1labss2.fiit.stuba.sk/TeamProject/2000/team10/files/... · Web viewTýmto by sme sa chceli poďakovať vedúcemu nášho tímového projektu Prof. Ing. M. Kolesárovi za podporu,

Slovenská technická univerzita v BratislaveFakulta elektrotechniky a informatiky

KATEDRA INFORMATIKY A VÝPOČTOVEJ TECHNIKYŠtudijný odbor: Počítačové systémy a siete

Bc. Peter BALTAZÁROVIČBc. Štefan FAJTA

Bc. Július JANOTKABc. Martin MACHYNIAK

Bc. Miroslav MÁNIK(Tím 10)

INTEGROVANÝ DEMONŠTRAČNÝ SYSTÉM RIADENIA TECHNOLOGICKÝCH PROCESOV

Tímový projekt

Vedúci tímového projektu: Prof. Ing. M. Kolesárnovember 2000

Týmto by sme sa chceli poďakovať vedúcemu nášho tímového projektu Prof. Ing. M. Kolesárovi za podporu, poskytnuté cenné rady a všestrannú pomoc pri riešení tohto projektu.

OBSAH

1 ÚVOD ................................................................................................... 1

1.1 ZADANIE PROJEKTU.........................................................................................................11.2 CIELE TECHNICKEJ DOKUMENTÁCIE.................................................................................11.3 OHRANIČENIA..................................................................................................................21.4 RIEŠITEĽSKÝ KOLEKTÍV....................................................................................................2

2 PLÁN PROJEKTU ............................................................................... 5

2.1 ÚLOHY ČLENOV RIEŠITEĽSKÉHO TÍMU..............................................................................52.2 PODROBNÝ PLÁN ČINNOSTI NA ZIMNÝ SEMESTER.............................................................6

3 ANALÝZA PROBLÉMU A ŠPECIFIKÁCIA RIEŠENIA ...................... 7

3.1 ANALÝZA PODOBNÝCH PRODUKTOV.................................................................................7TÍM 10: INTEGROVANÝ DEMONŠTRAČNÝ SYSTÉM RIADENIA TECHNOLOGICKÝCH PROCESOV.................7TÍM 13: INTEGROVANÝ DEMONŠTRAČNÝ SYSTÉM RIADENIA TECHNOLOGICKÝCH PROCESOV.................83.2 KONTEXT SYSTÉMU........................................................................................................103.3 ŠPECIFIKÁCIA SPRÁVANIA SA SYSTÉMU.........................................................................113.3.1 ŠPECIFIKÁCIA MODELU SYSTÉMU.........................................................................................123.3.2 ŠPECIFIKÁCIA RIADENÉHO SYSTÉMU S.................................................................................123.3.3 ŠPECIFIKÁCIA RIADIACEHO SYSTÉMU R...............................................................................133.3.4 ŠPECIFIKÁCIA GENERÁTORA PORÚCH...................................................................................143.4 ŠPECIFIKÁCIA FUNKCIÍ SYSTÉMU....................................................................................143.4.1 POUŽÍVATEĽSKÉ ROZHRANIE................................................................................................153.5 ŠPECIFIKÁCIA ÚDAJOV V SYSTÉME.................................................................................153.5.1 ŠPECIFIKÁCIA RIADIACEHO ALGORITMU...............................................................................153.5.2 JAZYK RIADIACEHO ALGORITMU..........................................................................................163.5.3 PRIRODZENÉ ROZČLENENIE RIADENÉHO SYSTÉMU S............................................................17

4 HRUBÝ NÁVRH RIEŠENIA ............................................................... 19

4.1 NÁVRH OBJEKTOV.........................................................................................................194.2 SIMULÁTOR...................................................................................................................194.3 GENERÁTOR PORÚCH....................................................................................................194.4 ZÁPIS RIADIACEHO ALGORITMU......................................................................................19

LITERATÚRA ........................................................................................ 21

PRÍLOHA A – PONUKA

1 TÍM...............................................................................................................................A - I2 ČLENOVIA TÍMU.............................................................................................................A - I3 MOTIVÁCIA..................................................................................................................A - III4 HRUBÝ NÁVRH RIEŠENIA.............................................................................................A - IV5 PREDPOKLADANÉ NÁROKY NA ZDROJE........................................................................A - V6 PRÍLOHA......................................................................................................................A - V

PRÍLOHA B – SCHÉMA TECHNOLOGICKÉHO PROCESU

PRÍLOHA C – ZÁPISNICE ZO STRETNUTÍ TÍMU

ZÁPISNICA Z 1. STRETNUTIA TÍMU..........................................................................................C - IZÁPISNICA Z 2. STRETNUTIA TÍMU.........................................................................................C - IIZÁPISNICA Z 3. STRETNUTIA TÍMU........................................................................................C - IIIZÁPISNICA ZO 4. STRETNUTIA TÍMU.....................................................................................C - IV

Úvod

1 Úvod

Súčasné obdobie je charakteristické rozvojom automatizácie výrobných zariadení. Samozrejme, že automatizácia sa netýka len jednotlivých zariadení, ale aj celých výrobných liniek a výrobných systémov. Z toho vyplýva, že automatizácia v súčasnej dobe musí okrem zvládnutia riadenia ustáleného stavu procesu, zvládnuť aj rôzne prechodné stavy, ako sú napríklad rozbeh, zastavenie, havária systému, atď. Veľkú časť pri riešení automatizácie takýchto procesov tvorí riešenie úloh logického typu. Sú to úlohy charakterizované funkčnými vzťahmi medzi dvojhodnotovými premennými, ktorým zodpovedajú dvojhodnotové signály, prichádzajúce z procesu na jednej strane a signály ktorými sa proces riadi na strane druhej.

Riadenie možno vo všeobecnosti chápať ako proces, ktorý sa odohráva pri vzájomnej interakcii riadeného a riadiaceho systému. Na návrh riadiaceho systému a animáciu činností daného technologického procesu, ktorý predstavuje riadený systém, sa v súčasnej dobe vo veľkej miere využívajú systémy, ktoré prostredníctvom osobného počítača efektívne demonštrujú činnosť logického riadenia. Cieľom nášho projektu je navrhnúť práve takýto demonštračný systém umožňujúci simuláciu procesov prebiehajúcich v zadanej prevádzke. Rozhodnutia tohto systému vychádzajú zo zadaného opisu správania sa systému v jazyku logického typu.

1.1 Zadanie projektu

Treba vytvoriť programový systém pre osobný počítač, ktorý pre dané technologické procesy logického typu umožní návrh riadiaceho systému a animáciu činnosti technologického procesu. Schéma technologického procesu je ako príloha B.

Súčasťou projektu má byť: vytvorenie programového systému na návrh riadiaceho systému logického typu, vytvorenie programového systému implementujúceho model technologického

procesu, vytvorenie programového systému na komunikáciu riadiaceho systému s modelom

technologického procesu.

Vychádzajúc zo základnej schémy riadenia treba predpokladať zadávanie externých riadiacich povelov prostredníctvom klávesnice osobného počítača a vplyvy prostredia na riadený systém má generovať model riadeného systému - technologického procesu. Demonštračný systém treba navrhnúť tak, aby bol efektívne využiteľný v pedagogickom procese.

1.2 Ciele technickej dokumentácie

Hlavným cieľom tejto technickej dokumentácie je podrobne špecifikovať systém pre osobný počítač, ktorý pre špecifikovaný technologický proces logického typu umožní návrh riadiaceho systému a znázornenie činností technologického procesu. Úlohou výsledného systému je efektívnym spôsobom demonštrovať činnosť logického technologického riadenia.

1

Integrovaný demonštračný systém riadenia technologických procesov

Okrem špecifikácie obsahuje dokumentácia aj architektúru a hrubý návrh riešenia systému, na základe ktorého sa bude tento systém neskôr implementovať.

Obsahom tohto dokumentu je: plán projektu na zimný semester úlohy členov riešiteľského kolektívu analýza problému a špecifikácia riešenia hrubý návrh riešenia

Tento dokument predstavuje podklad pre konečný návrh daného systému v rámci tímového projektu.

1.3 Ohraničenia

Vzhľadom k tomu, že navrhovaný projekt nie je fiktívny a má byť nápomocný v sfére pedagogiky, je potrebné zvoliť vhodný kompromis medzi časovými možnosťami realizácie a vernosti simulácie modelu. Pretože vedomosti jednotlivých členov tímu sú ohraničené a nebude možné ich výrazne počas riešenia projektu rozširovať, bude riešenie naviac obmedzené aj týmto faktorom.

