Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В большинстве случаев получение различных кабельных изделий из пластмасс осуществляется в процессе их вязкого течения, реология справедливо рассматривается в настоящее время как теоретический базис технологии переработки полимеров.

Обработка опытных данных, полученных на приборе ИИРТ-АМ, позволяет сделать оценку реологических свойств термопластов. Эта оценка играет важную роль для выбора оптимальных режимов переработки, интенсификации технологических процессов и разработки более совершенных конструкций перерабатывающих машин.

В любом расчете опытов возникает проблема такой организации управления данными, которая обеспечила бы наиболее эффективную работу. Некоторые используют для этого калькулятор и множество записей на бумаге, но большинство предпочитает программные приложения, позволяющие эффективно хранить, извлекать информацию и управлять большими объемами данных.

Для определения термическую стабильности полимеров используется установка ИИРТ-АМ. Эта установка не имеет возможности автоматического обсчета результатов анализа.

Целью данного проекта является создание программного продукта, позволяющего автоматически обсчитывать результаты опытов проведенных на приборе ИИРТ-АМ, что позволяет повысить точность вычисления, уменьшить трудоемкость процесса обработки опытных данных, увеличить скорость получения конечных результатов.

Широкое применение современной вычислительной техники освобождает специалистов от рутинной работы, связанной с первичной обработкой информации, дает возможность в большей степени заниматься творческой деятельностью. Автоматизация вызывает к жизни новый вид анализа - оперативный, позволяющий оценить расчетные процессы до их завершения. Только таким путем можно оперативно выявлять и устранять отрицательные моменты в работе.

1. Литературный обзор

1.1 Прибор ИИРТ-АМ

1.1.1 Назначение установки ИИРТ-АМ

Данная установка предназначена для определения показателя текучести расплава термопластов (ПТР) в соответствии с требованиями ГОСТ-11645-73 (ст. СЭВ 896-78), а также стабильности (ТС) полимеров, т. е., показатель, характеризующий изменение свойств материала во времени под действием температуры и давления. Эта установка не имеет возможности автоматического обсчета результатов анализа.

ИИРТ-АМ предназначен для работы в следующих условиях окружающей среды:

1. температура:

- К 283-306;

- С 10-35.

2. относительная:

- влажность, 30-80.

3. атмосферное давление, кПа:

- 84-106,7 мм. рт. ст. 630-800.

4. напряжение питания переменного тока В 220:

- +22, -33.

5. частота питания переменного тока, Гц 50:

- +1, -1.

6. содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не превышает норм установленных ГОСТ 12.1 005-88.

1.1.2 Технические характеристики

1. Диапазон рабочих температур от 323 до 673 К:

- 50-400 С.

2. Дискретность задания температуры в термостате в диапазоне от 323 до 673 К:

- 50-400 С;

- 1КС.

3. Точность поддержания температуры в термостате в диапазоне от 323-673 К:

- от 50 до 400 С.

4. Время установления температуры в термостате с момента включения установки не превышает 1 часа.

5. Время установления температурного режима термостата после чистки и загрузки не превышает 4 минут.

6. Размеры камеры, капилляра и поршня выдавливающего устройства:

а) длина камеры (122,00-0,25), мм;

б) внутренний диаметр канала камеры (9,540-0,016), мм;

в) длина направляющей головки поршня (9,480-0,015), мм;

г) длина капилляра (8,000-0,025), мм;

д) внутренний диаметр капилляра (2,095-0,005), мм.

7. Мощность потребляемая установкой не превышает 550 Вт при выходе на режим и 300 Вт при установившемся режиме.

1.1.3 Работа и устройство установки ИИРТ-АМ

Установка ИИРТ-АМ работает в автоматическом режиме, для этого на блоке электроники задается величина перемещения поршня и фиксируется время, за которое поршень пройдет эту величину. Установка ИИРТ-АМ состоит из блока измерений и блока электроники.

Блок измерений выполнен в виде П-образной стойки в верхней части которой, на плите размещено выдавливающее устройство 6, состоящее из привода 8, ходового винта 9, дифференциально-трансформаторного датчика, предназначенного для слежения за перемещением поршня при продавливании, и держателя груза с поршнем 4, снабженного цанговым устройством 5 для быстрого отсоединения последнего. На средней плите закреплен термостат 3, который имеет возможность выдвигаться (для чистки и загрузки) по Г-образным направляющим и фиксироваться с помощью эксцентрикового фиксатора 13. На нижней накладке термостата закреплен поворотный винтовой упор 2, предназначенный для закрывания капилляра от самостоятельного вытекания расплава, и устройство среза 14, позволяющее производить автоматический срез выдавливаемых прутков материала. На нижней плите в кронштейне установлено съемное зеркало 1. Под нижней плитой в направляющих размещен ящик с инструментами и принадлежностями 11. Ручки 12 служат для выставления камеры по уровню.

Термостат предназначен для создания необходимой температуры, и состоит из камеры 10, в нижнем конце которой помещается сменный капилляр 11. Капилляр удерживается в камере затвором 2. С помощью ручки 12 и эксцентрика 8 затвор может перемещаться, освобождая капилляр.

Камера вставляется в медный корпус 4 и удерживается в нем за счет конической поверхности. Фиксатор 9 служит для закрепления камеры от перемещения вверх.

Отражатель 6, имеющий форму цилиндра с полированной внутренней поверхностью, препятствует рассеянию тепла наружу. Сверху и снизу термостат закрыт накладками 1 и 7 из теплостойкого материала. Боковая поверхность термостата теплоизолированная минеральной ватой и закрыта кожухом 3.

Устройство для среза предназначено для автоматического среза кружков потом выдавливаемых через капилляр по сигналам, поступающих с блока электроники путем нажатия кнопки «СРЕЗ» или автоматически. Нож при этом совершает один оборот, во время которого происходит срез материала.

Блок электроники. На передней панели электроники размещены:

- декадные датчики температуры;

- переключатели рода работ;

- кнопка включения сети;

- диоды индикации температуры;

- цифровые индикаторы;

- которые отображают текущее время преобразования и количество преобразований (ПТР);

- два переключателя, на одном из которых задается перемещение поршня, а на втором количество преобразований.

