3.3 Организация обмена данными. Компьютерные сети
Неотъемлемой частью современных САПР являются компьютерные сети. Сетью называют группу соединенных компьютеров и других устройств. Самая простая сеть (network) состоит как минимум из двух компьютеров, соединенных друг с другом кабелем, что позволяет им совместно использовать ресурсы. Все сети (независимо от сложности) основываются именно на этом простом принципе. Принцип работы более сложной компьютерной сети можно описать так. Сетевые адаптеры передают и получают сообщения, которыми обычно обмениваются компьютеры сети, а распространяются эти сообщения по кабелям. Однако набор этих устройств - это еще не сеть. Набор этих устройств становится сетью лишь в том случае, когда оговорены протоколы обмена сообщениями различных уровней. На нижнем уровне компьютеры связываются посредством пакетов (кадров). Подобный тип сети называется сетью с пакетной передачей.
Рождение компьютерных сетей было вызвано практической потребностью в совместном использовании данных. Когда не было сетей, приходилось распечатывать каждый документ, чтобы другие пользователи могли работать с ним, или в лучшем случае - копировать информацию на дискеты. При редактировании копий документа несколькими пользователями было очень трудно собрать все изменения в одном документе. Подобная схема работы называется работой в автономной среде.
Концепция соединенных и совместно использующих ресурсы компьютеров носит название сетевого взаимодействия. Компьютеры, входящие в сеть, могут совместно использовать: 1) данные; 2) сообщения; 3) принтеры; 4) факсимильные аппараты; 5) модемы; 6) другие устройства. 7) Сети разделяются на два типа: 8) одноранговые (peer-to-peer); 9) на основе сервера (server based).
Различия между одноранговыми сетями и сетями на основе сервера принципиальны, поскольку предопределяют разные возможности этих сетей. Выбор типа сети зависит от многих факторов: 1) размера предприятия; 2) необходимой степени безопасности; 3) вида бизнеса; 4) доступности административной поддержки; 5) объема сетевого графика; 6) потребностей сетевых пользователей; 7) уровня финансирования.
В сети клиент/сервер каждый компьютер играет определенную роль: он может выступать как сервер или как клиент. Сервер предназначен для предоставления своих ресурсов всем клиентским компьютерам сети. В компьютер, который предполагается использовать в качестве сервера обычно устанавливают большее количество оперативной памяти, более быстрые жесткие диски, более быстрый процессор, чем в клиентском компьютере. Компьютер-клиент - это обычный ПК, который соединяется с сервером, а не с другим компьютером локальной сети. В сети клиент/сервер обеспечивается надлежащий уровень безопасности, более высокая производительность, резервное копирование данных, но стоимость создания и поддержки сети этого типа достаточно высока.
В одноранговой сети каждый компьютер может соединяться с любым другим компьютером, к которому он подключен. К такой сети может подключаться от двух компьютеров до нескольких сотен. Для построения сети необходимы следующие элементы: 1) физическое соединение компьютеров; 2) общий набор правил соединения, называемый протоколом; 3) программное обеспечение, с помощью которого можно разделить ресурсы между другими компьютерами, называемое сетевой операционной системой; 4) совместно используемые ресурсы; 5) программное обеспечение, с помощью которого можно получить доступ к совместно используемым ресурсам, называемое клиентским.
Информационное обеспечение многих современных САПР обеспечивает Интернет (Internet) - это всемирное объединение сетей, шлюзов, серверов и компьютеров, использующееся для связи единый набор протоколов. Интернет предоставляет глобальный доступ к информации и ресурсам. Интернет возник из проекта Министерства обороны США, который назывался ARPANET (Advanced Research Project Agency Network). Этот проект был разработан как тест для сети с коммутацией пакетов. В ARPANET использовался протокол TCP/IP, который продолжает применяться в Интернете и сегодня.
Сегодня темпы развития Интернета весьма впечатляющи, однако пользователи судят об этом в основном по набору услуг, которые он предоставляет. К наиболее популярным услугам Интернета относятся: 1) World Wide Web (WWW); 2) серверы File Transfer Protocol (FTP); 3) электронная почта; 4) новости; 5) Gopher; 6) Telnet. Первые необходимые условия доступа к Internet - модем и телефонная линия. Однако, это не означает, что вы не можете получить прямой доступ к Internet через локальную сеть вашей компании. Помимо модема и телефонной линии, для работы в Internet необходимо соответствующее программное обеспечение. Прежде всего, это программа набора номера, которая “звонит” провайдеру и подключает ваш ПК к его системе. Кроме того, необходимы программы для собственно работы в Internet. Речь идет о Web-браузере (Internet Explorer) и программе электронной почты (Outlook Express). Обе эти программы входят в состав Microsoft Windows, начиная с Microsoft Windows 2000.
Вообще говоря, в Internet существует два типа программ: те, что предоставляют обслуживание (услуги), и те, что запрашивают обслуживание (услуги). Программа, которая предоставляет обслуживание, называется СЕРВЕРОМ, а программа, которая запрашивает обслуживание – КЛИЕНТОМ. Для передачи данных другому компьютеру их делят на электронные ПАКЕТЫ. При этом пакеты нумеруются и помечаются адресом компьютера-получателя. Чтобы система, подобная Internet, действовала, различные компьютерные программы, которые обеспечивают работу в Internet, должны быть в состоянии посылать и принимать данные в соответствии со стандартными техническими характеристиками. Такие руководящие принципы называются ПРОТОКОЛАМИ.
