 7.10.
Рисунок 7.9 – Окно с полученными расчетами теплообменника
Рисунок 7.10 – Размещение детали на чертеже
После завершения вычерчивания чертежа пользователь может проставить необходимые размеры, масштабировать чертеж или вывести его на печать, используя стандартные команды системы КОМПАС 3DLTV8.
После того как работа с библиотекой завершена ее можно отключить рисунок 7.11, чтобы освободить занятую библиотекой память.
Рисунок 7.11 – Отключение библиотеки
8. Прикладной экономический анализ
Теплообменные аппараты являются составной частью оборудования энергетических установок, имеющих широкое применение в промышленности, а также на судах гражданского и военного флотов.
Создание совершенного и надежного в эксплуатации оборудования, отвечающего современному уровню развития техники, требует всестороннего изучения происходящих в аппаратах процессов и технологии их производства на базе экспериментальных исследований и производственного опыта.
За прошедшие послевоенные годы проведен ряд научно-исследовательских и экспериментальных работ по теплотехнике, что способствовало накоплению значительного опыта по проектированию, изготовлению и испытанию теплообменных аппаратов.
Используя статистические данные, полученные при расчетах различных теплообменников, хотелось бы выяснить, есть ли связь между отношением предела прочности стали к коэффициенту теплопроводности теплообменного аппарата?
В качестве объекта в данном исследовании будет использоваться статистические данные, полученные при расчетах теплообменных аппаратов.
Используя полученные эмпирические данные, можно получить количественное выражение гипотетического линейного соотношения между двумя переменными.
(9.1)
где – значение успеваемости в i-м наблюдении;
– значение независимой переменной в i-м наблюдении;
– нестохастическая составляющая ;
– стохастическая составляющая .
Для решения данной проблемы необходимо использовать методику парного регрессионного анализа, задача которого заключается в оценке характера связи между независимой переменной X и зависимой переменной Y с помощью линейной модели:
,(9.2)
где – оценочное значение зависимой переменной по методу МНК;
– значение независимой переменной в i-м наблюдении;
– оцениваемые параметры регрессии.
На основе дифференциальных расчетов можно вывести следующие формулы расчета коэффициентов (параметров) регрессии:
,(9.3)
,(9.4)
где – выборочная ковариация между X и Y;
– выборочная дисперсия переменной X;
– выборочное среднее переменных Y и X;
– количество наблюдений в выборке.
После того как будут найдены параметры b1
и b2
, как оценки истинных коэффициентов регрессии β1
и β2
, можно определить прогнозные (оценочные) значения объясняемой переменной с помощью формулы 9.2. Значения коэффициентов полученной линии регрессии будут всегда зависеть от тех значений Xi
и Yi
, которые случайным образом попали в исходную выборку. И то, насколько они близки или, наоборот, далеки от истинных коэффициентов β1
и β2
, можно установить с помощью коэффициента детерминации R2
, который определяется по формуле:
(9.5)
Для установления закономерностей природы выборочной дисперсии рекомендуется также проверить расчетным способом баланс дисперсий:
(9.6)
Случайный характер значений переменных Xи Y в выборке предопределяет значения полученных параметров регрессии b1
и b2
. Эти коэффициенты, вычисленные с помощью метода наименьших квадратов, представляют собой особую форму случайной величины. Они описывают соответствующие истинные коэффициенты и лишь отчасти, имея в себе влияние случайного члена .
Введем формулы для оценки стандартного отклонения функции плотности вероятности только для коэффициента регрессии b2
:
(9.7)
(9.8)
где – несмещенная оценка теоретической дисперсии случайного члена .
Используя значения стандартных ошибок коэффициентов регрессии, можно судить о степени их точности лишь в общих чертах, так как невозможно знать, где именно находятся найденные коэффициенты b1
и b2
– в середине распределения или в «хвосте»?
На следующем этапе можно начать статистическое исследование с целью проверки гипотезы о значимости линейной зависимости между двумя переменными. Гипотеза, которую необходимо проверить, является нулевой гипотезой. Она состоит в том, что β2
равняется нулю. Это означает, что угловой коэффициент, равный нулю, показывает отсутствие линейной связи между переменными. Естественно, нулевая гипотеза в данном случае выдвигается с осознанным намерением максимально строго проверить ее и конечно же опровергнуть, так как надежда всего исследования заключается в том, что исследуемая переменная Y все же зависит от переменной X. Поэтому также определяется альтернативная гипотеза, которая представляет заключение, делаемое в том случае, если экспериментальная проверка указала на ложность H0
. В данном случае эта гипотеза состоит в том, чтоβ2
не равна нулю. Таким образом, можно сформулировать две гипотезы с использованием следующих обозначений:
(9.9)
Далее нужно определить величину z на основе использования стандартной ошибки с.о.(b2
). Эта величина получила название «t-статистика».
(9.10)
Нужно установить критический уровень t-статистики для того, чтобы либо опровергнуть, либо принять нулевую гипотезу. Как видно из формулы 9.10, t-статистика показывает число стандартных ошибок между регрессионной оценкой и гипотетическим значением для β2
. Следовательно, условием того, что оценка регрессии не должна приводить к отказу от нулевой гипотезы , будет следующее:
(9.11)
Иными словами, правилом для принятия решения является: H0
отвергается, если абсолютная величина z будет больше значения tкрит
, и не отвергается в обратном случае. Критические значения t зависят от уровня значимости гипотезы и числа степеней свободы. Величины tкрит
можно узнать в статистических справочниках.
Если результат оценивания регрессии подтвердит, что между переменными существует связь, то есть на исследуемую переменную Y определенно влияет независимая переменная X, то в дальнейшем можно провести исследование на оценку доверительного интервала, в котором с определенной вероятностью должен находиться гипотетический коэффициент β2
. В этом случае статистическая проверка гипотезы проводится уже после самого эконометрического вывода коэффициентов регрессии.
Для этого необходимо выявить такие совместимые с имеющейся оценкой b2
значения β2
, которые будут удовлетворять следующему соотношению:
(9.12)
Множество всех этих значений, определенных как интервал между нижней и верхней границами неравенства, и называется доверительным интервалом для величины β2
.