1.1.4 Методика проведения эксперимента

Подготовка к работе:

- Проверить наличие и исправность заземления установки;

- Подключить установку к сети напряжения 220 В., частотой 50 Гц.;

- Зеркало установить таким образом, чтобы при повороте ножа, лезвие не касалось зеркала и в нем можно было наблюдать нижний конец капилляра;

- Открыть сопло, вывинтив упор и переведя его в крайнее правое положение;

- На блоке электроники нажать кнопку «Стоп», затем кнопку «Сеть», при этом должен высветиться индикатор температуры «+». Затем нажать кнопку «-», при этом ходовой винт вместе с цангой переместиться в верхнее крайнее положение срабатывания кольцевого выключателя. Нажатием на ручку планки вниз, перевести ее в вертикальное положение;

- Выдвинуть термостат до упора, нажав ручку эксцентрикового фиксатора на себя;

- В каналах камеры вставить капилляр выступом меньшего диаметра вниз, при этом ручка должна быть отведена до упора;

- Установить по датчику регулятора температуры необходимую рабочую температуру нажатием кнопок в каждом разряде трех декадного датчика. Фактически значение температуры необходимо проконтролировать с помощью термометра, и записать ее в таблицу измерений;

- После загорания индикатора «t» на блоке электроники выдержать установку при заданной температуре не менее 15 минут;

- Термостат установить в рабочее положение;

- На плиту термостата положить маленькую втулку с прорезью. Нажать кнопку «-» и опустить ходовой винт держателем грузов и поршнем на установленную втулку;

- Освободить цангу держателя груза и, нажав кнопку «-», поднять ходовой винт на высоту, достаточную для установки грузов;

- Установить требуемый набор грузов на держатель. В комплекте установки предусмотрен набор грузов (8 штук), причем первый груз представляет собой массу держателя грузов с поршнем. Остальные грузы образуют следующие массы: А=0,325 кг.

Набор 2:

А + N2 = 1,2

Набор 3:

Набор 2 + N3 = 2,16

Набор 4:

Набор3 + N4 = 3,8

Набор 5:

Набор 4 + N5 = 5,0

Набор 6:

Набор 5 + N6 = 10,0

Набор 7:

Набор 6 + N7 = 12,5

Набор 8:

Набор 7 + N8 = 21,6

- Нажать кнопку «-», опустить ходовой винт цанги, затем закрыть цангу и поднять грузы, нажав кнопку «-». Маленькую втулку с прорезью убрать;

- Подготовить навеску материала;

- Выдвинуть термостат и через воронку, входящую в комплект инструмента и принадлежностей, произвести загрузку материалов в камеру, постоянно уплотняя его с помощью поршня из комплекта инструментов. Время загрузки не должно превышать одну минуту;

- Привести термостат в исходное положение.

1.1.5 Порядок работы

- После загрузки материала на блоке электроники, переключатель установить в следующее положение: «Кол. преобразовании» - 9, «перемещение мм» - 9;

- Нажать кнопку «-» и через 2-3 сек. кнопку «стоп», а затем «работа» и «пуск». Происходит опускание поршня с грузом или без него в каналу камеры. В случае остановки привода и появлений на индикаторе «кол. преобразовании» цифры 9 дважды нажать кнопку «пуск»;

- Опускание поршня в камеру необходимо производить до момента контакта поршня, свидетельством этого является замедление скорости опускания поршня и изменение шума работы двигателя;

- После чего нажать кнопку «стоп». Материал прогреть в течении 10 минут;

- Нажать кнопки «работа» и «пуск», будет происходить опускание поршня в камеру под действием силы тяжести поршня с грузом, сопровождающееся выдавливанием материала;

- Когда заданная кольцевая отметка на штоке опустится до верхней плоскости плиты, нажать кнопку «стоп». Произойдет срез выдавливаемого материала, который в расчет не принимается;

- На блоке электроники переключатель установить в положение «кол. преобразований» - 1, а переключатель «перемещ. мм» в зависимости от ожидаемой скорости истечения материала (т. е., от значений температуры и груза);

- При высокой скорости истечения - 9;

- При средней - 5;

- При малой - 3;

- Нажать кнопки «работа» и «пуск»;

- После этого через 2-4 сек. произойдет срез материала, в результате чего произойдет срез образца А. Далее происходит выдавливание исследуемого образца В, его срез происходит автоматически в момент заданного перемещения;

- Занести в таблицу измерений время, высвеченное на индикаторе блока электроники «интервал, с», значение переключателя «перемещ. мм»;

- Полученные образцы А и Б сохранить для последующего их взвешивания;

- Смена груза. Нажать кнопку «-» и поднять поршень с грузами на высоту достаточную для большой подставки. Под держатель с грузами поставить большую подставку. Освободить цангу и поднять ходовой винт;

- Установить необходимый груз;

- Установить переключатели в положение 9-9. Нажать кнопку «-» и через 2-3 сек. кнопку «стоп», а затем кнопки «работа» и «пуск»;

- Опускание ходового винта с цангой будет происходить до автоматической остановки двигателя;

- Закрыть цангу и, нажав кнопку «-», приподнять поршень с грузом, нажать кнопку «стоп». Убрать большую подставку. Произвести опускание поршня с грузом до момента контакта с пластикатом;

- После нажатия кнопки «Стоп» происходит срез материала. Этот образец необходимо объединить с образцом А последующего измерения при взвешивании.

1.2 Сополимеры этилена с пропиленом

Сополимеры этилена с пропиленом получают в условиях, аналогичных условиям процесса производства полиэтилена низкого давления в присутствии металлоорганических катализаторов:

В зависимости от соотношения исходных мономеров сополимеры этилена с пропиленом могут быть твердыми и эластичными. Чем больше в исходной смеси пропилена, тем эластичнее получается сополимер.

Для производства твердых сополимеров применяют смеси с наибольшим содержанием пропилена (обычно 3-10%). Такие сополимеры имеют кристаллическую структуру и обладают ценными техническими свойствами. При более высоком содержании пропиленового компонента в сополимере (свыше 20%) значительно ухудшается механическая прочность получаемого материала.