Для создания, модификации и поддержки Web-страниц применяют РЕДАКТОР WEB-СТРАНИЦ (WEB PAGE EDITOR). Существует два основных типа редакторов Web-страниц. Первый тип называется WYSIWYG-РЕДАКТОР.
Второй тип программ - РЕДАКТОР HTML (HTML EDITOR). HTTP – (Hypertext transfer protocol – Протокол передачи гипертекста) – это протокол, который используется для передачи данных между серверами и клиентами Web. Обозначение http сообщает браузеру, что запрашиваемый ресурс содержит гипертекст и доступ к нему должен осуществляться посредством протокола http. Подборка связанных Web-страниц, хранящихся на Web-сервере образуют Web-сайт. Каждый Web-сайт включает в себя домашнюю страницу, т.е. страницу, которая появляется, если ввести адрес сайта в Web-браузере. С домашней страницы ссылки ведут к другим страницам, ссылки с которых ведут к еще другим страницам.
После создания Web-страницы ее достаточно скопировать на Web-сервер и она станет доступной в Internet. Копирование Web-страницы называется публикацией.
Сам язык HTML довольно прост. Конструкции HTML называются тэгами. Для того чтобы браузер мог отличить их от обычного текста, они заключаются в угловые скобки. Тэг обозначает начало действия какой-либо инструкции отображения. Большинство тэгов парные, и второй тэг прекращает действие первого. Наименование тэгов и их параметров могут быть написаны в любом регистре как заглавными символами, так и строчными. В HTML, как и в любом языке программирования, нельзя обойтись без комментариев, содержимое которых не обрабатывается браузером и не отображается. Они служат лишь для удобства разработчика, для внутреннего документирования структуры текста. Комментарии располагаются между фрагментами и .
Любая Web-страница структурно разбивается на две части: заголовок и тело. В заголовке указывается служебная информация обо всей Web-странице, а в теле Web-страницы мы описываем ее содержимое вместе с правилами его отображения. При этом заголовок Web-страницы ограничивается тэгами <head> и </head>, а тело документа обозначается тэгами <body> и </body>. Таким образом, структура любой Web-страницы выглядит следующим образом:
<!DOCTYPE HTML PUBLIC “-//W3C//DTD HTML 4.01//EN”
http://www.w3.org/TR/HTML4/strict.dtd>
<html>
<head>
Заголовок документа
</head>
<body>
Тело документа
</body>
</html>
Первый тэг <!DOCTYPE> со всеми его параметрами – это индетификатор, который сообщает браузеру, какая именно версия HTML была использована для создания данной Web-страницы.
Начальный блок Web-страницы с обозначением заголовка может выглядеть следующим образом:
<head>
<title> Заголовок Web-страницы </title>
</head>
Заголовком Web-страницы никогда не следует пренебрегать, т.к. это самое первое, что видит посетитель Web-сайта. Заголовок отображается еще до того, как произойдет окончательная загрузка содержимого страницы, поэтому выбирать его следует тщательно.
Следует отметить, что тэг <body> может содержать дополнительные параметры.
Чаще всего параметр представляет собой пару “наименование-значение”. Все текстовые значения параметров обычно заключаются в кавычки: 1) background дает возможность использовать в качестве фона какое-либо графическое изображение; 2) - text задает цвет шрифта, которым будет отображаться текстовое содержимое Web-страницы; 3) link позволяет устанавливать цвет, которым будут отображаться в окне просмотра браузера текстовые гиперссылки; 4) vlink задает цвет гиперссылок, которые пользователь уже просматривал в текущем сеансе работы; 5) alink определяет, какой цвет будет использоваться для отображения гиперссылок, выделенных пользователем; 6) lang указывает, на каком языке написано текстовое содержимое Web-страницы.
Вопросы для самоподготовки
В чем заключается важнейшая задача компьютерных систем ?
Что понимается под организацией данных в САПР ?
Для чего предназначены банки данных ?
Что такое СУБД ?
Как появились компьютерные сети ?
Часть 2 ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ механизмов И машин В МАШИНОСТРОЕНИИ
Лекция №4
Основы методологии проектирования технических объектов. Работа с информацией, вырабатываемой во время проектирования
Теоретические вопросы:
4.1 Автоматизация конструкторско-технологического проектирования
4.2 Автоматизация инженерных расчетов при проектировании
4.3 Автоматизация проектирования технологических процессов
4.1 Автоматизация конструкторско-технологического проектирования
На этапах конструкторско-технологического проектирования обеспечивается подготовка основного объема проектной документации, необходимой для изготовления изделия. В связи с этим САПР принято делить, по крайней мере, на два основных вида:
САПР изделий (САПР И);
САПР технологических процессов (САПР ТП) их изготовления.