Ďalším obmedzení je hardvérový a softvérový potenciál, ktorý máme k dispozícii počas riešenia. Z toho dôvodu predpokladáme minimálnu konfiguráciu založenú na platforme Windows 95, z dôvodu jej najčastejšieho výskytu. Tento operačný systém je výhodný naviac aj preto, lebo vytvorený systém bude určený na pedagogické účely. Samozrejme, že v prípade implementácie riadenia reálneho technologického procesu, by bolo vhodnejšie celý systém implementovať pod stabilnejším OS. Predpokladané implementačné prostredie pre navrhnutý systém je MS Visual C++ v6.0.

Hlavné hardvérové ohraničenia sú špecifikované hardvérovými nárokmi implementačného prostredia a operačného systému, pod ktorým budeme implementovať navrhnutý systém.

1.4 Riešiteľský kolektív

Tím č.10 sa skladá z nasledujúcich študentov prvého ročníka inžinierskeho štúdia FEI STU odboru informatika a zamerania na počítačové systémy a siete:

Bc. Peter Baltazárovič Bc. Štefan Fajta Bc. Július Janotka Bc. Martin Machyniak Bc. Miroslav Mánik

Všetci členovia tímu sú absolventmi bakalárskeho štúdia na FEI STU odbor informatika so zameraním na počítačové systémy a siete.

Bc. Peter BaltazárovičOvláda nasledovné programovacie a skriptovacie jazyky: C, C++, JSI, JavaScript,

HTML, Pascal. Počas bakalárskeho štúdia vypracoval projekt, ktorého témou bol Návrh programového systému pre automatizovaný návrh riadiacich jednotiek založených na

2

Úvod

mikropočítači 8051. Výsledkom projektu bol prekladač makroinštrukcií virtuálneho procesora na inštrukcie reálneho mikropočítača. Tento prekladač je možné integrovať do väčšieho systému pre návrh riadiacich jednotiek.

V súčasnosti sa zaujíma o počítačové siete, riadenie pomocou výpočtovej techniky a webdesign.

Bc. Štefan FajtaOvláda nasledovné programovacie a skriptovacie jazyky: C, C++, JSI, SQL, Visual

Basic, Pascal. Počas bakalárskeho štúdia vypracoval spolu s Bc. Petrom Baltazárovičom semestrálne zadanie z predmetu Projektovanie aplikácií počítačov na tému Návrh riadiacej jednotky na báze mikropočítača Intel 80186. Téma tohto zadania úzko súvisí s vybranou témou tímového projektu, nakoľko cieľom bolo vypracovať návrh riadiacej jednotky technologického procesu. Témou záverečného projektu bakalárskeho štúdia bolo navrhnúť a implementovať Programový systém pre návrh riadiacich jednotiek na báze mikroprocesorových modulov. V súčasnosti sa zaujíma najmä o projektovanie a návrh počítačových sietí, návrh mikropočítačových modulov pre riadenie.

Bc. Július JanotkaOvláda nasledovné programovacie : C, C++, MS Visual C++ 5.0, Visual Basic. Témou

jeho záverečného projektu bola vizualizácia komunikačných protokolov. Výsledkom bol funkčný program implementovaný v programovacom jazyku Visual C++ 5.0. Skúsenosti, ktoré získal pri programovaní tohto projektu využije pri implementácii systému, ktorý vytvoríme pri riešení tohto tímového projektu. V súčasnosti najviac času venuje tvorbe aplikácií v prostredí Visual Basic.

Bc. Martin MachyniakOvláda nasledovné programovacie a skriptovacie jazyky: Basic, Pascal, JSI, C, C++,

HTML, JavaScript. Počas riešenia záverečného bakalárskeho projektu získal dôležité skúsenosti zo všetkých etáp projektu, skúsenosti s dokumentáciou projektu ako aj vedomosti o podpore tzv. „on-line“ dokumentácie pre programový produkt projektu. Počas štúdia predmetu Projektovanie aplikácií počítačov vypracoval návrh systému komunikujúceho z rôznymi periférnymi zariadeniami. Systém bol založený na mikroprocesore 8051. Podobné systémy sa používajú aj v praxi pri riadení niektorých technologických procesoch, preto poznatky z toho semestrálneho projektu využije aj počas práce na tímovom projekte. Taktiež si na tomto predmete osvojil základy projektovej dokumentácie a má aj skúsenosti s prácou v tíme na semestrálnom zadaní. Medzi jeho súčasné záujmy patri najmä: technológia nápovedy a vytváranie nápovedy pre OS MS Windows, tvorba WWW stránok, problematika počítačových sietí a komunikácie prostredníctvom rôznych protokolov.

Bc. Miroslav MánikOvláda nasledovné programovacie a skriptovacie jazyky: Pascal, JSI, C, C++, SQL, MS

Visual C++ 5.0. Témou jeho záverečného projektu v štvrtom ročníku bakalárskeho štúdia bol návrh a implementácia školského mikropočítača na báze 80C552. Pretože sa táto téma zaoberá problematikou jednočipových mikropočítačov a blízko súvisí s problematikou riadenia technologických procesov bude môcť využiť tieto skúsenosti počas práce na riešení tímového projektu. Medzi jeho momentálne mimoškolské aktivity patrí tvorba aplikácií v prostredí MS Visual C++ a návrh a inštalácia lokálnych počítačových sietí. V minulosti sa

3


zaoberal návrhom a implementáciou jednočipových mikropočítačov, ktorých aplikácie pri riadení technologických procesov aj prakticky overoval už počas štúdia na strednej škole.

4

2 Plán projektu

Vytvorenie reálneho plánu projektu je dôležitou súčasťou práce na tímovom projekte. Tímový projekt je dvojsemestrálny predmet. Podľa toho musí byť navrhnutý aj plán práce.

Počas riešenia projektu bude potrebné venovať sa týmto oblastiam: tvorba dokumentácie - zahŕňa kompletné zdokumentovanie práce na projekte. prezentácia práce na Internete – vytvorenie tímovej WWW stránky implementácia systému

Úlohou tímu v zimnom semestri je: analýza zadania, prípadne analýza existujúcich riešení presná špecifikácia riešenia a zadefinovanie vlastností systému špecifikácia jednotlivých modulov a identifikovanie ich funkcie návrh užívateľského rozhrania implementácia prototypu

2.1 Úlohy členov riešiteľského tímu

Úlohy v tíme sme si rozdelili podľa vedomostí a skúseností jednotlivých členov tímu. Snažili sme sa o rovnomerné rozdelenie množstva práce na projekte tak, aby sa každý člen tímu podieľal na výslednom riešení rovnakým dielom.

Bc. Peter Baltazárovič plní v tíme nasledovné funkcie: programátor grafik zapisovateľ úprava a unifikácia dokumentácie prezentácia práce tímu na Internete

Bc. Štefan Fajta plní v tíme nasledovné funkcie: programátor analytik simulačných algoritmov

Bc. Július Janotka plní v tíme nasledovnú funkciu: hlavný programátor – analytik

Bc. Martin Machyniak plní v tíme nasledovné funkcie: programátor

Bc. Miroslav Mánik plní v tíme nasledovné funkcie: vedúci tímu hovorca

Do tímu pôvodne patril aj Bc. Marek Kovář. Z tímu sme ho vylúčili po dohode s vedúcim projektu, nakoľko sa bez ospravedlnenia nezúčastnil ani jedného stretnutia tímu.

5

2.2 Podrobný plán činnosti na zimný semester

V tabuľke č.1 sú uvedené plánované činnosti tímu na zimný semester.

Týždeň Náplň práce1 Vytvorenie tímov, zverejnenie tém a požiadaviek na vypracovanie ponuky.

2 Vyhotovenie ponuky na vybraný projekt. Príprava prezentácie ponuky.

3 Prezentácia vypracovanej ponuky a jej odovzdanie.

4 Zverejnenie vyhodnotenia ponuky a pridelenie projektu. Úvodná diskusia na tému projektu. Rozdelenie úloh v tíme.

5

Vypracovanie predbežného plánu projektu. Analýza problému. Analýza existujúcich riešení. Hrubý návrh systému. Tvorba www stránky.

6,7

Analýza problému. Špecifikácia požiadaviek. Hrubý návrh systému. Dokončenie www stránky.

8 Odovzdanie dokumentácie k analýze problému, špecifikácii požiadaviek a hrubému návrhu systému.

9 Vypracovanie posudku na dokumentáciu vypracovanú konkurenčným

tímom. Dopracovanie zistených nedostatkov.

10 Návrh prototypu .11 Implementácia prototypu.

12 Odovzdanie prototypu a dokumentácie. Prezentácia doterajšieho riešenia.

13

Vypracovanie posudku na prototyp konkurenčného tímu. Zhodnotenie výsledkov dosiahnutých počas zimného semestra. Dopracovanie nedostatkov. Návrh plánu na letný semester.