При равном содержании обоих компонентов в исходной смеси (или при небольшом избытке пропилена) образуются аморфные каучуку подобные продукты, получившие название этиленпропиленовых каучуков, не уступающие по свойствам натуральному каучуку.

При совместной полимеризации пропилена с очень небольшим количеством этилена получается продукт с несколько пониженной степенью кристалличности и более низкой температурой хрупкости по сравнению с полимером пропилена. Это положительно сказывается на морозостойкости сополимера по сравнению с полипропиленом (при сохранении всех других показателей). При увеличении содержания пропилена молекулярная масса сополимеров уменьшается. В табл. 1, приведены показатели основных свойств сополимера (содержание пропилена менее 20%).

Таблица 1:

Наименование показателя	Сополимер
Молекулярная масса	930
Плотность, /	945
Степень кристалличности, %	58-75
Разрушающее напряжение:
при изгибе, /	170-200
при растяжении, /	220-300
Относительное удлинение при разрыве, %	600-900
Удельное объемное сопротивление,
Тангенс угла диэлектрических потерь при	0,002-0,0004
Диэлектрическая проницаемость при	2,2-2,3
Теплостойкость по методу НИИПП, -С	109-126
Морозостойкость, -С	-120

1.3 Исследуемый материал

В настоящей работе к исследованию реологических свойств, предложена композиция блок полимера пропилена с этиленом марки 02-МК.

Материал 02-МК представлен в виде гранул цилиндрической формы, белого цвета. 02-МК получен на основе добавок. Бален марки 02015, цифровое обозначение расшифровывается следующим образом:

- 0 - указывает, что процесс полимеризации протекает на металлоорганическом катализаторе при среднем давлении;

- 2 - вид материала блок полимер пропилена; три последующие цифры обозначают десятикратное значение показателя текучести расплава.

Обозначение композиции 02-МК состоит из первых двух цифр базовой марки (02015) и условного обозначения рецептуры композиции (МК), буквы обозначают:

- М - устойчивость к воздействию температуры окружающей среды в присутствии ионов меди;

- К - применение композиции в кабельной промышленности.

Виды добавок:

1) ирганокс 1010 (анокс 20);

2) стеарат кальция (ТУ 6.22.05800165-722-93);

3) двуокись титана пигментная (ГОСТ 9808-84).

Введение добавок позволяет увеличить устойчивость к воздействию повышенной температуры окружающей среды в присутствии ионов меди, повысить стойкость к термическому окислительному старению, улучшить антистатические и технологические свойства, повысить ударную прочность.

Технические требования предъявляемые к композиции блок сополимера пропилена с этиленом марки 02-МК ТУ 2211-001-36295287-98:

1) композиции изготавливаются в соответствии с требованиями настоящих технических условий и по утвержденной в установленном порядке технологической карте;

2) показатели качества композиции должны соответствовать требованиям, указанным в таблице;

3) композиция выпускается в виде гранул белого цвета, размер и форма гранул позволяет производить их переработку на серийном оборудовании экструдерах;

4) технология изготовления композиций исключает наличие в материале металлических и иных электропроводящих включений;

5) показатели качества композиции, определение которых не установлено настоящими техническими условиями, приведены в таблице.

Таблица 2:

Наименование показателя	Норма	Метод испытания
1	2	3
1. Разброс значений ПТР в пределах партии, %, не более		ГОСТ 26996-86
2. Массовая доля летучих, %, не более		ГОСТ 26996-86
3. Показатели текучести расплава, г/10 мин.		ГОСТ 26996-86
4. Предел текучести при растяжении, Мпа, не менее	24	ГОСТ26996-86
5. Относительное удлинение при разрыве, %, не менее	180	ГОСТ 26996-86
6. Температура размягчения по Вика, -С, не менее	140	ГОСТ 15088-83
7. Морозостойкость, С, не менее	-55	ТУ-2211-001-069-89096-93
8. Удельное объемное электрическое сопротивление при 20 -С, не менее	5 * 1015	ГОСТ 6433.2-71
9. при, н не более		ГОСТ 22372-77
10. при частоте , не более	2,5	ГОСТ 22372-77
11. при частоте пластины,/, не менее	35	ГОСТ 6433.3-71
12. Стойкость к старению при -С, час., не менее	1000	ГОСТ 26996-86
13. Стойкость к окислительному старению в присутствии ионов меди при 150 -С, час.	1000	ТУ 2211-001-36295787-98

1.4 Кабель КПБП, назначение, требования к нему

1) Кабель КПБП предназначен для электропитания электродвигателей, изготовленных для нужд народного хозяйства и для поставки на экспорт.

Максимальное рабочее напряжение переменного тока номинальной частоты 50 Гц должно быть:

- для кабелей с жилами сечением - 2500 В;

- другого сечения - 3300 В.

Пример записи условного обозначения кабеля марки КПБП с тремя жилами сечением строительной длины 1100 м при его заказе и в документации другого изделия.

Кабель КПБП 3Х16 1100 ТУ 16-505.129-82.

2) Технические требования:

Кабель должен соответствовать требованиям настоящих ТУ и изготавливаться по технической документации. Марка и размеры: токопроводящие жилы должны быть выполнены медными 1-го класса гибкости по ГОСТ 22483-77 одно проволочными, для сечения допускается семи проволочная жила.

Многопроволочные жилы:

- должны иметь продольную герметизацию (заполнение между проволоками);

- изоляция выполняется двухслойной из полиэтилена низкого давления (высокой плотности), слои должны отличаться между собой по цвету;

- поверх параллельно уложенных жил кабеля должна быть наложена подушка из лент нетканого полотна;

- затем - броня из стальной оцинкованной ленты толщиной не более 0,5 мм и номинальной шириной не более 20,0 мм.

Броня должна быть профилирована и иметь противозадирный профиль, не допускается расхождений и набега витков брони.

Материалы, применяемые для изготовления кабеля должны соответствовать:

Катанка медная:

ТУ 16.К71-003-87;

ТУ 1844-005-05774969-95;

ПЭНД - ТУ 16.К71-42-92;

ТУ Уз 48-003821-94;

ТУ 1844-002-10995863-98.