Для проверки качества оценивания случайной величины Y можно применить F-статистику, основанную на анализе дисперсии. Она находится как отношение объясненной суммы квадратов в расчете на одну незвасимую переменную к остаточной сумме квадратов в расчете на одну степень свободы:
(9.13)
Далее нужно принять нулевую гипотезу о том, что связь между Y и X отсутствует, т.е. H0
: β2
= 0. Затем на основе уже найденного значения R2
рассчитывается F-критерий. После его нахождения нужно отыскать критическое значение F в соответствующей таблице F-распределения. Если найденное значение F больше критического, то нулевая гипотеза об отсутствии связи между Y и X отклоняется и делается вывод о том, что имеющееся в изучаемой регрессионной модели «объяснение» поведения величины Y лучше, чем можно было бы получить чисто случайно.[9]
В качестве объекта в данном исследовании будет использоваться статистические данные, полученные при расчетах теплообменных аппаратов таблица 9.1. Применяя теорию парного регрессионного анализа, построим практическую модель для исследуемой эмпирической выборки значений Х и Y.
Таблица 9.1 Данные предела прочности стали и коэффициента теплопроводности.
| Марка стали | Максимальный предел прочности | Средне статистический предел прочности | Отношение максимального предела прочности к среднестатистическому | Коэффициент теплопрово дности |
| Xmax | Xсред | Хi=Xmax/Xсред | Yi | |
| 15л | 40 | 50,111 | 0,798 | 1,068 |
| 20л | 42 | 50,111 | 0,838 | 1,055 |
| 25л | 45 | 50,111 | 0,898 | 1,209 |
| 30л | 48 | 50,111 | 0,957 | 1,071 |
| 35л | 50 | 50,111 | 0,997 | 0,905 |
| 40л | 53 | 50,111 | 1,057 | 0,928 |
| 45л | 55 | 50,111 | 1,097 | 0,931 |
| 50л | 58 | 50,111 | 1,157 | 1,049 |
| 55л | 60 | 50,111 | 1,197 | 0,93 |
Прежде всего, необходимо найти коэффициенты регрессии. Необходимые для этого расчеты представлены в таблице 9.2.
Таблица 9.2 – Определение коэффициентов регрессии
| Марка стали | ||||||
| 15л | 0,798 | 1,068 | -0,202 | 0,052 | -0,010 | 0,04062 |
| 20л | 0,838 | 1,055 | -0,162 | 0,039 | -0,006 | 0,02610 |
| 25л | 0,898 | 1,209 | -0,102 | 0,193 | -0,020 | 0,01031 |
| 30л | 0,957 | 1,071 | -0,043 | 0,055 | -0,002 | 0,00181 |
| 35л | 0,997 | 0,905 | -0,003 | -0,111 | 0,000 | 0,00001 |
| 40л | 1,057 | 0,928 | 0,057 | -0,088 | -0,005 | 0,00330 |
| 45л | 1,097 | 0,931 | 0,097 | -0,085 | -0,008 | 0,00950 |
| 50л | 1,157 | 1,049 | 0,157 | 0,033 | 0,005 | 0,02479 |
| 55л | 1,197 | 0,93 | 0,197 | -0,086 | -0,017 | 0,03898 |
| Сумма | 8,996 | 9,146 | 0 | 0 | -0,064 | 0,15542 |
| Среднее | 1,000 | 1,0162 | -0,00706 | 0,01727 |
Далее по формулам 9.3 и 9.4 найдем коэффициенты b2
и b1
:
b2
= -0,00706/0,01727= - 0,409
b1
= 1,0162-1*(- 0,409) =1,4252.
На рисунке 9.1 представлено корреляционное поле, на котором изображены точки с координатами изучаемых случайных переменных, а также прямая линия регрессии Y|
i
=- 0,409х + 1,4252.
Рисунок 9.1 – Линия регрессии
Как видно из рисунка, качество регрессии достаточно высокое, так как мало значение дисперсии остатков, т.е. расхождений между и . Для установления значения уровня достоверности аппроксимации необходимо рассчитать коэффициент детерминации R2
. Все необходимые для этого расчеты представлены в таблице 9.3.
Таблица 9.3 – Расчет вариаций
| Марка стали |
|
|
|
|
|
|
|
|
| 15л | 1,068 | 1,0988 | 0,0518 | 0,0826 | -0,0308 | 0,0027 | 0,0068 | 0,0009 |
| 20л | 1,055 | 1,0825 | 0,0388 | 0,0662 | -0,0275 | 0,0015 | 0,0044 | 0,0008 |
| 25л | 1,209 | 1,0580 | 0,1928 | 0,0417 | 0,1510 | 0,0372 | 0,0017 | 0,0228 |
| 30л | 1,071 | 1,0335 | 0,0548 | 0,0172 | 0,0375 | 0,0030 | 0,0003 | 0,0014 |
| 35л | 0,905 | 1,0171 | -0,1112 | 0,0009 | -0,1121 | 0,0124 | 0,0000 | 0,0126 |
| 40л | 0,928 | 0,9926 | -0,0882 | -0,0236 | -0,0646 | 0,0078 | 0,0006 | 0,0042 |
| 45л | 0,931 | 0,9763 | -0,0852 | -0,0399 | -0,0453 | 0,0073 | 0,0016 | 0,0021 |
| 50л | 1,049 | 0,9518 | 0,0328 | -0,0644 | 0,0972 | 0,0011 | 0,0042 | 0,0094 |
| 55л | 0,93 | 0,9355 | -0,0862 | -0,0808 | -0,0055 | 0,0074 | 0,0065 | 0,000030 |
| Сумма | 9,146 | 9,1460 | 0,0000 | 0,0000 | 0,0000 | 0,0803 | 0,0261 | 0,05428 |
| Среднее | 1,02 | 1,02 | 0,0089 | 0,0029 | 0,0060 |
R2
= 0,0029/0,0089= 0,32381
Таким образом установлено, что аппроксимация достоверна практически на 32,5% (доля объясненной части дисперсии случайной величины Y).
Далее нужно статистически проверить гипотезу о значимости линейной зависимости между двумя переменными X и Y. Выдвигаем нулевую гипотезу, которая состоит в том, что β2
равняется нулю. Это означает, что междуотношениемпредела прочности стали и коэффициентом теплопроводности нетникакой связи.Естественно, нулевая гипотеза выдвигается с намерением проверить ее и конечно же опровергнуть, так как надежда всего исследования заключается в том, что связь все-таки есть. Кроме того, сформулируем альтернативную гипотезу о наличии такой связи.