Tab. 1: Podrobný plán činnosti tímu na zimný semester

6

3 Analýza problému a špecifikácia riešenia

3.1 Analýza podobných produktov

Táto časť dokumentu sa zaoberá analýzou dvoch existujúcich systémov, ktoré boli v minulom školskom roku 1999/2000 vytvorené dvomi rôznymi tímami v predmete Tímový projekt. Pretože téma obidvoch projektov je identická s našou, cieľom tejto analýzy je oboznámiť sa podrobne s ich architektúrou, nakoľko poznatky získané z tejto kapitoly môžeme vhodne využiť pri samotnom riešení nášho systému.

Tím 10: Integrovaný demonštračný systém riadenia technologických procesov

Kompletná dokumentácia k tomuto systému, ako aj kompletne implementovaný systém sa nachádza na [1].

Architektúra systému

Systém sa skladá z nasledujúcich dvoch podsystémov: model prevádzky riadenie prevádzky

Tieto dva podsystémy medzi sebou komunikujú prostredníctvom funkcie, ktorej parametrom je riadiaci príkaz. Komunikácia medzi nimi prebieha tak, že podsystém riadenia prevádzky zavolá funkciu modelu prevádzky, ktorý mu následne pošle odpoveď, ktorou je stav podsystému modelu prevádzky.

Stavové premenné, ktorými sa realizuje samotné riadenie technologického procesu sú vymieňané medzi týmito dvomi podsystémami pomocou správ.

Riadenie prevádzky

Podsystém riadenia prevádzky zabezpečuje načítanie vstupných súborov, kompiláciu a simuláciu – riadenie technologického procesu pomocou vydávania riadiacich príkazov. Systém používa štyri vstupné súbory, v ktorých sú zapísané riadiace algoritmy pre jednotlivé riadené objekty v technologickom prostredí – pás 1, pás2, klapka, zásobník. Opísaný riadiaci algoritmus sa pomocou vstavaného kompilátora prevedie na vnútornú reprezentáciu vo forme grafu. Každý riadený objekt má vlastný graf reprezentujúci riadiaci podprogram. Počas simulácie sa jednotlivé riadiace podprogramy vykonávajú samostatne a súbežne.

Súbežné spracovanie podprogramov sa realizuje nasledovným spôsobom: v každom kroku simulácie sa načítajú a vyhodnotia podmienky pre všetky objekty nastavia sa nové hodnoty stavových premenných

Model prevádzky

Tento podsystém obsahuje modely jednotlivých riadených objektov, ktoré predstavujú zariadenia v technologickom procese.

7


Model prevádzky zabezpečuje: vizualizáciu simuláciu samostatnú činnosť jednotlivých zariadení, ktoré sú reprezentované objektami vykonávanie riadiacich príkazov z podsystému riadenia prevádzky poskytovanie údajov o stavoch snímačov na zariadeniach generovanie porúch zariadení

Naviac tento podsystém poskytuje používateľovi aj možnosti vkladania chýb, vkladania riadiacich príkazov, nastavovanie rýchlosti simulácie priamo používateľom a naviac obsahuje aj vstavaný editor riadiacich algoritmov.

Zápis riadiaceho algoritmu

Riadiaci algoritmus je uložený v textovom súbore, ktorý môže používateľ editovať priamo v programovom systéme. Na zápis riadiaceho algoritmu sa používajú nasledovné značkové príkazy:

1. A/N2. P1:N1, P2:N2, ..., Pk:Nk3. P1:A1/N1, P2:A2/N2, ..., Pk:Ak/Nk4. STOP5. A/P1:N1, P2:N2, ..., Pk:Nk

kde:P je logická podmienka obsahujúca logický výraz.A je akcia.N je návestie.

Tím 13: Integrovaný demonštračný systém riadenia technologických procesov

Kompletná dokumentácia k tomuto systému, ako aj kompletne implementovaný systém sa nachádza na [2].

Architektúra systému

Systém sa skladá z nasledujúcich troch podsystémov: simulátor technologického procesu vizualizačný front-end podsystém vplyvov vonkajšieho prostredia

Komunikácia medzi jednotlivými podsystémami prebieha pomocou správ. Správy majú jednotný formát a skladajú sa z nasledujúcich štyroch polí:

typ správy, ktorý môže byť CMD (príkaz), STAT(stav) alebo ERR (chyba). zariadenie, ktoré predstavuje číslo zariadenia, ktorého sa správa týka (0 – kopa, 1 –

klapka, 2 – zásobník, 3 – 1. pás, 4 – 2. pás). premenná určuje spolu s hodnotou konkrétnu výkonovú alebo snímaciu zložku

zariadenia (motor vľavo – povoliť/zakázať akciu, pás – beží, nebeží) hodnota slúži spolu s premennou pre účel určovania konkrétnej výkonovej alebo

snímacej zložky zariadenia.

8

Analýza problému a špecifikácia riešenia

Podsystém vplyvov vonkajšieho prostredia

Tento podsystém pozostáva z plánovača udalostí a generátora správ. Pomocou plánovača udalostí, ktorý je založený na knižnici TINY (P. Meňhart, I. Lališ, M. Liška, KIVT FEI STU Bratislava), sa plánujú na základe vstupných parametrov zadaných užívateľom udalosti. Pri vzniku udalosti sa pomocou generátora správ generuje správa pre blok riadenia simulácie.

Simulátor

Simulátor technologického procesu sa skladá z nasledujúcich častí: model technologického procesu prekladač symbolického jazyka modul riadenia simulácie

Prekladač symbolického jazyka je realizovaný v jazyku Perl. Zo vstupného súboru s príponou .prg vytvorí súbor s príponou .bin obsahujúci opis modelu technologického procesu s príslušným riadiacim algoritmom.

Model technologického procesu zabezpečuje načítanie preloženého modelu a riadiaceho algoritmu, vytvorenie definovaných objektov, ktoré reprezentujú jednotlivé zariadenia technologického procesu a obsluhu jednotlivých objektov.

Modul riadenia simulácie vykonáva samotné riadenie simulácie a vykonávanie samotných príkazov riadiaceho algoritmu realizovaného pomocou stavového automatu.

Vizualizačný front-end

Tento podsystém zabezpečuje samotnú komunikáciu s užívateľom. Skladá sa z nasledujúcich častí:

grafického rozhrania vstup algoritmu riadenia konfigurácie systému interaktívne zásahy užívateľa.

Naviac umožňuje používateľovi sledovať a riadiť simuláciu a modifikovať simulovaný systém.

Zápis riadiaceho algoritmu

Riadiaci algoritmus je zapísaný spolu s ostatnými definíciami v súbore *.prg. Vstupný súbor je rozdelený na nasledujúce časti:

definovanie tried objektov

Definovanie tried začína kľúčovým slovom "prototypes" a končí slovom "end". V tejto časti sa opíšu všetky objekty, s ktorými sa bude pracovať, spolu s vstupnými a výstupnými premennými.

deklarácia objektov a časových konštánt

Deklarácia obsahuje definície konkrétnych inštancií objektov tried definovaných v predchádzajúcej časti a deklarácie časových premenných. Táto časť sa začína slovom

9


declarations a končí slovom end. Deklaruje sa názov konkrétneho objektu, jeho začiatočný stav, pozícia na obrazovke a čas prekresľovania.

zápis riadiaceho algoritmu

V časti zápis riadiaceho algoritmu sa nachádza samotný algoritmus riadenia opísaný pomocou stavov. Pri každom stave je definovaná podmienka, dokedy systém zotrvá v tomto stave a blok premennej, v ktorom je určené, aká akcia sa má vykonať pri splnení určenej podmienky. Akcie sú príkazy, pomocou ktorých sa menia hodnoty premenných v systéme.

3.2 Kontext systému

Vytváraný programový systém je určený na simuláciu špecifického technologického procesu. Okolo samotného simulovaného procesu je vytvorené rozhranie, ktorého cieľom je sprehľadniť výmenu informácii (či už v textovej alebo v grafickej podobe) medzi používateľom a programom.

Na obrázku 1, je navrhnutý DFD nultej úrovne, ktorý špecifikuje okolie systému spolu s obsahom komunikácie medzi jednotlivými modulmi.

10

Údaje o stave

Zmena stavu

Inicializácia Zmena stavu

Grafický model

Interpret algoritmu

Nastavenie systému

Model procesu

Riadenie

Generátor porúch

PoužívateľStav

systémuRiadiaci

algoritmus

Nové parametre

Aktualizácia stavu

Súbor inštrukcií

Nastavovacie premenné

Obr.1 DFD Programového systému simulácie technologického procesu


Používateľ predstavuje jedinú externú entitu, ktorá informácie do systému zadáva a tiež aj sleduje beh simulácie. Vstupy sú reprezentované riadiacim algoritmom, ktorý chceme (potrebujeme) overiť, nastaveniami stavu systému (východzieho) a tiež aj nastaveniami generátora porúch.