Нетканое полотно:

ТУ 412-758-89.

Броне лента:

ГОСТ 3559-75.

3) Требования к электрическим параметрам:

а) электрическое сопротивление токопроводящих жил постоянному току должно соответствовать ГОСТ 22483-77;

б) изолированные жилы после пребывания в воде в течении не менее 1-го часа при температуре - С должны выдержать в пределах 5 минут испытания номинальным напряжением 9 кВ переменного тока номинальной частотой 50 Гц.;

в) электрическое сопротивление изоляции, пересчитанное на 1 км длины кабеля и температуру 20-С, должно быть не менее 1200, Мом.

4) Требования к механическим параметрам:

а) раздавливающее усилие кабеля должно быть не менее 158 кН (1600 кгс);

б) изолированные жилы кабеля должны быть продольно герметичны при перепаде давления не более 0,1 Мпа на 1 м длины.

5) Требования по стойкости к внешнему фактору воздействия:

а) кабели должны быть устойчивы к воздействию температуры окружающей среды до +120 С;

б) кабели должны быть устойчивы к смене температуры от -60 С до +90 С.

6) Требования по надежности:

- средний срок эксплуатации кабеля при соблюдении требований к условиям хранения должен быть не менее 5 лет.

Требования предъявляемые к кабелю марки КППБПТ аналогичны КПБП. Пример условной записи кабеля марки КППБПТ с тремя жилами сечением, строительной длины 1100 м:

Кабель КППБПТ 3Х16 1100 ТТ НК - 01 - 98.

Изоляция выполняется двухслойной, 1 слой: композиция блок сополимера пропилена с этиленом стойкого к ионам меди, 2: композиция блок сополимера пропилена с этиленом.

1.5 Постановка задачи для создания программы

В большинстве случаев получение различных кабельных изделий из пластмасс осуществляется в процессе их вязкого течения, реология справедливо рассматривается в настоящее время как теоретический базис технологии переработки полимеров.

Целью данной программы является оценка реологических свойств термопластов, которая играет важную роль для выбора оптимальных режимов переработки, интенсификации технологических процессов и разработки более совершенных конструкций перерабатывающих машин.

Функции, выполняемые данной программой:

1. Обработка экспериментальных данных полученных на приборе ИИРТ-АМ:

а) определение начальной вязкости;

б) определение показателя аномалии вязкости n;

в) определение температурного коэффициента вязкости;

г) определение температурного коэффициента вязкости.

2. Построение графических зависимостей:

Данный программный продукт будет использоваться:

1. Преподавателями кафедры КТЭИ.

2. Инженерами «лаборатории пластмасс» на предприятии «Камкабель».

1.6 Операционные системы DOS, Windows

1.6.1 Версии DOS

Первая версия операционной системы для компьютера IBM PC - MS DOS 1.0 была создана фирмой Microsoft в 1981 г. В дальнейшем по мере совершенствования компьютеров IBM PC выпускались и новые версии DOS, учитывающие новые возможности компьютеров и предоставляющие дополнительные удобства пользователю.

В 1987 г., фирма Microsoft разработала версию 3.3 (3.30) операционной системы MS DOS. которая стала фактическим стандартом в последующие 3-4 года. Эта версия весьма компактна и обладает достаточным набором возможностей, так что на «стандартной IBM PC AT» и теперь ее эксплуатация вполне целесообразна. Но на более мощных компьютерах с несколькими мегабайтами оперативной памяти желательно использовать версии 5.0 или 6.0 операционной системы MS DOS. Эти версии имеют средства для эффективного использования оперативной памяти сверх 640 Кбайт, позволяют работать с логическими дисками, большими 32 Мбайт, переносить DOS и драйверы устройств в расширенную память, освобождая место в обычной памяти для прикладных программ, и т. д.

Версия 6.0 MS DOS включает средства сжатия информации на дисках (DoubleSpace), программы создания резервных копий, антивирусную программу и другие мелкие усовершенствования. Однако в этой версии программы сжатия информации не всегда работали корректно, что приводило к потерям данных у некоторых пользователей. Для устранения этих проблем и других ошибок фирма Microsoft выпустила версию MS DOS 6.20. Эта версия работает устойчивее, надежнее и быстрее, чем MS DOS 6.0 и включает ряд небольших усовершенствований. Однако судебное решение по поводу нарушения в MS DOS патентов фирмы Stack Electronics вынудило Microsoft выпустить сначала версию MS DOS 6.21, в которой была изъята нарушившая патент программа динамического сжатия дисков DoubleSpace, а затем MS DOS 6.22 с «подправленной» версией DoubleSpace, не нарушающей патент.

1.6.2 Windows 95

Объектно-ориентированный подход.

При создании Windows 95 фирма Microsoft в полной мере реализовала объектно-ориентированный подход. Поскольку именно он лег в основу новой операционной системы, вначале скажем несколько слов о том, что такое ориентация на объекты. Понятие «объектно-ориентированный» возникло в программировании сравнительно недавно. Когда вычислительная мощность машин была невысока, о создании объектно-ориентированных систем не могло быть и речи. Основой всего был программный код. Программисты записывали последовательности команд для выполнения тех или иных действий над данными, которые оформлялись в модули и процедуры. Для работы с каждым объектом создавалась своя процедура.

Объекты, их свойства и методы.

Постепенно с увеличением производительности вычислительных систем процедурный подход начал заменяться объектным. На первое место выдвинулся объект, а не код, который его обрабатывает. На уровне пользователя объектный подход выражается в том, что интерфейс представляет собой подобие реального мира, а работа с машиной сводится к действиям с привычными объектами. Так, папки можно открыть, убрать в портфель, документы - просмотреть, исправить, переложить с одного места на другое, выбросить в корзину, факс или письмо - отправить адресату и т. д. Понятие объекта оказалось настолько широким, что до сих пор не получило строгого определения.

Объект, как и в реальном мире, обладает различными свойствами. Программист или пользователь может изменять не все свойства объектов, а только некоторые из них. Можно изменить имя объекта, но нельзя изменить объем свободного места на диске, который также является его свойством. Свойства первого типа в языках программирования носят название read/write (для чтения и записи), а свойства второго - read only (только для чтения).