Далее по формуле 9.7 рассчитывается стандартная ошибка углового коэффициента b2
. Для этого по формуле 9.8 находим – несмещенную оценку теоретической дисперсии случайного члена .
= 0,05428/(9–2) = 0,007754;
c.o(b2
)= =0,2233
На основе стандартной ошибки с.о.(b2
) по формуле 9.10 получим значение t-статистики углового коэффициента b2
:
z = (- 0,409– 0)/ 0,2233= -1,83
Для того чтобы принять или опровергнуть нулевую гипотезу об отсутствии связи нужно найти критическое значение t-распределения. Это можно сделать с помощью функции СТЬЮДРАСПОБР в программе MSExcel. В анализируемом примере число степеней свободы составляет 7 (9-2). Сначала проверим значимость коэффициента b2
с 95-процентной вероятностью:
tкрит
(чсс=7; α=0,05) =2,364624251
Так как имеющаяся t-статистика углового коэффициента b2
(-1,83) не удовлетворяет условию 9.13, то есть она меньше по модулю чем критическое значение t-статистики, поэтому следует не отвергать нулевую гипотезу. Таким образом, с 95-процентной вероятностью можно констатировать факт того, что связь между пределом прочности и коэффициентом теплопроводности может быть подтверждена статистической проверкой.
В заключении следует проверить качество нашего оценивания случайной величины Y при помощи F-статистики, которая находится по данным таблицы 9.2 и по формуле 9.13:
F=3,352137111
Снова формулируется нулевая гипотеза о том, что связь между Y и X отсутствует, т.е. H0
: β2
= 0. Затем находится критическое значение таблице F-распределения. Это можно сделать с помощью функции FРАСПОБР в программе MSExcel.
Fкрит
(чсс1
= 1; чсс2
=7; α=0,05) = 5,591447848
Как видно, имеющееся значение F (3,352137111) меньше критического, значит нулевая гипотеза об отсутствии связи между Y и X подтверждается.
9. Промышленная экология
9.1 Шум. Источники шума. Методы и средства защиты
В условиях производства стало повседневной практикой применение оборудования, машин и механизмов, являющимися источниками электромагнитных излучений высокочастотных и сверхвысокочастотных диапазонов, что оказывает неблагоприятное воздействие на человека.
Одной из таких машин является ПК с электронно-лучевыми, жидкокристаллическими и плазменными трубками, используемыми во всех типах электронно-вычислительных машин, персональных компьютеров.
Физическими факторами, связанными с неблагоприятными воздействиями на человека являются: шум, вибрация, электромагнитное излучение. [9]
Шум — это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности. Звук — это колебательное движение частиц упругой среды, распространяющееся волнообразно. Чем чаще колебания частиц воздуха, тем выше и тоньше звук. Обычно шум является сочетанием звуков различной частоты и интенсивности. С физической точки зрения звук представляет собой механические колебания упругой среды. Звуковая волна характеризуется звуковым давлением р, Па, колебательной скоростью v, м/с, интенсивностьюi,
Вт/м2
, и частотой — числом колебаний в секунду f, Гц. Человеческое ухо воспринимает звук в интервале частот 16 – 20 000 Гц. До 16 Гц – инфразвуковые колебания; свыше 20 000 Гц – ультразвук.
Человеческий слух воспринимает звук и реагирует не на абсолютный прирост, а на относительный, то есть физиологические ощущения одинаковых приростов громкости возникают при изменении интенсивности звука не на одинаковое количество единиц, а в одинаковое число раз. То есть изменение звукового давления в 10 раз всегда воспринимается как одинаковый прирост громкости.
Шум в городской среде и жилых зданиях создается транспортными средствами, промышленным оборудованием, санитарно-техническими установками и устройствами. На городских магистралях и в прилегающих к ним зонах уровни звука могут достигать 90 дБА и более. В районе аэропортов уровни звука еще выше.
Звуковые колебания, воспринимаемые органами слуха, являются механическими колебаниями, распространяющимися в упругой среде (твердой, жидкой или газообразной).
По физической природе шумы могут иметь следующее происхождение:
-механическое, связанное с работой машин и оборудования;
-аэродинамическое, вызванное колебаниями в газах;
-гидравлическое, связанное с колебаниями давления и гидроударами в жидкостях;
-электромагнитное, вызванное колебаниями элементов электромеханических устройств под действием переменного электромагнитного поля или электрических разрядов.
Основными источниками шума являются все виды транспорта, промышленные предприятия и бытовое оборудование. Подробно уровни шума от различных объектов указаны в таблице 10.1
Таблица 10.1 - Уровни шума от различных объектов
| Наименование показателя | Уровень шума, дБ |
| Зимний лес в безветренную погоду | 0 |
| Шепот на расстоянии 1 м. | 20 |
| Сельская местность | 30 |
| Машинное бюро | 60 |
| Салон автомобиля | 70 |
| Отбойный молоток | 90 |
| Грузовик | 100 |
| Гром | 130 |
| Взлет реактивного самолета | 140 |
| Выстрел из орудия | 170 |
Уровень шума в 80 дБ считается опасным, а 120 -130 дБ вызывают болевое ощущение и повреждения в слуховом аппарате человека (акустическая травма).
Шум порядка 90 .. 100 дБ вызывает постепенное ослабление слуха, нервно-психический стресс, язвенную болезнь, желудочно-кишечные, кожные заболевания, тугоухость, сердечно-сосудистые заболевания, заболевания щитовидной железы. Разрыв барабанных перепонок в органах слуха происходит под воздействием шума, уровень звукового давления которого составляет около 186 дБ. Воздействие на организм человека шума, уровень которого порядка 196 дБ, приводит к повреждению легочной ткани (порог легочного повреждения). Длительное воздействие очень сильного шума приводит к агрессивному состоянию, разрушению тканей тела, обострению хронических заболеваний и снижению продолжительности жизни.