Používateľské rozhranie vsadené medzi používateľa a samotný simulátor je vytvorené modulmi:

grafický model – výstupný modul vizuálnej formy informácií o aktuálnom stave simulovaného systému

interpret algoritmu – vstupný modul pre zápis a spracovanie riadiaceho algoritmu v definovanom jazyku, preloženú sadu inštrukcií poskytuje riadeniu

nastavenie systému – umožňuje direktívne riadenie stavu jednotlivých komponentov simulovaného systému používateľom a aj inicializáciu generátora porúch

Modul riadenia reprezentuje riadiaci systém. Je založený na vykonávaní vstupného súboru inštrukcií podľa údajov o aktuálnom stave simulovaného systému, výsledkom vykonania inštrukcie sú zmeny stavu vybraných prvkov procesu, pričom zmena stavu môže byť realizovaná aj na základe priamych požiadaviek používateľa

Riadený systém je transformovaný na model procesu. Je to abstraktný model, ktorý je vytvorený z prvkov zodpovedajúcich častiam simulovaného procesu. Pri zmene stavu (vyvolaná riadením alebo generátorom porúch) sa aktualizuje príslušné grafické zobrazenie prvku a informácie o aktuálnom stave sú predávané do riadenia, ktoré podľa nich vyberá zodpovedajúce sekvencie inštrukcií

Generátor porúch symbolizuje okolie z hľadiska simulovaného procesu. Je však súčasťou simulátora a podľa svojej inicializácie nastavuje chybové stavy vybraných komponentov.

3.3 Špecifikácia správania sa systému

Pre špecifikáciu systému sme rozčlenili navrhovaný systém do uzavretých modulov s presne definovanou štruktúrou a rozhraním, pre ktoré sme potom špecifikovali ich správanie, funkciu a údaje.

Takáto abstrakcia systému do uzavretých modulov je podmienená tým, že aj reálny systém je vytvorený z určitých komponentov, aj keď na druhej strane sa pri vytváraní podsystémov jedného celku využíva aj prirodzené logické členenie systému.

Ďalšou príčinou vytvorenia modulov s jasne zadefinovanou štruktúrou a známym rozhraním je účasť viacerých členov tímu na konečnej implementácii, ktorí môžu samostatne vytvoriť jednotlivé časti a spoločne ich len testovať.

Samozrejme, že v prípade ďalšieho rozširovania systému by sme museli použiť iné rozdelenie systému, pretože by bolo nutné vytvoriť viac všeobecné moduly ako sme navrhli, ktoré by neskôr bolo možné použiť ako „stavebný kameň“ ďalších častí systému. Podľa týchto kritérií je rozdelenie výsledného systému kompromisom medzi :

rozdelením podľa logických častí systému rozdelením na implementované samostatné programové moduly abstrahovaním všeobecných údajových štruktúr

11


3.3.1 Špecifikácia modelu systému

Navrhnutý model systému pozostáva z nasledujúcich častí: riadený systém S riadiaci systém R generátor porúch používateľské rozhranie

Ako sme už spomínali, rozdelenie modelu simulačného systému riadenia technologického procesu uvedené na obr.2 je navrhnuté tak, aby zohľadňovalo všetky funkcie, ktorými má výsledný systém disponovať, ale súčasne umožnilo rozdeliť problematiku na samostatné okruhy, ktoré možno presne charakterizovať a súčasne riešiť aj kontrolovať.

V nasledovných kapitolách, ktoré sa zaoberajú popisom správania sa jednotlivých častí navrhovaného systému, popisom funkcií a údajov, sa vychádza priamo zo štruktúry systému navrhnutej v tejto kapitole, ktorá je znázornená na obr. 2.

3.3.2 Špecifikácia riadeného systému S

Riadený systém tvorí najdôležitejšiu časť navrhnutého modelu integrovaného demonštračného systému. Vo všeobecnosti ho môžeme charakterizovať trojicou množín:

Q: množina stavov riadeného systému S Y: množina riadiacich akcií X: množina stavových signálov riadeného systému S

Informáciu o procese, ktorý prebieha v riadenom systéme môžeme vyjadriť pomocou postupnosti diskrétnych stavov, cez ktoré môže tento systém prechádzať, pričom počet týchto stavov tvorí konečnú množinu Q. Informácia o stave riadeného systému sa prenáša do riadiaceho systému kanálom X pomocou konečného počtu stavových signálov tvoriacich

12

Riadený systém S

Riadiaci systém R

Používateľské rozhranie

Generátor porúch

Používateľ

D

P

X Y

X: kanál na prenos stavových informácií riadeného systému SY: kanál na prenos riadiacich informácií z riadiaceho systému RD: rušenie z okolia systému, ktoré vytvára generátor porúchP: kanál na prenos poruchových informácií

Obr.2: Model integrovaného systému riadenia technologického procesu


množinu X (viď obr.1). Na základe prenášanej informácie pôsobí riadiaci systém na riadený systém konečným počtom riadiacich akcií tvoriacich množinu Y. Riadiace akcie sa vykonávajú pomocou riadiacich premenných v kanály Y (viď obr.1), ktoré môžu nadobúdať iba konečný počet hodnôt. Pomocou týchto akcií sa dosahujú požadované prechody medzi stavmi v riadenom systéme S.

Okrem riadiacich akcií pôsobí naviac na riadený systém cez kanál D rušenie, ktoré vytvára generátor porúch (viď obr.1). Z toho vyplýva, že prechody medzi stavmi nebudú závisieť iba od riadiacich akcií, ale aj od okolia systému.

Riadený systém S bude pozostávať z množiny objektov, pričom každý z objektov bude mať svoj vzor v simulovanom technologickom procese. Objekty budú mať definovanú presnú konečnú množinu svojich vnútorných stavov Qi, do ktorých sa môžu dostať počas vykonávania procesu logického riadenia. Výsledný stav celého riadeného systému ako celku, ktorý patrí do množiny všetkých stavov Q, bude teda určený aktuálnym stavom všetkých objektov systému.

Objekty riadeného systému S môžeme rozdeliť na dve skupiny:a) Objekty A, ktoré menia svoj stav na základe riadiacich premenných nastavovaných

riadiacim procesom v kanály Y (viď obr.2), pričom každý objekt reaguje len na riadiace premenné, ktoré mu prislúchajú (viď pr. na obr.3).

b) Objekty B, ktoré menia svoj stav na základe stavu objektov prvej skupiny (viď pr. na obr.3). Tieto objekty majú za úlohu informovať riadiaci systém o stave v ktorom sa nachádza riadený systém, pričom táto informácia sa bude prenášať kanálom X (viď obr.2) pomocou stavových signálov.

Všetky tieto objekty budú okrem komunikácie s riadiacim systémom R a generátorom porúch, naviac vo vzájomnej interakcii aj medzi sebou. Tým bude zabezpečené, že objekty budú mať možnosť komunikovať aj priamo medzi sebou, teda bez účasti riadiaceho procesu. Ich vzájomné prepojenie bude zodpovedať logickým funkčným vzťahom medzi jednotlivými komponentmi reálneho systému.

3.3.3 Špecifikácia riadiaceho systému R

Hlavnou úlohou riadiaceho systému R je zabezpečenie prekladu riadiaceho programu zadaného používateľom a jeho následné simulovanie na modely technologického procesu. Preto môžeme rozdeliť riadiaci systém na dve časti:

prekladač riadiaceho algoritmu

M1:Motor dopravníkového pásu, objekt typu AS1: Snímač pohybu dopravníkového pásu, objekt typu B

Obr.3: Príklad objektov reprezentujúcich dopravníkový pás

M1 S1

13


simulátor

Prekladač riadiaceho algoritmu bude vykonávať preklad zdrojového súboru, ktorý vytvoril používateľ prostredníctvom používateľského rozhrania. V tomto súbore sa bude nachádzať zapísaný riadiaci algoritmus systému. Na základe riadiaceho algoritmu potom simulátor bude vykonávať logické riadenie riadeného systému. Samotný preklad algoritmu bude pozostávať z nasledujúcich krokov:

kontrola syntaxy riadiaceho algoritmu prevod riadiaceho algoritmu do vnútornej reprezentácie vytvorenie súboru obsahujúceho formalizovaný zápis stavového diagramu

riadiaceho algoritmu

Simulátor bude na základe vnútornej reprezentácie riadiaceho algoritmu vytvoreného prekladačom a na základe informácií o aktuálnom stave riadeného systému generovať riadiace akcie, ktoré budú nastavovať riadiace premenné jednotlivých objektov typu A riadeného systému S. Informácie o aktuálnom stave riadeného systému si bude uchovávať simulátor vo svojej internej údajovej štruktúre, ktorá bude obsahovať stavy všetkých objektov typu B riadeného systému. Pri zmene stavu riadeného systému zapíšu tieto objekty do uvedenej štruktúry svoj nový stav prostredníctvom stavových signálov v kanály X (viď obr.1). Popis objektov typu A a typu B je uvedený v kapitole 4.2.2.