Метод - это способ воздействия на объект. Методы позволяют создавать и удалять объекты, а также изменять их свойства. Например, для того чтобы нарисовать на экране точку, линию или плоскую фигуру, составляются разные последовательности кодов или программы. Пользователь, однако, применяет для отображения этих объектов один метод Draw, который содержит коды для отображения всех объектов, с которыми он работает. За такое удобство приходится платить тем, что объектно-ориентированные системы могут работать только на достаточно мощных вычислительных установках.

Процедурный подход в ранних ОС.

До настоящего времени во всех операционных системах преобладал процедурный подход. Для того чтобы произвести в системе какое-либо действие, пользователь должен был вызвать соответствующую программу (процедуру) и передать ей определенные параметры, например, имя обрабатываемого файла. Программа выполняла над файлом указанные действия и заканчивала работу. При этом пользователь в первую очередь имел дело с задачей обработки документа, а затем уже с самим документом. В давние времена, когда ЭВМ не были персональными, пользователь описывал действия, которые должна была выполнить задача, на некоем странном языке, называемом языком управления заданиями (JCL-Job Control Language).

С появлением терминала язык управления заданиями упростился и постепенно превратился в командную строку, однако на первом месте все равно находилась процедура обработки документа, а сам документ играл вспомогательную роль.

Следующим этапом упрощения работы с машиной стал создание различного рода операционных оболочек (сначала текстовых), которые «спрятали» от пользователя командную строку DOS. Ввод последовательности символов, из которой состоит команда операционной системы, свелся к нажатию одной функциональной клавиши или щелчку мыши. Самой распространенной из таких «надстроек» над операционной системой стала оболочка Norton Commander.

Однако основным «инструментом» пользователя все еще оставалась клавиатура. Качественный переход произошел после того, как появились графические оболочки. Теперь пользователь в основном работает с устройством указания, таким как мышь, трекбол или планшет, а не с клавиатурой (разумеется, это не относится к работе внутри самих приложений, например, в текстовых редакторах). Ему не нужно помнить почти никаких команд операционной системы. Для того чтобы запустить приложение, достаточно щелкнуть мышью на его изображении или на «значке» (автор предпочитает называть его пиктограммой).

От процедурного подхода к объектно-ориентированному.

В начале 90-х гг., процедурный подход все еще преобладает, однако намечаются и некоторые признаки объектно-ориентированного. Например, уже в Windows 3+ можно поставить в соответствие конкретному документу приложение для его обработки. Тогда же появился метод объектного связывания и встраивания (OLE), позволяющий щелчком на изображении объекта неявно запустить приложение, которое его обрабатывает, а после окончания обработки вернуться в предыдущее приложение.

С OLE тесно связан так называемый метод редактирования документов «на месте» (in-place). Если в документ встроен объект, который должен обрабатываться конкретным приложением, то при щелчке на этом объекте нужное приложение неявным образом запускается, причем в рабочем поле не изменяется ничего, кроме панелей инструментов. Например, если в тексте, который обрабатывается в редакторе Microsoft Word, есть таблица, созданная в редакторе Microsoft Excel, то при щелчке на ней произойдет замена панелей инструментов Excel. Пользователь может обрабатывать документ совсем другим приложением, даже не подозревая об этом.

Еще один механизм, который упростил работу и приблизил эру объектно-ориентированного подхода, называется «Drag & Drop», что в буквальном переводе означает «перетащить и оставить». Работая этим методом, вы щелкаете кнопкой мыши (как правило, левой) на изображении объекта, перемещаете его по экрану при нажатой кнопке и отпускаете кнопку, когда указатель окажется в нужном месте экрана. Таким образом, процедуры копирования, перемещения и удаления стали объектно-ориентированными.

Что делал пользователь, когда ему нужно было удалить файлы в Операционной системе MS-DOS? Он запускал процедуру удаления файлов, передавая их имена в качестве параметров: del FILEI.TXT FILE2TXT.

Это действие ничем не напоминает реальный мир, в котором вы просто выбрасываете ненужные бумаги в мусорную корзину. На первом месте для нас стоит объект (бумага), над которым выполняется процедуры (переноса в мусорную корзину), R операционных оболочках, которые работают под управлением Windows 3.1, такое действие уже реализовано как объектно-ориентированное - с помощью механизма «Draw & Drop». Например, в оболочке Norton Desktop можно схватить мышью файл и перенести его на изображение мусорной корзины. Этого достаточно для удаления файла. Так работа на персональном компьютере все больше напоминает манипуляции с объектами в реальном мире.

1.7 Пользовательский интерфейс

1.7.1 Разработка пользовательского интерфейса

Интерфейс - это внешняя оболочка приложения вместе с программами управления доступом и другими скрытыми от пользователя механизмами управления, дающая возможность работать с документами, данными и другой информацией, хранящейся в компьютере или за его пределами. Главная цель любого приложения - обеспечить максимальное удобство и эффективность работы с информацией: документами, базами данных, графикой или изображениями. Поэтому интерфейс является, пожалуй, самой важной частью любого приложения.

Хорошо разработанный интерфейс гарантирует удобство работы с приложением и, в конечном итоге, его коммерческий успех. В данной главе описаны виды интерфейсов и процесс создания интерфейса со всеми его основными Элементами управления: меню, контекстным меню, панелями инструментов, строкой состояния.

Проектирование интерфейса - процесс циклический. На этом этапе разработки приложения желательно чаще общаться с пользователями и заказчиками приложения для выработки наиболее приемлемых по эффективности, удобству и внешнему виду интерфейсных решений.

Выбор того или иного типа интерфейса зависит от сложности разрабатываемого приложения, поскольку каждый из них имеет некоторые недостатки и ограничения и предназначен для решения определенных задач. При этом необходимо ответить на ряд вопросов: какое количество типов документов обрабатывается в приложении, имеют ли данные древовидную иерархию, требуется ли панель инструментов, какое количество документов обрабатывается за некоторый интервал времени (например, за день) и т. д. Только после этого можно выбирать конкретный тип интерфейса.