Однако не только сильные шумы, приводящие к мгновенной глухоте или повреждению органов слуха человека, вредно отражаются на здоровье и работоспособности людей. Шумы небольшой интенсивности, порядка 50...60 дБА, негативно воздействуют на нервную систему человека, вызывают бессонницу, неспособность сосредоточиться, что ведет к снижению производительности труда и повышает вероятность возникновения случайных ошибок и даже несчастных случаев.
Постоянное воздействии шума на организм человека может привести к патологическим изменениям, называемым шумовой болезнью (является профессиональным заболеванием). [10]
9.2 Измерение уровня шума
Для измерения уровня шума используется шумомер; в нем звук, воспринимаемый микрофоном, преобразуется в электрические колебания, которые усиливаются, пропускаются через фильтры, выпрямляются и регистрируются стрелочным прибором. Современные приборы имеют три шкалы с частотными характеристиками А, В, С. Характеристика А имитирует кривую чувствительности уха человека, измеряемую в дБ (замер без фильтров); С - линейная во всем диапазоне частот; В большая чувствительность к низким частотам. Кроме того, имеется режим "медленно" и "быстро".
9.3 Нормирование шума
С целью нормирования диапазон разбивается на октавные полосы: f1
, f2
, f3
, f4
. В каждой полосе находятся fср
.
Получены среднегеометрические частоты: 63, 125, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Нормированной характеристикой шума является уровень звукового давления L, так как само звуковое давление и интенсивность изменяются в широких пределах и их нормировать невозможно. Также человеческое ухо подчиняется закону Вебера - Фехнера: принцип относительности восприятия шума человеком. Распространён частотный метод анализа шума. Измерение уровня звукового давления на среднегеометрических частотах с последующим сравнением по ГОСТ. [11]
9.4 Контроль шума
Для измерения уровня шума используют шумометры отечественного производства ИШВ-1, ВШВ-003, Роботрон, а также зарубежного – «Брюль и Кьер». Измерение шума на рабочих местах производится при включенной вентиляции и при 2/3 работающего оборудования. Осуществляется периодически службой Охраны Труда и сводится к измерению уровня звукового давления на любых частотах и сравнения.
9.5 Методы и средства защиты от шума
Защита от шума достигается разработкой шумобезопасной техникой, применением средств и методов индивидуальной и коллективной защиты, строительно-акустическими методами. Одним из методов создания благоприятной акустической обстановки является установление предельно допустимых уровней (ПДУ) шума на предприятиях, в жилых помещениях и т.д. ПДУ установлены исходя из того, что их действие в течение длительного времени не вызывает физиологических изменений в наиболее чувствительных к шуму системах организма, то есть эти уровни безвредны для организма человека и являются допустимыми. В производственных помещениях допустимый уровень шума 70 - 80 дБ.
Средства коллективной защиты делятся по отношению к источнику шума: снижающие шум в источнике возникновения (наиболее эффективно); снижающие шум на путях его распространения. По способу реализации:
- акустические - основываются на акустическом расчёте помещения и по принципу действия подбираются средства звукоизоляции, звукопоглощение, виброизоляция, демпфирование, применение глушителей шума.
- строительно-акустические методы применяют: экраны, звукоизоляцию, кабины наблюдения, дистанционное управление, кожухи, уплотнения и т.д. Наиболее эффективные звукоизолирующие материалы: трипласт (композиционный материал); пластобетоны с наполнителями из хлопка, опилок древесины, соломы и т. д. Звукопоглощающие материалы: мрамор, бетон, гранит, кирпич, ДВП, ДСП, войлок, минераловата, материалы со щелевой перпорацией.
- архитектурно-планировочные: рациональное размещение рабочих мест; рациональный режим труда и отдыха. Организационно-технические. Активная форма защиты – генерация шума в противофазе к источнику. Средства индивидуально защиты: наушники, ушные вкладыши, шлемофоны, каски.
9.5.1 Меры борьбы с шумом
Для снижения шума в производственных помещениях применяют различные методы: уменьшение уровня шума в источнике его возникновения; звукопоглощение и звукоизоляция; установка глушителей шума; рациональное размещение оборудования; применение средств индивидуальной защиты.
Наиболее эффективным является борьба с шумом в источнике его возникновения. Шум механизмов возникает вследствие упругих колебаний, как всего механизма, так и отдельных его деталей. Причины возникновения шума — механические, аэродинамические и электрические явления, определяемые конструктивными и технологическими особенностями оборудования, а также условиями эксплуатации. В связи с этим различают шумы механического, аэродинамического и электрического происхождения. Для уменьшения механического шума необходимо своевременно проводить ремонт оборудования, заменять ударные процессы на безударные, шире применять принудительное смазывание трущихся поверхностей, применять балансировку вращающихся частей.
Значительное снижение шума достигается при замене подшипников качения на подшипники скольжения (шум снижается на 10... 15 дБ), зубчатых и цепных передач клиноременными и зубчатоременными передачами, металлических деталей — деталями из пластмасс.
Снижение аэродинамического шума можно добиться уменьшением скорости газового потока, улучшением аэродинамики конструкции, звукоизоляции и установкой глушителей. Электромагнитные шумы снижают конструктивными изменениями в электрических машинах.
Широкое применение получили методы снижения шума на пути его распространения посредством установки звукоизолирующих и звукопоглощающих преград в виде экранов, перегородок, кожухов, кабин и др. Физическая сущность звукоизолирующих преград состоит в том, что наибольшая часть звуковой энергии отражается от специально выполненных массивных ограждений из плотных твердых материалов (металла, дерева, пластмасс, бетона и др.) и только незначительная часть проникает через ограждение. Уменьшение шума в звукопоглощающих преградах обусловлено переходом колебательной энергии в тепловую благодаря внутреннему трению в звукопоглощающих материалах. В качестве звукопоглощающего материала применяют ультратонкое стекловолокно, капроновое волокно, минеральную вату, древесноволокнистые и минераловатные плиты, пористый поливинилхлорид и др. Толщина облицовок составляет 20-200 мм. В низких помещениях облицовывают только потолок, т.к.стены в них практически не влияют на отражение звука, а в высоких и вытянутых помещениях - облицовывают как стены, так и потолок.