Aby mal používateľ možnosť vizuálnej kontroly ním zapísaného riadiaceho algoritmu v navrhnutom riadiacom jazyku, bude simulátor poskytovať používateľovi prostredníctvom používateľského rozhrania funkciu zobrazenia stavového diagramu tohto algoritmu.

3.3.4 Špecifikácia generátora porúch

Generátor porúch bude vykonávať simuláciu porúch v systéme. Používateľ si prostredníctvom používateľského rozhrania vyberie v generátore porúch spôsob generovania chyby a zadá špecifické vlastnosti pre žiadanú chybu. Generátor chýb potom na základe zadaných informácií vygeneruje rušenie, ktoré vplýva na riadený systém cez kanál D (viď obr.1). Generátor bude umožňovať používateľovi použiť nasledovné tri typy rušenia:

interaktívne, ktoré umožňuje používateľovi v ľubovoľnom čase počas simulácie generovať poruchy na ním zvolených objektoch riadeného systému.

generovanie porúch podľa hodnôt zadaných používateľom pred samotnou simuláciou, čím je umožnené používateľovi zadefinovať časovú postupnosť porúch na ním zvolených objektoch riadeného systému alebo časový interval výskytu chyby na určitom objekte.

generovanie porúch na objektoch riadeného systému podľa štatistického rozdelenia špecifikovaného pravdepodobnostnou funkciou (výber funkcie rozdelenia pravdepodobnosti).

3.4 Špecifikácia funkcií systému

Hlavnou úlohou tejto podkapitoly špecifikácie systému je špecifikovať funkčnosť systému z pohľadu používateľa. Pretože náš systém oddeľuje používateľa od systému prostredníctvom používateľského rozhrania, všetky funkcie systému, ktoré sú k dispozícii používateľovi poskytuje toto rozhranie.

14


3.4.1 Používateľské rozhranie

Používateľské rozhranie zapúzdruje pred používateľom navrhnutý systém do jedného celku. Ako je možné vidieť na obr.2, používateľ má prístup prostredníctvom používateľského rozhrania ku všetkým častiam navrhnutého modelu. Toto rozhranie umožňuje používateľovi rýchlo získať potrebné informácie o systéme a rovnako aj zadať potrebné údaje do systému. Celé rozhranie bude poskytovať používateľovi nasledovné funkcie:

vizuálne zobrazenie riadeného systémuFunkcia vizuálneho zobrazenia bude zabezpečovať zobrazenie jednotlivých

objektov riadeného systému na zobrazovacom zariadení tak, aby používateľ mal možnosť vizuálnej kontroly nielen aktuálneho stavu celého riadeného systému, ale aj aktuálneho stavu každého objektu. Prechod medzi jednotlivými stavmi týchto objektov bude riešený vhodnými animáciami, čím sa dosiahne celkové zvýšenie kvality výsledného systému.

editovanie zdrojového súboru riadiaceho algoritmuTáto funkcia používateľského rozhrania bude umožňovať používateľovi

vytvoriť zdrojový súbor riadiaceho algoritmu, podľa ktorého sa má vykonávať proces riadenia. Používateľ bude mať možnosť vytvorenia a editovania takéhoto programu, jeho uloženie, ako aj jeho spätné načítanie.

vizuálne zobrazenie stavového diagramu riadiaceho algoritmuProstredníctvom používateľského rozhrania bude mať používateľ možnosť

vizuálneho zobrazenia stavového diagramu riadiaceho algoritmu, podľa ktorého sa práve vykonáva riadenie.

nastavenie generátora porúch pre riadený systémPoužívateľské rozhranie poskytuje používateľovi prístup ku generátoru porúch,

čím mu umožňuje priame nastavenie typu poruchy v riadenom systéme.

3.5 Špecifikácia údajov v systéme

3.5.1 Špecifikácia riadiaceho algoritmu

Riadiaci algoritmus slúži pre samotný proces riadenia. Na jeho základe simulátor vykonáva logické riadenie. Definovanie riadiaceho algoritmu podľa ktorého sa bude vykonávať proces riadenia, bude úlohou používateľa. Používateľ vytvorí súbor, v ktorom je zapísaný riadiaci algoritmus pomocou riadiaceho jazyka. Po preklade sa z tohoto súboru vytvorí vnútorná reprezentácia riadiaceho algoritmu, pomocou ktorej simulátor vykonáva samotné riadenie. Naviac sa z jeho vnútornej reprezentácie vytvorí stavový diagram , ktorý bude určený pre používateľa a bude reprezentovať riadiaci algoritmus.

Aby navrhnutý systém umožňoval zápis riadiaceho algoritmu a tiež aj jeho následné vykonanie pomocou inštrukcií, je potrebné okrem vytvorenia vhodného používateľského rozhrania, navrhnúť a implementovať aj jazyk, ktorý bude dostatočne dimenzovaný pre implementáciu riadiacich algoritmov simulátorom riadiaceho systému.

15


3.5.2 Jazyk riadiaceho algoritmu

Jazyk riadiaceho algoritmu bude slúžiť, ako napovedá už jeho samotný názov, na zápis riadiaceho algoritmu používateľom tohto systému.

Výsledný jazyk bude navrhnutý tak, aby: na prenos informácií zo systému k používateľovi využíval dvojhodnotovú

signalizáciu. pri prenose informácií opačným smerom umožňoval okrem prenosu informácií, aj

uchovávanie potrebných informácií o ich poradí a umožnil aj ich následné vykonanie v špecifikovanom slede.

disponoval aj vlastnosťou, ktorá mu umožní vykonať zapísanú sekvenciu inštrukcií v prípade výskytu určenej udalosti (zmeny stavu).

Na to, aby sme symboliku používanú na zápis algoritmu mohli nazvať úplným programovacím jazykom, musí spĺňať dve vlastnosti (mať dva typy príkazov):

vytvárať postupnosti operácií (príkazov) obsahovať príkaz vetvenia (k-cestného) s vykonaním príslušných inštrukcií

Postupnosti príkazov nebudú tvorené len príkazmi vetvenia. Pre nastavovanie stavu prvkov systému budú potrebné aj príkazy priradenia, resp. zmeny hodnoty. Vzhľadom na to, že cieľom je simulovať reálny systém, je potrebné umožniť zadanie oneskorenia medzi vykonaním jednotlivých inštrukcií. Pre túto činnosť bude navrhnutý samostatný príkaz nesúci meniteľný parameter doby oneskorenia nasledovného príkazu.

Ďalšou vlastnosťou vyplývajúcou z toho, že systém, ktorý simulujeme, je relatívne pomalý, bude zanedbanie doby vykonania inštrukcie oproti celkovému simulačnému času. Prakticky to znamená, že doba vykonania inštrukcie bude nulová.

Na základe uvedených informácií môžeme zovšeobecniť inštrukciu jazyka riadiaceho algoritmu na:

[návestie:] príkaz [parameter1[, parameter2, …]]

Popis jednotlivých častí inštrukcií riadiaceho jazyka: návestie Ako vyplýva z definície, je to nepovinná časť príkazu a bude slúžiť na označenie začiatku alebo konca postupnosti. Pre tento účel budú vopred pevne zadefinované jedinečné mená návestí (napr. ŠTART: pre začiatok alebo STOP: pre ukončenie programovej postupnosti).

príkaz Špecifikuje názov inštrukcie, ktorý bude symbolizovať riadený objekt systému.

parameterX Špecifikuje nepovinnú nastavovaciu hodnotu príkazu.

Podľa uvedených kritérií bude zápis riadiaceho algoritmu pozostávať z podprogramov oddelených návestiami, na začiatku aj na konci sekvencie. Rovnako budú zapísané aj sekvencie obsluhy zmeny stavov snímačov v systéme.

16


3.5.3 Prirodzené rozčlenenie riadeného systému S

Tento typ rozdelenia vychádza zo štruktúry modelu popísaného v kapitole 4.2.2. Vytvorené časti riadeného systému môžeme rozdeliť nasledovne:

akčné členy, ktorých hlavnou funkciou je vykonávať pohyb

V navrhovanom systéme sú to tieto tri nasledovné prvky systému: motory, ktoré poháňajú dopravníkové pásy dopravné pásy, ktoré prepravujú materiál klapky, ktoré zabezpečujú presmerovanie materiálu

pasívne prvky, ktoré vo všeobecnosti predstavujú snímače

V navrhovanom systéme použijeme nasledovné dva typy: snímače polohy klapiek snímače pohybu pásov

V prípade abstrahovania do objektov, budú akčné členy predstavovať objekty typu A a pasívne prvky budú predstavovať objekty typu B, ktoré boli popísané v kapitole 4.2.2.. Obidva typy objektov by mali byť schopné uchovať stavy zapnutý, vypnutý, funkčný, nefunkčný. Jednotlivé dvojice sa môžu navzájom kombinovať.