Рассмотрим возможные типы интерфейсов и их характерные особенности, влияющие на выбор интерфейсного решения приложения.

1.7.2 Общие советы по разработке интерфейса

При разработке интерфейса необходимо руководствоваться следующими принципами.

Стандартизация. Рекомендуется использовать стандартные, проверенные многими программистами и пользователями интерфейсные решения. Для Visual Basik это, разумеется, решения Microsoft. Причем в качестве стандарта (образца для "подражания") может служить любое из приложений - Word, Excel или другие приложения Microsoft. Под решениями подразумеваются дизайн форм, распределение элементов управления в формах, их взаимное расположение, значки на кнопках управления, названия команд меню.

Удобство и простота работы. Интерфейс должен быть интуитивно понятным. Желательно, чтобы все действия легко запоминались и не требовали утомительных процедур: выполнения дополнительных команд, лишних нажатий на кнопки, вызова промежуточных диалоговых окон.

Внешний дизайн. Нельзя, чтобы интерфейс утомлял зрение. Он должен быть рассчитан на длительную работу пользователя с приложением в течение дня. Не перегруженность форм. Формы должны быть оптимально загружены элементами управления. При необходимости можно использовать вкладки или дополнительные страницы форм.

Группировка. Элементы управления в форме необходимо группировать по смыслу, используя элементы группировки: рамки, фреймы.

Разреженность объектов форм. Элементы управления следует располагать на некотором расстоянии, а не лепить друг на друга; для выделения элементов управления можно организовать пустые пространства в форме. Здесь перечислены основные принципы, которые следует учитывать при проектировании интерфейса приложения, но они не являются догмой. Со временем в процессе работы с пользователями и накоплением практического опыта будут вырабатываться и свои оптимальные принципы построения интерфейса.

1.7.3 Типы интерфейсов

В настоящее время для приложений, разрабатываемых в среде Windows при помощи Visual Basik 6, используется три типа интерфейса: документный SDI (Single - Document Interface), многодокументный МDI (Multiple-Document Interface) и интерфейс типа проводник (Ехрlorer).

Документный интерфейс - это тип интерфейса, в котором предоставляется возможность работы только с одним документом в одном окне. Примером может служить редактор Microsoft WordPad. Для работы с несколькими документами в таком документе необходимо неоднократно запускать приложение.

Для каждого типа данных и документов требуется своя форма и, соответственно, свое приложение с интерфейсом типа SDI. В принципе, это тоже один из возможных вариантов, но он подходит только для работы с небольшим количеством форм документов.

При загрузке большого количества SDI - приложений начинает переполняться оперативная память компьютера, и приложения работают очень медленно.

Каждый раз при запуске SDI- приложения, в память загружаются одни и те же данные (меню, панель и элементы управления), выполняющие одинаковые действия, что приводит к неэффективной и медленной работе запускаемых приложений.

Однако полностью отказываться от интерфейса типа SDI не стоит, поскольку он вполне годиться для работы с одним или двумя документами (например, для копирования из одного документа в другой). Есть и положительные стороны приложений такого типа интерфейса - они занимают меньше места на диске и в оперативной памяти, да и на их разработку уходит гораздо меньше времени, что также немаловажно.

Интерфейс типа MDI дает возможность работать в одном приложении с любым количеством открытых окон.

SDI - интерфейс.

Интерфейс SDI показан на рисунке 1. Он состоит из следующих элементов:

- Главного меню;

- Панели инструментов с элементами управления;

- Окна приложения для размещения элементов управления данными;

- Строки состояния.

Этот тип интерфейса подходит для приложений, созданных для работы с документом одного типа с небольшим количеством полей (иначе форма перегружается и интерфейс становится сложным и неудобным).

MDI-интерфейс.

Главная особенность MDI заключается в том, что для этого типа интерфейса можно многократно открывать форму одного вида документа для нескольких разных по содержанию документов.

Рисунок 1. - Пример интерфейса типа SDI:

Примером интерфейса типа MDI может служить программа Microsoft Word (рис. 2.).

Рисунок 2. - Пример интерфейса типа MDI:

Для интерфейса такого типа характерно наличие одного главного окна (MDI-окно), которое обычно именуется родительским окном, и необходимого для работы количества подчиненных (вложенных) окон, называемых дочерними. Количество открытых, дочерних окон ограничено лишь возможностями компьютера.

Подчеркнем, что родительское окно для MDI-интерфейса может быть только одно, при этом оно является контейнером для всех дочерних окон. Это означает, что при минимизации родительского окна вместе с ним минимизируются и все дочерние окна.

В свою очередь, дочерние окна могут находиться только внутри родительского, то есть при раскрытии на весь экран дочерние окна раскрываются полностью только в границах родительского окна и не могут быть перемещены за эти границы.

В состав интерфейса MDI входят следующие элементы:

- Главное меню;

- Панель инструментов с элементами управления;

- Главное окно приложения (МDI-окно);

- Дочерние окна;

- Элементы управления для работы с данными, расположенные в дочерних окнах;

- Строка состояния.

1.7.4 Функциональные задачи, которые решают программно-технические средства при конструировании интерфейса

При создании сложных АСУ велико значение разработки программного обеспечения, т. к., именно программные средства создают интеллект компьютера, решающий сложные научные задачи, управляющий сложнейшими технологическими процессами. В настоящее время при создании подобных систем значительно возрастает роль человеческого фактора, а следовательно и, эргономического обеспечения системы. Основной задачей эргономического обеспечения является оптимизация взаимодействия между человеком и машиной не только в период эксплуатации, но и при изготовлении, и при утилизации технических компонентов. Итак, при систематизации подхода проектирования интерфейса пользователя, можно привести некоторые функциональные основные задачи и принципы построения, которые должен решать современный язык программирования Принцип минимального рабочего усилия, имеющий два аспекта:

- минимизация затрат ресурсов со стороны разработчика ПО, что достигается путем создания определенной методики и технологии создания, свойственной обычным производственным процессам;

- минимизация затрат ресурсов со стороны пользователя, т. е., ЧО должен выполнять только ту работу, которая необходима и не может быть выполнена системой, не должно быть повторений уже сделанной работы и т. д.