9.5.2 Индивидуальные средства защиты от шума
Защита работающих от шума может осуществляться как коллективными средствами и методами, так и индивидуальными средствами. В первую очередь, надо использовать коллективные средства, которые по отношению к источнику шума подразделяются на средства, снижающие шум в источнике его возникновения, и средства, снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта. Haиболее эффективны мероприятия, ведущие к снижению шума в источнике его возникновения. Борьба с шумом после его возникновения обходится дороже и часто является малоэффективной.
Средствами индивидуальной защиты от шума являются ушные вкладыши, наушники и шлемофоны. Эффективность индивидуальных средств защиты зависит от используемых материалов, конструкции, силы прижатия, правильности ношения. Ушные вкладыши вставляют в слуховой канал уха. Их изготовляют из легкого каучука, эластичных пластмасс, резины, эбонита и ультратонкого волокна. Они позволяют снизить уровень звукового давления на 10... 15 дБ. В условиях повышенного шума рекомендуется применять наушники, которые обеспечивают надежную защиту органов слуха. Так, наушники ВЦНИОТ снижают уровень звукового давления на 7...38 дБ в диапазоне частот 125...8000 Гц. Для предохранения от воздействия шума с общим уровнем 120 дБ и выше рекомендуется применять шлемофоны, которые герметично закрывают всю околоушную область и снижают уровень звукового давления на 30...40 дБ в диапазоне частот 125...8000 Гц.
9.6 Предельно допустимые уровни шума
В производственных помещениях, где работа на ВДТ и ПЭВМ является вспомогательной, уровни шума на рабочих местах не должны превышать допустимых для данного вида работ, регламентированных ГОСТ "Шум. Общие требования безопасности".
В производственных помещениях, где работа на ПК, ПЭВМ является основной, уровень шума на рабочем месте не должен превышать 50 дБ.
При выполнении инженерно-технических работ, при осуществлении лабораторного, аналитического и измерительного контроля уровень шума в помещений с ВДТ и ПЭВМ не должен превышать 60 дБА. В помещениях операторов ЭВМ (без дисплеев) уровень шума не должен превышать 65 дБА. На рабочих местах в помещениях, где размещены шумные агрегаты вычислительных машин (АЦПУ и т.п.), уровень шума не должен превышать 75 дБА.
В целях снижения уровня шума, для отделки помещений используются звукопоглощающие материалы, разрешенные к применению в РК, занавеси из плотной ткани, подвешенные складкой на расстоянии 15-20 см от ограждения. Ширина занавеси должна быть в 2 раза больше ширины окна. Оборудование, создающее шум выше допустимого уровня (шумовые агрегаты вычислительных машин, серверы с агрегатами обеспечения климатических параметров и другие), размещается вне помещений с ПК и ВТ. [15]
10. Охрана труда и техника безопасности
В республике Казахстан действует Трудовой кодекс [12], где в Статье 16 указано, что работодатель обязан обеспечить работникам условия труда в соответствии с законодательством о труде, индивидуальным трудовым, коллективным договорами. На каждом предприятии должен производиться анализ опасных и вредных факторов условий труда и разрабатываться мероприятия по их устранению.
Метеорологические условия для рабочей зоны производственных помещений регламентируются также санитарными правилами и нормами -«Гигиенические требования к организации и условиям работы с видеодисплейными терминалами и персональными электронно-вычислительными машинами» [14].
Мероприятия по предотвращению вредных и опасных производственных факторов необходимо проводить на основании нормативных актов по безопасности труда Республики Казахстан (Трудовой кодекс [12] Статья 314).
Соблюдение техники безопасности и охрана труда регулируются Трудовым кодексом РК [12]. В статье 4 Трудового кодекса РК говориться о приоритете жизни и здоровья работника по отношению к результатам производственной деятельности, а также о недопущении необратимых последствий вредного воздействия производственных факторов на жизнь и здоровье работника.
Согласно закону республики Казахстан «О пожарной безопасности» [13] обеспечение пожарной безопасности является неотъемлемой частью государственной деятельности по охране жизни и здоровья людей, собственности, национального богатства и окружающей среды.
10.1 Анализ опасных и вредных факторов в помещении
Рассматриваемое помещение находится по адрессу г. Караганда ул. Алиханова 14 А, на четвертом этаже четырехэтажного здания. Предприятие имеет следующим режим работы: 8 часов с перерывом на обед – 1 час. Пятидневный режим работы, два выходных.
Рассматриваемое помещение имеет следующие характеристики:
- Размеры помещения – 6 м *6 м * 3 м;
- число окон - 2 (все окна выходят на запад);
- количество рабочих мест – 6.
Интерьер:
- потолок покрашен водоэмульсионной краской;
- стены оклеены бежевыми флизелиновыми обоями Версаль под покраску;
- пол бетонный, покрыт линолеумом Graboplast Terrana Top Extra серого цвета толщина 2,4 мм.
План рабочего помещения представлен на рисунке 11.1.
Рисунок 10.1 - План помещения (1-огнетушитель;
2 – книжный шкаф; 3 - принтер; 4 - стул; 5 - розетки; 6- кондиционер; 7 – стол; 8 - радиаторы отопления; 9 – монитор; 10 – мышь; 11 – клавиатура)
На стенах имеется 12 розеток подсоединены к заземляющей жиле с общим сопротивлением 4 Ом. Что соответствует пункту 3.1 [14] по которому все помещения, предназначенные для эксплуатации ПК, обязательно должны оснащаться контуром заземления. Электрические шнуры протянуты вдоль плинтусов.Каждый компьютер подключен к системе безперебойного питания. Корпуса системных блоков не заземлены.
Помещение по опасности поражения электрическим током можно отнести к 1 классу, т.е. это помещение без повышенной опасности (сухое, с нормальной температурой воздуха, изолированными полами и малым числом заземленных приборов).
Площадь на одно рабочее место составлять 6 м2
., это соответствует пункту 3.4 [14]. Расположение рабочих мест соответствует пункту 5.1.2 [14], расстояние между боковыми поверхностями мониторов составляет более 1,5 м, а расстояние между стеной с оконными проемами и столами составляет 0,25 м. Расположение также соответствует пункту 3.4 [14], где рекомендуется периметральная расстановка компьютеров.