17

4 Hrubý návrh riešenia

4.1 Návrh objektov

Pre implementáciu objektov je možné v jazyku C++ využiť údajový typ trieda (class). Pri ich definovaní budeme vychádzať z oboch uvedených rozčlenení. Definovanie jednotlivých tried bude vychádzať z modulov, do ktorých bol celý programový systém rozčlenený.

Jednotlivé prvky simulovaného systému budú reprezentované samostatnými triedami, ktoré okrem uchovávania stavu objektu budú aktualizovať ich grafické zobrazenie v prípade zmeny stavu.

Odkazy na triedy objektov predstavujúcich simulovaný systém budú uchované v objekte simulátora, ktorý podľa potreby a príkazov riadiaceho algoritmu bude meniť stav akčných členov zapojených do procesu. V prípade, že sa do simulácie zapojí aj generátor chýb, bude simulátor meniť aj stavy, funkčný pokazený, pre všetky simulované členy (vrátane snímačov).

Objekty, ktoré budú vyžadovať paralelnú činnosť popri ostatných procesoch budú odvodené od triedy CWinThread.

4.2 Simulátor

Simulátor bude rozdelený na kompilátor riadiaceho jazyka a samostatne bežiaci simulačný proces. Podľa toho musí simulačný proces umožniť súčasné (konkurenčné) vykonávanie viacerých programových sekvencí (napr. súčasné vykonávanie algoritmov obsluhy niekoľkých snímačov). Okrem previazaní s generátorom porúch a objektami simulovaného procesu je potrebné uchovávať aj stavy jednotlivých prvkov a sekvencie inštrukcií.

4.3 Generátor porúch

Generátor porúch (chýb) bude vychádzať z náhodného generátora implementovaného v knižnici jazyka C (pseudonáhodný generátor, ním vygenerovaná postupnosť závisí od inicializačnej hodnoty, pri rovnakej inicializácii – rovnaká postupnosť). Pretože každý prvok systému sa môže pokaziť nezávisle od ostatných, potrebuje aj osobitný generátor porúch. Zmena stavu prvku z funkčného na pokazený sa môže realizovať priamo, alebo zmenením tabuľky stavov v simulátore a následným zmenením stavu príslušného prvku a jeho gafického znázornenia.

4.4 Zápis riadiaceho algoritmu

pre zápis riadiaceho algoritmu definujeme konečný súbor inštrukcií:

19


[návestie:] ZAPNI <motor1/motor2/../signal1/signal2/…>[návestie:] VYPNI <motor1/motor2/../signal1/signal2/…>[návestie:] PREPNI <klapka1/klapka2/..>, <polohaA, polohaB>[návestie:] ČAKAJ <doba>

[návestie:] AK <podmienka>, < návestie pri splnenej podmienke>// pri nesplnení podmienky sa automaticky pokračuje nasledujúcou inštrukciou

množina návestí, ktorej veľkosť je úmerná počtu snímačov v systéme:

začiatok:// začiatok rutiny spúšťania procesu

ukončenie:// podprogram ukončenia procesu

snímač_<meno>_<zapnutý/vypnutý>:// podprogram pre obslúženie zmeny stavu snímača <meno>

stop:// návestie ukončenia podprogramu

stanovenie logických výrazov je potrebné zadefinovať logické operácie:

+ OR - logický súčet* AND - logický súčin# XOR - logický exkluzívny súčet! - negácia

funkcia získania stavu snímača ako logickú hodnotu stav_<meno>

Potom podprogram spúšťania pre systém obsahujúci klapku0 a motor1 môže vyzerať nasledovne:

začiatok:PREPNI klapka0, polohaAČAKAJ 1000 // kým klapka prejde do požadovanej polohyZAPNI motor1

stop:

20

Literatúra

[1] Dokumentácia k projektu tímu č.10 (školský rok 1999/2000).http://www2.dcs.elf.stuba.sk/TeamProject/1999/team10/Dokumentacia.rtf,16.11.2000

[2] Dokumentácia k projektu tímu č. 13 (školský rok 1999/2000).http://www2.dcs.elf.stuba.sk/TeamProject/1999/team13/docs/navrh.doc16.11.2000

[3] KOLESÁR, M.: Logické riadenie systémov. Bratislava: EF SVŠT, 1989. 180 s.

21

http://www2.dcs.elf.stuba.sk/TeamProject/1999/team13/docs/navrh.doc

http://www2.dcs.elf.stuba.sk/TeamProject/1999/team10/Dokumentacia.rtf

PRÍLOHY

Ponuka

Príloha A – Ponuka

SLOVENSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA V BRATISLAVEFAKULTA ELEKTROTECHNIKY A INFORMATIKY

KATEDRA INFORMATIKY A VÝPOČTOVEJ TECHNIKYŠtudijný odbor: INFORMATIKA

Bc. Peter BaltazarovičBc. Štefan Fajta

Bc. Július JanotkaBc. Marek Kovář

Bc. Martin MachyniakBc. Miroslav Mánik

Ponuka na tímový projekt

Predmet: Tímový projekt

Výberový blok: Počítačové systémy a siete

Ročník: 1.ročník inžinierskeho štúdia

Školský rok: 2000/2001

A - I


1 Tím

Náš pracovný tím pre tento projekt pozostáva zo študentov prvého ročníka inžinierskeho štúdia, ktorí na Fakulte elektrotechniky a informatiky Slovenskej technickej univerzity v Bratislave študujú v odbore Informatika výberový blok Počítačové systémy a siete. Všetci sme absolvovali v bakalárskom štúdiu predmety rôzneho zamerania a každý z nás úspešne riešil a obhájil záverečný projekt. Z doterajšieho štúdia sme získali neoceniteľné poznatky a skúsenosti, ktoré každý z nás ešte obohacuje vlastnými, najmä praktickými skúsenosťami z praxe.

Základné znalosti získané počas štvorročného bakalárskeho štúdia: návrh a riadenie číslicových systémov a ich aplikácie pri riadení technologických procesov (Logické systémy, Konštrukcia číslicových zariadení, Projektovanie aplikácií počítačov) riadenie a simulácia technologických procesov (Modelovanie a simulácia) teória riadiacich systémov a algoritmy riadenia technologických procesov (Teória systémov, Teória automatická riadenia) simulácia číslicových systémov v jazyku VHDL (Špecifické a opisné jazyky) tvorba programov v jazyku C (Programovanie v jazyku "C") vývoj softvérových systémov (Princípy softvérového inžinierstva) základy riadenia práce v tíme (Manažment)

2 Členovia tímu

Bc. Peter Baltazarovič Programovacie a skriptovacie jazyky: C, C++, JSI, JavaScript, HTML, Pascal Záverečný projekt:

Témou môjho projektu bol Návrh programového systému pre automatizovaný návrh riadiacich jednotiek založených na mikropočítači 8051. Výsledkom projektu bol prekladač makroinštrukcií virtuálneho procesora na inštrukcie reálneho mikropočítača. Tento prekladač je možné integrovať do väčšieho systému pre návrh riadiacich jednotiek.

Súčasné oblasti môjho záujmu:Počítačové siete, riadenie pomocou výpočtovej techniky, webdesign.

Bc. Štefan Fajta Programovacie jazyky: C, C++, Pascal, JSI, SQL, Visual Basic Semestrálne zadanie z predmetu Projektovanie aplikácií počítačov:

Počas štúdia tohto predmetu som spolu so študentom Bc. Petrom Baltazárovičom vypracoval semestrálne zadanie Návrh riadiacej jednotky na báze mikropočítača Intel 80186. Téma tohto zadania úzko súvisí s vybranou témou tímového projektu, nakoľko cieľom bolo vypracovať návrh riadiacej jednotky technologického procesu.

A - II

Ponuka

Téma záverečného projektu:Témou môjho záverečného projektu bolo navrhnúť a implementovať

Programový systém pre návrh riadiacich jednotiek na báze mikroprocesorových modulov.

Súčastné oblasti môjho záujmu:Projektovanie a návrh počítačových sietí, návrh mikropočítačových

modulov pre riadenie.

Bc. Július Janotka Programovacie jazyky : C, C++, MS Visual C++ 5.0 , Visual Basic Téma záverečného projektu:

Témou môjho záverečného projektu bola vizualizácia komunikačných protokolov, výsledkom bol funkčný program implementovaný v programovacom jazyku Visual C++ 5.0. Skúsenosti, ktoré som získal pri programovaní tohto projektu budem môcť využiť pri výslednej implementácii systému, ktorý vytvoríme pri riešení tohto tímového projektu.