Задача максимального взаимопонимания. Т. е., не должен заниматься, например, поиском информации, или выдаваемая на экран информация не должна требовать перекодировки или дополнительной интерпретации пользователем.

Пользователь должен запоминать как можно меньшее количество информации, так как это снижает свойство ЧО принимать оперативные решения.

Принцип максимальной концентрации пользователя на решаемой задачи и локализация сообщений об ошибках.

1.7.5 Компоненты интерфейса

На практическом уровне, интерфейс это набор стандартных приемов взаимодействия с техникой. На теоретическом уровне интерфейс имеет три основных компоненты:

- Способ общения машины с человеком-оператором.

- Способ общения человека-оператора с машиной.

- Способ пользовательского представления интерфейса.

МАШИНА К ПОЛЬЗОВАТЕЛЮ:

Способ общения машины с пользователем (язык представления) определяется машинным приложением (прикладной программной системой). Приложение управляет доступом к информации, обработкой информации, представлением информации в виде понятном для пользователя.

ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ К МАШИНЕ:

Пользователь должен распознать информацию, которую представляет компьютер, понять (проанализировать) ее, и переходить к ответу. Ответ реализуется через интерактивную технологию, элементами которой могут быть такие действия как выбор объекта при помощи клавиши или мыши. Все это составляет вторую часть интерфейса, а именно язык действий.

КАК ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ ДУМАЕТ:

Пользователи могут иметь представление о машинном интерфейсе, что он делает и как им работать. Некоторые из этих представлений формируются у пользователей в результате опыта работы другими машинами, такими как печатающее устройство, калькулятор, видеоигры, а также компьютерная система. Хороший пользовательский интерфейс использует этот опыт. Более развитые представления формируются от опыта работы пользователей с самим интерфейсом. Интерфейс помогает пользователям развивать представления, которые могут в дальнейшем использоваться при работе с другими прикладными интерфейсами.

1.7.6 Согласованный интерфейс

Ключ для создания эффективного интерфейса заключается в быстром, насколько это возможно, развитии у операторов простой концептуальной модели интерфейса. Общий Пользовательский Доступ осуществляет это через согласованность. Концепция согласованности состоит в том, что при работе с компьютером у пользователя формируется система ожидания одинаковых реакций на одинаковые действия, что постоянно подкрепляет пользовательскую модель интерфейса. Согласованность, обеспечивая диалог между компьютером и человеком-оператором, может снизить количество времени, требуемого пользователем как для того, чтобы изучить интерфейс, так и для того чтобы использовать его для выполнения работы.

Согласованность является свойством интерфейса по усилению пользовательских представлений. Другой составляющей интерфейса является свойство его конкретности и наглядности. Это осуществляется применением плана панели, использованием цветов и другой выразительной техники. Идеи и концепции затем обретают физическое выражение на экране, с которым непосредственно общается пользователь.

СОГЛАСОВАННОСТЬ - ТРИ РАЗМЕРНОСТИ:

Говорить что интерфейс согласован - это все равно что говорить, что что-то есть больше чего-то. Мы вынуждены спросить: "Больше чем что?". Когда мы говорим, что интерфейс согласован, мы вынуждены спросить: "Согласован с чем?". Необходимо упомянуть некоторую размерность.

Интерфейс может быть согласован с тремя широкими категориями или размерностями: физической, синтаксической и семантической.

- Физическая согласованность относится к аппаратному обеспечению: схемы клавиатуры, расположения клавиш, использованию мыши. Например, будет иметь место физическая согласованность для клавиши F3, если она всегда находиться в одном и том же месте независимо от использования системы. Аналогично, будет физически согласованным выбор кнопки на мышке, если она всегда будет располагаться под указательным пальцем;

- Синтаксическая согласованность относится к последовательности и порядку появления элементов на экране (язык представлений) и последовательности запросов действий требований (язык действий). Например: будет иметь место синтаксическая согласованность, если всегда размещать заголовок панели в центре и на верху панели;

- Семантическая согласованность относится к значению элементов, которые составляют интерфейс. Например, что означает "Выход"? Где пользователи делают "Выход" и что затем происходит?

МЕЖСИСТЕМНАЯ СОГЛАСОВАННОСТЬ:

Общий Пользовательский Доступ содержит определения всех элементов и интерактивной технологии. Но эти определения могут быть выполнены по-разному из-за технических возможностей специфических систем. Итак, общий интерфейс не может быть идентичным для всех систем.

Согласованность составных систем является балансом между согласованностью физической, синтаксической, семантической и стремлением получить преимущества оптимальных возможностей системы.

ПРЕИМУЩЕСТВА СОГЛАСОВАННОГО ИНТЕРФЕЙСА ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ:

Согласованный интерфейс приносит пользователям и разработчикам экономию времени и средств. Пользователи выигрывают от того, если им понадобится меньше времени, чтобы научиться использовать приложения, а затем при функционировании понадобится меньше времени для выполнения работы. Дополнительные выгоды для пользователя будут отражены в их отношении к приложениям.

Согласованный интерфейс сокращает уровень ошибок пользователя, повышает чувство удовлетворенности от выполнения задачи и способствует тому, чтобы пользователь чувствовал себя более комфортно с системой.

Согласованный пользовательский интерфейс приносит выгоды и разработчикам приложений, позволяя выделить общие блоки элементов для интерфейса через стандартизацию элементов интерфейса и интерактивной технологии. Эти строительные блоки могут позволить программистам создавать и изменять приложения более просто и быстро. Например, из-за того, что одна и также панель может быть использована во многих системах, разработчики приложений могут использовать одни и те же панели в различных проектах.

Хотя пользовательский интерфейс устанавливает правила для элементов интерфейса и интерактивной технологии, он допускает довольно высокую степень гибкости. Например, для интерфейса определены пять типов панелей, но допускается, что могут быть использованы панели специфического применения. Общий Пользовательский Доступ рекомендует использование определенных панелей но, если это невозможно, то следует использовать специфические элементы определенных панелей.