В основном задачи проектирования машин, в частности механических прессов, сводятся к задачам структурного синтеза. Кривошипной машиной (прессом) обычно называют кузнечно-прессовую машину (КПМ), в которой в качестве входного звена исполнительного механизма, преобразующего вращательное движение привода в заданное (чаще всего в прямолинейное возвратно-поступательное) движение рабочего органа (ползуна), используется кривошипный, коленчатый или эксцентриковый валы, имеющие с ползуном жесткую кинематическую связь через рычажные механизмы.
Главной особенностью кривошипных машин является применение в них маховичного привода. К основным параметрам кривошипной машины относятся: номинальное усилие, номинальный недоход, полный ход ползуна, число ходов ползуна в минуту, размеры в плане ползуна и стола пресса, величины регулировок хода ползуна, размеры штампового пространства, ход и усилие выталкивателей. Основой для расчета привода КПМ служат типовые обобщенные графики рабочих нагрузок.
В современном кузнечно-прессовом машиностроении конструкторы все больше стреляться создавать гаммы машин, состоящих из узлов типовых конструкций. Конструктивными модулями такой машины являются: силовые узлы; привод; главный вал; ползун; система включения; средства механизации. Компоновка проектируемых изделий на каждом из перечисленных уровней осуществляется с помощью соответствующего набора программных модулей. Процесс компоновки конструкции машины или механизма в основном заключается в выборе унифицированных или функциональных блоков и деталей и сборки их в соответствии с заданной функциональной схемой.
Критериями выбора компоновки будут точность, жесткость, металлоемкость, виброустойчивость. В результате процесса компоновки выбираются структура компоновки, геометрические размеры узлов, форма направляющих и их расположение. Таким образом, задача компоновки любой машины - многокритериальная задача, включающая конструктивные, технологические и экономические ограничения.
Разбиение схем устройств механического пресса на конструктивные элементы (узлы) при компоновке машин в основном однозначно определяется по функциональному признаку. Такая задача разбиения схемы устройства в общем виде формулируется как задача нелинейного целочисленного программирования.
Следующей задачей, возникающей при проектировании машин, является задача размещения модулей при конструировании машин и формулируется такая задача следующим образом: в ограниченном объеме необходимо разместить заданное множество элементов, связанных между собой некоторым образом, так чтобы обеспечить оптимизацию условий связи и удовлетворить заданной совокупности ограничений. Основной целевой функцией в этом случае является длина гидро- и пневмопроводов. Ограничения могут быть заданы из условия обеспечения удобства монтажа обслуживания, ремонта и эксплуатации, температурного режима и т.д. Электроаппаратура размещается в электрошкафе, гидроаппаратура - в фундаментной яме.
После решения задачи размещения выполняется задача трассировки. Необходимость решения задач трассировки при проектировании кузнечно-прессовых машин в основном возникает при конструировании электрических и гидравлических схем, а также при проектировании схем обслуживания, проведении транспортных трасс и т.п.
Окончательным результатом конструкторского проектирования являются рабочие чертежи деталей. Детали и узлы конструкции машины имеют самые разнообразные геометрические характеристики. Например, поверхность детали может характеризоваться микрогеометрией (шероховатостью поверхности, отклонением формы, размеров) и макрогеометрией (параметрами, определяющими форму и положение в пространстве).
Исходя из вышеописанных подходов к проектированию технических объектов, постепенно для решения задач рассматриваемого класса, стали разрабатываться и широко применяться следующие виды САПР:
САПР изделий. На Западе эти системы называют CAD (Computer Aided Design). Эти системы выполняют объемное и плоское геометрическое моделирование, инженерные расчеты и анализ, оценку проектных решений, изготовление чертежей.
САПР технологии изготовления. В России эти системы принято называть САПР ТП или АС ТППП (автоматизированные системы технологической подготовки производства). На Западе их называют CAPP (Computer Automated Process Planning). Здесь Automated – автоматический, Process – процесс, Planning – планировать, планирование, составление плана. С помощью этих систем разрабатывают технологические процессы и оформляют их в виде маршрутных, операционных, маршрутно–операционных карт, проектируют технологическую оснастку, разрабатывают управляющие программы (УП) для станков с ЧПУ. Более конкретное описание технологии обработки на оборудовании с ЧЧПУ (в виде кадров управляющей программы) вводится в автоматизированную систему управления производственным оборудованием (АСУПР), которую на Западе принято называть CAM (Computer Aided Manufacturing). Здесь Manufacturing – производство, изготовление. Техническими средствами, реализующими данную систему, могут быть системы ЧПУ станков, компьютеры, управляющие автоматизированными станочными системами.
Помимо этого различают: систему производственного планирования и управления PPS (Produktionsplaungs system), что соответствует отечественному термину АСУП (автоматизированная система управления производством), а также систему управления качеством CAQ (Computer Aided Quality Control). Здесь Quality – качество, Control – управление. В России используется термин АСУК (автоматизированная система управления качеством).
Таким образом, на сегодняшний день САПР конструкторско-технологического проектирования представляют собой интегрированные CAD/CAM системы, которые на информационном уровне поддерживается единой базой данных (рис. 13).
Рис. 13. Элементы интегрированной системы