Súčasné oblasti môjho záujmu:Mimoškolské praktické skúsenosti sú zamerané rôznymi smermi, najviac času

venujem tvorbe aplikácií vo Visual Basic-u.

Bc. Marek Kovář Programovacie jazyky: C, C++, JSI, SQL, MS Visual Basic Súčastné oblasti môjho záujmu: Business IS a Internet Banking Mimoškolské aktivity:

Pracoval som v rôznych firmách (Light House, ASSET), kde som nadobudol skúsenosti a znalosti, ktoré sa dajú využiť aj pri práci v našom tíme na tomto tímovom projekte. Okrem toho som pracoval pri vývoji informačného systému pre zabezpečenie nákupu a predaja v obchodnom dome K-MART a na systéme pre evidenciu nehnuteľností v Slovenskej Sporiteľni. Tieto skúsenosti, ktoré som nadobudol pri riešení spomenutých systémov sa tiež dajú uplatniť pri vývoji nášho tímového projektu.

Bc. Martin Machyniak Programovacie a skriptovacie jazyky: Basic, Pascal, JSI, C, C++ , HTML,

JavaScript Téma záverečného projektu:

Zo záverečného projektu mám dôležité skúsenosti zo všetkých etáp projektu, skúsenosti o dokumentácii projektu ako aj o podpore tzv. „on-line“ dokumentácie pre programový produkt projektu (náplň môjho záverečného projektu).

Skúsenosti z predmetu Projektovanie aplikácií počítačov:Na tomto predmete som v semestrálnom zadaní pracoval na návrhu systému

komunikujúceho z rôznymi periférnymi zariadeniami. Systém bol založený na mikroprocesore 8051. Podobné systémy sa používajú aj v praxi pri riadení

A - III

x, 03.01.-0001,


niektorých technologických procesoch, preto poznatky z toho semestrálneho projektu môžem využiť aj na tímovom projekte. Taktiež som si osvojil na tomto predmete základy projektovej dokumentácie a mám aj skúsenosti s prácou v tíme na semestrálnom zadaní.

Súčastné oblasti môjho záujmu:Technológia nápovedy a vytváranie nápovedy pre OS MS Windows, tvorba

WWW stránok, problematika počítačových sietí a komunikácie prostredníctvom rôznych protokolov.

Bc. Miroslav Mánik Programovacie jazyky: C, C++, Pascal, JSI, SQL, MS Visual C++ 5.0 Téma záverečného projektu:

Témou môjho záverečného projektu v štvrtom ročníku bol návrh a implementácia školského mikropočítača na báze 80C552. Pretože sa táto téma zaoberá problematikou jednočipových mikropočítačov, blízko súvisí s problematikou riadenia technologických procesov.

Mimoškolské oblasti môjho záujmu:Moje súčasné mimoškolské aktivity siahajú do oblasti tvorby aplikácií

v prostredí MS Visual C++ a do oblasti návrhu a inštalácií lokálnych sietí. V minulosti som sa zaoberal návrhom a implementáciou jednočipových mikropočítačov, ktorých aplikácie pri riadení technologických procesov som si prakticky overoval už počas môjho štúdia na strednej škole.

3 Motivácia

Vytvorenie technologického procesu predstavuje v dnešnej dobe problematiku zasahujúcu do rôznych vedných odvetví. Samotné riadenie procesu neznamená len zapnutie a vypnutie strojov, dôležité je poradie spustenia a tiež aj správna reakcia na poruchu niektorého stroja. Práve na určenie vhodnej postupnosti zapínania alebo vypínania strojov a odhad následkov porúch, resp. správania sa systému po výskyte chyby v jeho prevádzke je určená simulácia. Samozrejme, že zvládnutie simulovaných podmienok nie je postačujúce na preukázanie odbornej spôsobilosti a nemôže nahradiť odbornú prax. Kvalita simulácie procesu – čo najväčšia vernosť reálnym podmienkam podstatne znižuje ďalšie nároky na praktické skúsenosti.

Keďže samotná problematika spadá „do našej spôsobilosti“ ako študentov výberového bloku PSS, je táto téma pre nás veľmi zaujímavá. Problematika je naviac prevzatá z reálneho prostredia riadenia technologických procesov, čo jej taktiež pridáva na zaujímavosti. Mnohí z nás majú už cenné skúsenosti z oblasti ponúkanej problematiky, ktoré by sme chceli „pretaviť“ do výsledného produktu. Tím, že spojíme skúsenosti a vedomosti nás všetkých, dokážeme vytvoriť konkurencie schopný produkt, ktorý by sa dal používať vo výučbe alebo komerčne predávať.

Vytvorením produktu na simuláciu technologických procesov môžeme ponúknuť ekonomicky výhodný – lacnejší spôsob získavania skúseností pri zvládnutí problémov, ktoré

A - IV

x, 03.01.-0001,

Ponuka

sa môžu vyskytnúť počas reálnej prevádzky systému. Navyše vizualizácia technologického procesu je vítaným doplnkom, ktorý názorne zobrazí celú problematiku a poskytne používateľovi možnosť získavania informácií v prehľadnej forme.

V konečnom dôsledku nejde len o zjednodušenie pri zavádzaní technologických procesov do praxe pomocou simulácie a vizualizácie alebo o veľmi užitočný a názorný nástroj pri výučbe. Ide taktiež o preukázanie schopností, spojenie našich skúseností a vedomostí pri práci v tíme.

4 Hrubý návrh riešenia

Vytvorenie programového systému, ktorý bude slúžiť na simuláciu zadaného technologického procesu môžeme rozdeliť na koncepciu menších navzájom súvisiacich podsystémov:

znázornenie technologického procesu – stručné, ale výstižné zobrazenie technologického procesu s prehľadným usporiadaním informácií pre používateľa modelovanie prvkov technologického procesu – programový model akčných prvkov alebo snímačov zúčastňujúcich sa technologického procesu generátory chýb, času – podľa nastavených časových intervalov alebo pravdepodobnostných funkcií (konštánt) generuje udalosti, ktoré zmenia stav systému analýza riadiaceho algoritmu – na opis riadiacich algoritmov sú v súčasnej dobe používané viaceré druhy opisných jazykov, jedným z nich je napr. HSSL, vstupný súbor obsahujúci popis algoritmu v tomto jazyku bude slúžiť ako podklad pre simuláciu správania sa systému používateľské rozhranie – grafické zobrazenie technologického procesu nie je jedinou informáciou pre používateľa, okrem toho je potrebné poskytnúť údaje o stave systému ako celku a tiež aj o jeho komponentoch, na druhej strane musí používateľovi umožniť nastaviť potrebné parametre simulácie buď prostredníctvom opisného jazyka alebo priamo – vyplnením príslušných položiek v dialógových oknách nastavenia, ako aj možnosť simulácie kritických situácií, ktoré môžu nastať v technologickom procese. Po vizuálnej stránke môžeme ponúknuť grafické rozhranie, ktoré sa v súčasnosti považuje za štandard pri podobných aplikáciách (podrobné vizuálne zobrazenie celého technologického procesu).

Uvedeným rozdelením systému do jednotlivých podsystémov poskytneme zadávateľovi nielen kompletnú analýzu, návrh a implementáciu, ale môžeme sa mu zaručiť aj za kvalitu výsledného produktu.

V prípade kladného rozhodnutia zadávateľa bude pred úlohu vytvoriť Integrovaný demonštračný systém riadenia technologických procesov postavený dynamický tím šiestich ľudí, disponujúcich odbornými znalosťami a skúsenosťami z rôznych technických oblastí, ktorí budú celé desať mesačné úsilie venovať tomu, aby vytvorili systém, ktorý bude spĺňať všetky požiadavky kladené zadávateľom.

A - V


5 Predpokladané nároky na zdroje

Celý projekt chceme riešiť pre prostredie operačného systému MS Windows 95/98/NT/2000 (najlepšie pre stabilný MS WIN NT/2000), teda ako WIN32 aplikáciu. Aplikáciu vzhľadom na skúsenosti mnohých z tímu budeme programovať v prostredí MS Visual Studio ver. 6.0. Pre dokumentačnú časť predpokladáme prítomnosť príslušných aplikácií: MS Word 97, MS Internet Explorer 4 (alebo MSIE 5).

Z príslušných nárokov na programové vybavenie vyplývajú aj nároky na výpočtovú techniku, t.j. nami vytvorený produkt bude fungovať bez zvláštnych nárokov na výpočtovej technike, na ktorej bude fungovať bez problémov požadované programové vybavenie.