1.8 Программно-технические средства: реализация и создание пользовательского интерфейса

MS-Windows предоставляет пользователям оболочку графического интерфейса (GUI), которая обеспечивает стандартную среду пользователя и программиста. (GUI) предлагает более сложное и дружелюбное окружение пользователя, чем командно-управляемый интерфейс DOS. Работа в Windows основана на интуитивно понятных принципах. Вам легко переключиться с задачи на задачу и осуществлять обмен информацией между ними. Однако разработчики приложений традиционно сталкиваются с трудностями программирования, поскольку организация среды Windows является чрезвычайно сложной. Общеизвестными программно-техническими средствами являются Delphi, Си, Visual Barsik. Рассмотрим ниже их достоинства и недостатки.

Название Си++ - изобретение лета 1983-его. Более ранние версии языка использовались начиная с 1980-ого и были известны как "Cи с Классами". Первоначально язык был придуман потому, что автор хотел написать событийно управляемые модели для чего был бы идеален Simula67, если не принимать во внимание эффективность. "Cи с Классами" использовался для крупных проектов моделирования, в которых строго тестировались возможности написания программ, требующих (только) минимального пространства памяти и времени на выполнение. В "Cи с Классами" не хватало перегрузки операций, ссылок, виртуальных функций и многих деталей. Си++ был впервые введен за пределами исследовательской группы автора в июле 1983-го. Однако тогда многие особенности Си++ были еще не придуманы.

Си++ - это универсальный язык программирования, задуманный так, чтобы сделать программирование более приятным для серьезного программиста. Помимо возможностей, которые дает Cи, Си++ предоставляет гибкие и эффективные средства определения новых типов. Используя определения новых типов, точно отвечающих концепциям приложения, программист может разделять разрабатываемую программу на легко поддающиеся контролю части. Такой метод построения программ часто называют абстракцией данных. Информация о типах содержится в некоторых объектах типов, определенных пользователем. Такие объекты просты и надежны в использовании в тех ситуациях, когда их тип нельзя установить на стадии компиляции. Программирование с применением таких объектов часто называют объектно-ориентированным. При правильном использовании этот метод дает более короткие, проще понимаемые и легче контролируемые программы.

В качестве базового языка для Си++ был выбран Cи, потому что он:

- многоцелевой, лаконичный и относительно низкого уровня;

- отвечает большинству задач системного программирования;

- идет везде и на всем;

- пригоден в среде программирования UNIX.

Одним из первоначальных предназначений Cи было применение его вместо программирования на ассемблере в самых насущных задачах системного программирования. Когда проектировался Си++, были приняты меры, чтобы не ставить под угрозу успехи в этой области. Различие между Cи и Си++ состоит в первую очередь в степени внимания, уделяемого типам и структурам. Cи выразителен и снисходителен. Си++ еще более выразителен, но чтобы достичь этой выразительности, программист должен уделить больше внимания типам объектов. Когда известны типы объектов, компилятор может правильно обрабатывать выражения, тогда как в противном случае программисту пришлось бы задавать действия с мучительными подробностями. Знание типов объектов также позволяет компилятору обнаруживать ошибки, которые в противном случае остались бы до тестирования. Заметьте, что использование системы типов для того, чтобы получить проверку параметров функций, защитить данные от случайного искажения, задать новые операции и т. д., само по себе не увеличивает расходов по времени выполнения и памяти.

Существенным критерием при разработке языка была простота. Там, где возникал выбор между упрощением руководства по языку и другой документации и упрощением компилятора, выбиралось первое. Огромное значение также предавалось совместимости с Cи, это помешало удалить синтаксис Cи.

В Си++ нет типов данных высокого уровня и нет первичных операций высокого уровня. В нем нет, например, матричного типа с операцией обращения или типа строка с операцией конкатенации. Если пользователю понадобятся подобные типы, их можно определить в самом языке. По сути дела, основное, чем занимается программирование на Си++ - это определение универсальных и специально-прикладных типов. Хорошо разработанный тип, определяемый пользователем, отличается от встроенного типа только способом определения, но не способом использования.

Исключались те черты, которые могли бы повлечь дополнительные расходы памяти или времени выполнения. Например, мысли о том, чтобы сделать необходимым хранение в каждом объекте ”хозяйственной” информации, были отвергнуты. Если пользователь описывает структуру, состоящую из двух 16-битовых величин, то структура поместится в 32-битовый регистр.

Си++ проектировался для использования в довольно традиционной среде компиляции и выполнения, среде программирования на Cи в системе UNIX. Средства обработки особых ситуаций и параллельного программирования, требующие нетривиальной загрузки и поддержки в процессе выполнения, не были включены в Си++. Вследствие этого реализация Си++ очень легко переносима. Однако есть полные основания использовать Си++ в среде, где имеется гораздо более существенная поддержка. Такие средства, как динамическая загрузка, пошаговая трансляция и база данных определений типов могут с пользой применяться без воздействия на язык.

Delphi - язык и среда программирования, относящаяся к классу RAD - (Rapid Application Development «Средство быстрой разработки приложений») средств CASE - технологии. Delphi сделала разработку мощных приложений Windows быстрым процессом, доставляющим вам удовольствие. Приложения Windows, для создания которых требовалось большое количество человеческих усилий например в С++, теперь могут быть написаны одним человеком, использующим Delphi.

Delphi обладает широким набором возможностей, начиная от проектировщика форм и кончая поддержкой всех форматов популярных баз данных. Среда устраняет необходимость программировать такие компоненты Windows общего назначения, как метки, пиктограммы и даже диалоговые панели. Работая в Windows, вы неоднократно видели одинаковые «объекты» во многих разнообразных приложениях. Диалоговые панели (например Choose File и Save File) являются примерами многократно используемых компонентов, встроенных непосредственно в Delphi, который позволяет приспособить эти компоненты к имеющийся задаче, чтобы они работали именно так, как требуется создаваемому приложению. Также здесь имеются предварительно определенные визуальные и не визуальные объекты, включая кнопки, объекты с данными, меню и уже построенные диалоговые панели. С помощью этих объектов можно, например, обеспечить ввод данных просто несколькими нажатиями кнопок мыши, не прибегая к программированию. Та часть, которая непосредственно связана с программированием интерфейса пользователя системой получила название визуальное программирование.

...