Высота рабочего стола 77 см, что соответствует подпункту 5.2.4 [14] в котором для нерегулируемых рабочих поверхностей стола предусмотрена высота не менее 72,5. Однако у стола отсутствует специальная рабочая поверхность для клавиатуры, что не соответствует пункту 5.2.8 [14].
Конструкция рабочего стула не соответствует пункту 5.1.4 [14]. Стул не является подъемно-поворотным, отсутствует возможность регулировки высоты сиденья и угла наклона спинки, что отрицательно сказывается на мышцах шейно-плечевой области и спины.
По виду трудовой деятельности работа, выполняемая сотрудником в данном помещении, относится к группе Б (группа Б - работа по вводу информации)
Также устанавливаются категории тяжести и напряженности работы на компьютерах, которые определяются для группы Б - по суммарному числу считываемых или вводимых знаков за рабочую смену, но не более 40 тыс. знаков за смену.
При восьмичасовой рабочей смене и работе на компьютере регламентированные перерывы для группы Б - через 2 часа от начала рабочей смены и через 1,5 - 2 часа после обеденного перерыва продолжительностью по 15 мин. или через каждый час работы продолжительностью по 10 мин.
Помещение, согласно требованиям санитарных норм, оснащено аптечкой первой медицинской помощи, которая пополняется по мере необходимости.
Техничкские характеристики персональных компьютеров.Мониторы жидкокристаллические, рабочая диагональ монитора
17 дюймов. Технические характеристики монитора приведены в таблице 11.1.
Таблица 10.1 – Технические характеристики мониторов
| Модель | Acer AL1714sm |
| 1 | 2 |
| Время отклика | 8 мс |
| Яркость | 370 кд |
| Контрастность | 350:1 |
| Разрешение | 1280х1024 |
| Количество отображаемых цветов | 16,7 млн |
| Размер пикселя | 0,264х 0,264 мм |
| Частота обновления пикселя | 135 МГц |
| Угол обзора по горизонтали | 160° |
| Угол обзора по вертикали | 120° |
| Лампы подсветки | 4 шт. |
| Видео сигнал | Аналоговый D-SUB |
| Углы наклона | Вниз 5°, вверх 20° |
| Крепление для кронштейна | Поддерживается VESA |
| Блок питания | Внешний адаптер переменного тока 100-240 вольт |
| Габариты | 378 x 396 x 159.5 мм |
| Вес | 5.6 кг |
В таблице 10.2 - указан комплекс технических средств, используемый в данном помещении.
Таблица 10.2 - Технические характеристики компьютера
| Название устройства | Выбранная модель |
| Процессор | Intel Celeron D 336 |
| Кулер | Intel S-775 PCCooler SPA-122CU 4pin |
| Материнская плата | Foxconn 945P7AA-8KS2 |
| Модуль памяти | SamsungDDR2-533 PC-4200, 512 Мб |
| Видеокарта | NVIDIA GeForce 6600 |
| Жесткий диск | SamsungSpinPointP80 HD080HJ |
| Корпус | Microlab 4105 ATX 300W |
| Монитор | Acer AL1714sm |
| Привод DVD-RW | ASUSDRW-1814BLT |
| Клавиатура | Genius Comfy KB-21E PS/2 |
| Принтер | Принтер HP LaserJet 2015 |
| Мышь | Mouse Genius XScroll Eye - Black G5 optical, PS/2 |
Источники бесперебойного питания |
UPS Mustek PowerMust 600 Plus |
Микроклимат помещения. В летний период времени температура в помещении составляет 240
С, в зимнее 22 0
С, Относительная влажность воздуха в помещении 40%, скорость движения воздуха 0.1м/с. Что соответствует пункту 4.1[14].
В помещении используется естественное и искусственное освещение. Окна имеют следующие параметры: высота окна - 1,4 м, ширина окна – 2,1м. Под окнами установлены два радиатора отопления по семь секцый. На окнах имеются вертикальные жалюзи голубого цвета, что соответствует пункту 5.1.1 [14].
В данном помещении общее искусственное освещение состоит из 6 светильников, по 4 люминесцентные лампы типа ЛБ 40 в каждом.
На горизонтальной поверхности стола в зоне работы с документами комбинированная освещенность равна 600 лк. На экране освещенность равна 200 лк. Таким образом, объем освещения в помещении удовлетворяет нормам. Соответствует пункту 4.2.4 [14].
Для создания и автоматического поддержания в помещении независимо от наружных условий оптимальных значений температуры, влажности, чистоты и скорости движения воздуха, в холодное время года используется водяное отопление, в теплое время года применяется проветривание помещения через оконные проемы что допускается пунктом 3.8 [14]. Установлен кондиционер «зима-лето» (фирма LG), который позволяет контролировать температуру.
В помещении проводится ежедневная влажная уборка.
В данном помещении имеются следующие вредные производственные факторы:
- электромагнитное излучение. Источниками электрических полей промышленной частоты являются токоведущие части действующих электроустановок (розетки, проводка, кабели и др.). Длительное воздействие электрического поля на организм человека вызывает нарушение функционального состояния нервной и сердечнососудистой систем. Это выражается в повышенной утомляемости, снижении качества выполнения рабочих операций, болях в области сердца, изменении кровяного давления и пульса;
- повышенный уровень шума, превышает 50 дБА. Источником шума являются 6 компьютеров, принтер, кондиционер и посетители. Шум и вибрация ухудшает условия труда, оказывая вредное воздействие на организм человека. Сильный продолжительный шум и вибрация может быть причиной функциональных изменений сердечно-сосудистой и нервной систем, что приводит к заболеваниям сердца и повышенной нервозности;
10.2 Мероприятия по снижению опасных и вредных факторов
Исходя из пункта 5.2.6 [14] рабочее место необходимо оборудовать подставкой для ног. Также согласно пункту 5.2.8 [14] рекомендуется устанавливать клавиатуру на специальной, регулируемой по высоте рабочей поверхности, которой не оборудован рабочий стол. Согласно пункту 5.1.4 [14], рабочий стул должен быть заменен подъёмно-поворотным, с регулируемыми высотой поверхности сиденья и углом наклона спинки.
В данном помещении вредных факторов является шум. Средства защиты от шума - это технические мероприятия, которые проводятся по трем главным направлениям:
- устранение причин возникновения шума или снижение его в источнике;
- ослабление шума на путях передачи;
- непосредственная защита работников.
