Разработка библиотеки для КОМПАС График «Расчет и построение теплообменников»

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

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

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 (Automated Computer Aided Design — 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 3D представляет 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 MS Office 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 MS Office) — средства, позволяющие запомнить часто повторяющуюся последовательность команд пакета и затем воспроизводить ее всего одной новой командой. Макросы в MS Office в интерактивном режиме записываются на языке Visual Basic for Applications (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 MS Office. Благодаря массовому распространению пакета MS Office 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 Adobe Photoshop, Adobe Illustrator, Adobe Premiere, расчетных модулей для 3D Studio MAX 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++, Borland Delphi, 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 Borland Delphi 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 dcuили 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 Visual Basic.

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 (Component Object Model) — 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 Visual Basic, 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 MS Word из программы на Visual Basic). 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: Program FilesKOMPAS 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: Program FilesKOMPAS 3D DemoLibs. 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 SHAFT Plus

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 SHAFT Plus. 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 50 704 «Вычислительная техника и программное обеспечение».

2.1.4 Сроки выполнения работ

Сроки создания системы: начало работ — 04.02.2008 г., окончание работ — 30.04.2008 г.

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 обеспечению

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-3D V9, 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 DIMM DDR 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 1 024 768, 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

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

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 Object Pascal. 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).