6 Príloha

Zoradenie tém tímových projektov podľa priority- Integrovaný demonštračný systém riadenia technologických procesov (1)

- Podpora cvičení v predmete Strojovo orientované jazyky (2)

Rozvrh hodín jednotlivých členov tímu

7:20 8:15 9:15 10:10 11:10 12:05 13:05 14:00 15:00 15:55 16:55 17:50

Pondelok APS2 APS2 APS2 TK TK PS3 PS3 Y Y Y

Utorok EMKEMK emk

emk Z Z ZMARK MARK MARK MZS MZS

opmm opmm

Streda GRAF GRAF GRAF MSK2

opjj opjj Opjj opjj

MSK2 TK TK

Štvrtok

MZS MZS

opsf ps3 ps3 X X Xopsf

opmm opmm

opsf opsf

Piatok tcs tcs TCS TCS tcs tcs msk2 Msk2

Preferencia termínov spoločných stretnutí: 1. XXX 2.YYY 3.ZZZ

Priradenie predmetov študentom:Bc. Peter Baltazarovič APS2, MSK2, TCS, PS3Bc. Štefan Fajta APS2, MSK2, TCS, PS3, opsf (odborné praktikum)Bc. Július Janotka APS2, EMK, MZS, MSK2, TCS, opjj (odborné praktikum)Bc. Marek Kovář APS2, TK, GRAF, TCSBc. Martin Machyniak APS2, EMK, MSK2, TCS, MAR, PS3

A - VI

Ponuka

Bc. Miroslav Mánik APS2, EMK, MSK2,TCS, MAR, PS3, opmm (odborné praktikum)

A - VII

Príloha B – Schéma technologického procesu

MIN

MAX

Snímače výšky hladiny

Ventil

Snímač polohy klapky

Snímač

polohy

klapky

Motor klapky

Motor Snímač otáčok

Skládka

Motor

Snímač otáčok

Príloha C – Zápisnice zo stretnutí tímu

Zápisnica z 1. stretnutia tímu

Dátum stretnutia: 19.10.2000

Miesto stretnutia: softvérové štúdio

Téma stretnutia: Úvodné stretnutie

Plán stretnutia:

Diskusia na tému zadania projektu Návrh rozdelenia úloh v tíme

Prítomní:

Vedúci tímového projektu: Prof. Milan Kolesár

Členovia tímu: Bc. Peter Baltazárovič Bc. Július Janotka Bc. Štefan Fajta Bc. Miroslav Mánik Bc. Martin Machyniak

Neprítomní:

Bc. Marek Kovář (neospravedlnená absencia)

Opis priebehu stretnutia:

Začiatkom stretnutia bol neformálny rozhovor s vedúcim tímového projektu na tému zadania projektu. Potom sa tím presunul do softvérového štúdia, kde stretnutie pokračovalo. Dohodli sme sa na rozdelení úloh v tíme a určili úlohy na ďalšie stretnutie.

Rozdelenie úloh v tíme: Bc. Miroslav Mánik – vedúci tímu, hovorca Bc. Július Janotka – hlavný programátor - analytik Bc. Peter Baltazárovič – programátor, zapisovateľ, dokumentácia, www stránka Bc. Štefan Fajta – programátor, analytik simulačných algoritmov Bc. Martin Machyniak – programátor, www stránka Bc. Kovář – úloha nepridelená z dôvodu neprítomnosti

Úlohy na ďalšie stretnutie:

štúdium existujúcich systémov – Fajta

C - I

hrubý návrh systému – Janotka zmapovanie implementačného prostredia Visual C++ - Machyniak výber a vypožičanie odbornej literatúry súvisiacej s témou projektu – Baltazárovič, Mánik návrh štruktúry dokumentácie – Baltazárovič zúčastniť sa na nasledujúcom stretnutí tímu – Kovář

Vypracoval: Baltazárovič




Téma stretnutia: Návrh systému

Plán stretnutia:

Kontrola splnenia úloh Diskusia ohľadne návrhu systému Možnosť využitia existujúcich návrhových a podporných prostriedkov

Prítomní:


Členovia tímu: Bc. Peter Baltazárovič Bc. Július Janotka Bc. Štefan Fajta Bc. Miroslav Mánik Bc. Martin Machyniak

Neprítomní:

Bc. Marek Kovář (neospravedlnená absencia, už druhá)

Splnenie úloh:

Ako sme zistili, všetci členovia tímu si splnili svoje úlohy okrem Mareka Kovářa, ktorý sa nezúčastnil stretnutia. Preto sme sa obrátili s týmto problémom na vedúceho tímového projektu.

C - II

Zápisnice zo stretnutí tímu


Stretnutie sa odohrávalo v príjemnej atmosfére. Bc. Janotka najprv predstavil svoju predstavu hrubého návrhu systému. Dohodli sme sa na modulárnom systéme, ktorý bude zložený s viacerých viac-menej samostatných funkčných častí ako sú: modul grafickej reprezentácie, model generátora porúch a simulačný modul.

V ďalšom priebehu stretnutia sme rozoberali návrh jazyka, v ktorom bude zapísaný simulačný algoritmus. Bc. Baltazárovič navrhol, aby sa na zápis samotného riadenia technologického procesu využili petriho siete. Po krátkej diskusii pod vedením odborníka na petriho siete Bc. Fajtu sme sa dohodli, že bude možné použiť tento spôsob zápisu.


analýza použiteľnosti petriho sietí ako jazyka pre zápis riadiaceho algoritmu – Fajta analýza a návrh riadenia – Janotka analýza využitia threadov v implementácii - Machyniak vytvoriť tímovú www stránku – Baltazárovič začať s tvorbou časti dokumentácie – analýza systému – Mánik zúčastniť sa na nasledujúcom stretnutí tímu – Kovář





Téma stretnutia: Návrh systému a analýza jeho modulov

Plán stretnutia:

Kontrola splnenia úloh Diskusia k analýze a návrhu systému

Prítomní:


Členovia tímu: Bc. Peter Baltazárovič Bc. Július Janotka Bc. Štefan Fajta Bc. Miroslav Mánik

C - III


Bc. Martin Machyniak

Neprítomní:

Bc. Marek Kovář (neospravedlnená absencia, už tretia)

Splnenie úloh:

Ako sme zistili, všetci členovia tímu si splnili svoje úlohy okrem Mareka Kovářa, ktorý sa nezúčastnil stretnutia ani tretíkrát. Ako tím sme sa dohodli s vedúcim projektu na vylúčení Bc. Mareka Kovářa z nášho tímu. Takže je nás už iba 5 a dúfame, že tento počet ostane stabilný až do skončenia projektu.


Počas diskusie k analýze a návrhu systému sme narazili na niektoré problémy, ktoré sme si hneď zadelili ako úlohy na vyriešenie do budúceho stretnutia. Niektorí členovia tímu sa venovali vyhľadávaniu informácií súvisiacich s riešením projektu na Internete. Nainštalovali sme beta verziu našej stránky a rozdelili sme si body vylúčeného Bc. Mareka Kovářa, keďže sa na príprave ponuky nepodieľal.


analýza existujúcich systémov na základe predchádzajúceho štúdia – Fajta návrh systému – Janotka práca na prototype - Machyniak vypracovanie plánu projektu na zimný semester, dokončovanie www stránky – Baltazárovič návrh špecifikácie – Mánik


Zápisnica zo 4. stretnutia tímu



Téma stretnutia: Návrh a analýza systému

Plán stretnutia:

Kontrola splnenia úloh Diskusia k analýze a návrhu systému

Prítomní:

Členovia tímu: Bc. Peter Baltazárovič

C - IV

Zápisnice zo stretnutí tímu

Bc. Július Janotka Bc. Štefan Fajta Bc. Miroslav Mánik Bc. Martin Machyniak

Neprítomní:


Splnenie úloh:

Všetci členovia tímu si splnili svoje úlohy.


Toto stretnutie bolo zamerané na finalizáciu dokumentácie. To znamená, že sme si vyjasňovali detaily týkajúce sa analýzy a špecifikácie návrhu. Dohodli sme sa, že budúci týždeň v utorok musí byť hotová dokumentácia, aby sa mohlo začať s jej úpravou do jednotnej formy. Miro a Števo sa zaoberali správou o analýze existujúcich riešení, ktorú vypracoval Števo. Ostatný členovia pracovali na úprave WWW stránky a hľadali informácie potrebné k riešeniu projektu na Internete.


dokončenie analýzy návrhu – Fajta návrh systému – Janotka práca na prototype, pokus o implementáciu niektorých modulov - Machyniak úprava a aktualizácia www stránky, grafický návrh a animácia častí technologického procesu – Baltazárovič vypracovanie špecifikácie – Mánik


C - V

Documents

1labss2.fiit.stuba.sk/TeamProject/2000/team10/files/... · Web viewTýmto by sme sa chceli poďakovať vedúcemu nášho tímového projektu Prof. Ing. M. Kolesárovi za podporu,