Фактическими источниками шума в помещении являются кондиционер, кулера находящиеся в системном блоке и принтер.
В помещении находятся следующие источники:
- 12 кулеров, шесть по 25 дБ каждый и шесть по 36 дБ;
- принтер, уровень шума которого в рабочем состоянии составляет 45 дБ; - кондиционер – 20 дБ.
Рассчитаем общий уровень шума, который воспринимает служащий в помещении, когда работают компьютеры, принтер и кондиционер.
Суммарный шум от нескольких источников с одинаковыми уровнями интенсивности определяется по формуле:
Lсум
=L1
+Δ L(11.1)
где L1
– интенсивность одного источника, дБ;
Δ L – добавочный шум.
При большем, чем два, числе источников шума уровни интенсивности суммируются последовательно – от наибольшего к наименьшему.
Произведем вычисление:
12 кулеров:
- 6 имеют уровень шума L1
=25 дБ;
- 6 кулеров - по L1
= 36 дБ.
Принимаю во внимание и то, что скапливающаяся внутри кулеров пыль увеличивает уровень интенсивности шума на 25%. С учетом этого получим:
L1
1
= L1
+ 0,25 · L1
L1
1
= 25 + 0,25·25=31,25 дБ
L1
2
= L2
+ 0,25 · L2
L1
2
= 36 + 0,25·36= 45 дБ
Суммарный шум от нескольких источников с одинаковыми уровнями интенсивности определяется по формуле:
Lсум1
= L1
1
+10 · lgn
Lсум1
= 31,25 + 10 · lg 6 = 31,25 + 10 · 0,8 = 39,25 дБ
Lсум2
= L1
2
+10 · lgn
Lсум2
= 45 + 10 · lg 6 = 45 + 10 · 0,8 = 53 дБ
Найдем суммарный уровень шума всех источников.
Разность уровней шума первого и второго источника (кулеры) составляет:
Δ1-2
= L1
– L2
Δ1-2
= 53 - 39,25 = 13,75 дБ
Добавочный шум для этой разности определяется по шкале рисунок 11.2. Он будет равен ΔL = 0,21 дБ.
Рисунок 10.2 – Шкала определения добавочного шума
Тогда по формуле (11.1) найдем общий шум:
Lсум12
= 53 + 0,21 = 53,21 дБ.
Разность уровней шума первого (кулеры) и третьего источника (принтера) составляет:
Δ1-2
= L сум12
– L3
Δ1-2
= 53,21 - 45 = 8,21 дБ.
Добавочный шум для этой разности определяется по шкале рисунок 11.2. Он будет равен ΔL = 0,6 дБ.
Тогда:
Lсум12
= 53,21 + 0,6 = 53,81 дБ.
Разность уровней шума первого (кулеры) и четвертого источника (принтера) составляет:
Δ1-2
= 53,81 - 20 = 33,81 дБ.
Т.к. разность уровней >20, то уровни менее громкоко источника не учитываются. Таким образом суммарный уровень шума в помещении составит 53,81 дБ. Что на 3,81 дБ превышает нормы. Эквивалентный уровень шума в конструкторском отделе по требованиям СанПиНа не должен превышать 50дБ.
Наиболее эффективным средством снижения шума является снижение его в источнике. Снижение шума в источнике достигается путем замены шумных устройств (вентиляторы в системном блоке) на бесшумные; устанавливают наиболее усовершенствованный кондиционер воздуха. Также применяют звукопоглощающие облицовки для отделки потолка и стен шумных помещений, что приводит к изменению спектра шума в сторону более низких частот (65 Дб), что даже при относительно небольшом снижении уровня существенно улучшает условия труда.
Учитывая, что с помощью технических средств в настоящее время не всегда удается решить проблему снижения уровня шума, применяются средства индивидуальной защиты (заглушки, наушники). Эффективность средств индивидуальной защиты обеспечена их правильным подбором.
10.3 Пожарная безопасность
Пожарная безопасность - состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей.
Строительные материалы характеризуются только пожарной опасностью. В соответствии с ГОСТ 30244-94 «Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть». Степень огнестойкости здания определяется огнестойкостью его строительных конструкций. Здание магазина имеет степень огнестойкости I – здания с несущими и ограждающими конструкциями из естественных или искусственных каменных материалов, бетона или железобетона с применением листовых и плитных негорючих материалов.
Предел огнестойкости строительных конструкций:
1. Несущие элементы здания – R 120
2. Наружные ненесущие стены – E 30
3. Перекрытия междуэтажные – REI 60
4. Элементы бесчердачных покрытий:
a) Настилы (в том числе с утеплителем) – RE 30
b) Балки, прогоны – R 30
5. Лестничные клетки:
a) Внутренние стены – REI 120
b) Марши и площадки лестниц – R 60
6. Дверь – EI 30
7. Окно – E 30 [16]
Класс функциональной пожарной опасности здания и его частей определяется их назначением и особенностями размещаемых в них технологических процессов. Функциональная пожарная опасность рассматриваемого здания – Ф4.3. К данному классу относятся учреждения органов управления, проектно-конструкторские организации, информационные и редакционно-издательские организации, научно-исследовательские организации, банки, конторы, офисы.
Класс Ф4.3. предполагает, что автоматическая пожарная сигнализация должна быть в лабораторных помещениях основного научного и специального назначения. К помещениям научно-информационного назначения относятся: помещения хранения, комплектования и выдачи общей научно-технической информации и литературы, служебных материалов, описей и другой документации.[16]
Рассматриваемое помещение по пожарной опасности строительных конструкций согласно ГОСТ 12.1.004-85 относится к «пожароопасным» (категория «В»), поскольку имеются в наличии легковоспламеняющиеся вещества (бумага, мебель).
Горючий компонент в помещении: стройматериалы, оконные рамы, полы, мебель, изоляция силовых, сигнальных кабелей, а также радиотехнические детали и изоляция соединительных кабелей, ячеек, блоков, панелей, стоек, шкафов, конструктивные элементы из пластических материалов, жидкости для очистки элементов и узлов ПЭВМ от загрязнения. Пригорении выделяют самые разные токсичные вещества. Основным отравляющим веществом выделяемым при неполном сгорании органики является одноокись углерода (угарный газ).
Источниками зажигания в помещениях, оборудованных вычислительной техникой могут оказаться электрические искры, дуги и перегретые участки элементов и конструкций ПЭВМ. Источники зажигания возникают в электрических и электронных приборах, устройствах, применяемых для технического обслуживания элементов ПЭВМ, а также в системах кондиционирования воздуха и теплоснабжения.
Здание состоит из четырех этажей. На этаже при нормальном режиме работы находятся 45 человек. Согласно требований пожарной безопасности разработаны планы эвакуации людей в случае пожара. Они расположены на каждом этаже на видном месте. На плане указано расположение огнетушителей и пожарных кранов.
Эвакуация людей проводится в соответствие с приведенным планом на рисунке 11.3.
При обнаружении начальной стадии возгорания сотрудник обязан сообщить дежурному здания и эвакуироваться согласно разработанному плану. Предусмотрены два эвакуационных выхода из здания в дополнение к одному основному.
Двери эвакуационных выходов не загромождены посторонними предметами. Двери открываются в сторону выхода из помещения. Двери обозначены знаком «запасный выход». Ключи хранятся в дежурной части у дежурного, которые постоянно находиться на службе и в случае пожара незамедлительно должен открыть двери. В дежурную часть проведена отдельная телефонная линия. В случае возникновения пожара он незамедлительно должен сообщить в пожарную часть о происшествии.
Для ликвидации пожаров в начальной стадии применяются первичные средства пожаротушения: внутренние пожарные водопроводы, огнетушители ручные и передвижные, ящики с сухим песком, пожарные щиты с инструментами (лопаты, топоры, багры, ломы, пилы, ведра и др), покрывала (асбестовые, войлочные, брезентовые) огнетушители. Наибольшее распространение в качестве первичных средств тушения пожаров получили огнетушители.
В кабинетах установлены углекислотные (ОУ-2, ОУ-5) и порошковые (ОП-5-01) огнетушители. Предназначенные для тушения небольших очагов горения различных веществ и материалов, загараний в электроустройствах, находящихся под напряжением, ценных материалов и оборудования применяются
В здание пожарные краны устанавлены в коридорах, на площадках лестничных клеток, у входов, т.е. в доступных и заметных местах. Пожарные краны располагают в нишах на высоте 1,35 м, где также находятся пожарный ствол с напорным рукавом из тканевого материала длиной 10-20 м. Напор воды должен обеспечивать радиус действия компактной части струи воды, достаточный для достижения наиболее удаленной и возвышенной части здания, но не менее 6 м .
Системы автоматической пожарной сигнализации. Устройства пожарной автоматики предназначены для обнаружения, оповещения и ликвидации пожара, а также для защиты людей от воздействия опасных факторов. Они включают системы автоматической пожарной сигнализации (АПС) и охранно-пожарной сигнализации (ОПС) типа ФЭУП (фотоэлектрические устроцства для охраны помещений), автоматические установки пожаротушения (АУП) типа КИ-1, системы противодымной защиты зданий повышенной этажности и др.
Системы АПС предназначены для обнаружения пожаров в их начальной стадии и оповещения службы пожарной охраны о времени и месте возникновения пожара. Кроме того, они формируют сигналы на включение систем аварийной вентиляции, дымоудаления, других устройств. В данном помещении установлен пожарный извещатель, что соответствует СН РК 2.02-11-2002 [15].
Для обнаружения пожара на ранней стадии установлен ручный извещатель пожарной сигнализации, которые установлены у поэтажных входов в лестничных клетках и выходов наружу.
Рисунок 10.3 - План эвакуации
Список использованных источников
1. И.П. Норенков, В.Б. Маничев Основы теории и проектирования САПР.: Учеб. – М.: 1990. – 335 с.
2. Системы автоматизированного проектирования: Учеб. пособие для втузов: В 9 кн./Под ред. И.П. Норенкова. Принципы построения и структура. - М.: Высш. шк., 1986. – 159 с.
3. Н.Б. Культин «Основы программирования в Delphi 7» - СПб.: БХВ – Петербург,2003. – 608 с.
4. С.В. Глушаков Программирование в среде Deiphi 7. – Харьков: Фолио, 2003, 528с.
5. Каталог решений PLM/CAD/CAM/CAE, АСКОН. Новосибирск – 2003. – 50 с.
6. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник. ред. Лащинского. 1970
7. Цыганков А.С. - Расчеты теплообменных аппаратов. 1956.
8. Современная экономика. Общедоступный учебный курс. Ростов-на-Дону, изд. "Феникс",1995.
9. Баштанов А.В., Пожаров А.В., Ничуговский Г.Ф. "Экология" / СПбГУТ. СПб, 1998.
10. Куклев Ю.И. Физическая экология. М. «Высшая школа», 2001 г.
11. Федорова А.И., Никольская А.Н. Практикум по экологии и охране окружающее среды. М. 2001 г.
12. Трудовой кодекс Республики Казахстан от 15.05.2007 года. № 251 – Алматы: Бико, 2007. – 141 с.
13. Закон Республики Казахстан «О пожарной безопасности» от 22.11.1996.
14. СанПиН № 1.01.004.01. Гигиенические требования к организации и условиям работы с видеодисплейными терминалами и персональными электронно-вычислительными машинами. – Астана: Изд. офиц., 2001. – 40 с.
15. СН РК 2.02-11-2002. Нормы оборудования зданий, помещений и сооружений системами автоматической пожарной сигнализации, автоматическими установками пожаротушения и оповещения людей при пожаре. Астана: Изд. офиц., 2002. – 50 с.
16. СНиП РК 2.02-01-2001. Пожарная безопасность зданий и сооружений. Астана: Изд. офиц., 2002. – 31 с.
17. Охрана труда: Учебник для вузов/К.З. Ушаков, Б.Ф. Кирин, Н.В. Ножкин и др. Под ред. К.З. Ушакова. – М.: Недра, 1986.
18.
Приложение А
Перечень замечаний и предложений нормоконтролера
| Наимено-вание документа | № стр. (листа) | Услов-ные пометки | Содержание изменений и предложений | Приме-чание |
| Пояснитель-ная записка | ||||
| Графиче-ская часть |