Применение персональных компьютеров в металлургии и литейном производстве: Методические указания к практическим занятиям, курсовым, дипломным работам и НИРС

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ЗАОЧНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра металлургии и литейного производства

ПРИМЕНЕНИЕ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ В МЕТАЛЛУРГИИ И ЛИТЕЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ Методические указания к практическим занятиям, курсовым и дипломным работам и НИРС Факультет – Технологии веществ и материалов Специальность: 110400 – литейное производство черных и цветных металлов Направление: 550500 – металлургия

Санкт-Петербург 1998

–2–

Утверждено редакционно-издательским советом института УДК 519.2,681.3 Применение персональных компьютеров в металлургии и литейном производстве: методические указания к практическим занятиям, курсовым, дипломным работам и НИРС, -СПб. :СЗПИ, 1998- 24 с. Описана методика решения ряда типовых задач с помощью персональных компьютеров: обработки экспериментальных данных, моделирования, оптимизации металлургических (литейных) систем и процессов, а также – выполнения технико-экономических расчетов. Рассмотрено на заседании кафедры металлургии и литейного производства 10 ноября 1997 года, одобрено методической комиссией факультета технологии веществ и материалов 12 ноября 1997 года. Рецензенты: кафедра металлургии и литейного производства СЗПИ (зав. кафедрой А.А. Яценко, канд. техн. наук, доц.), Хлямков Н.А., зам. нач. на ОТК А.О."Ижорские заводы", канд. техн. наук Составители: В.В. Дембовский, канд. техн. наук, проф. Ю.Н. Зинин, канд. техн. наук, доц. М.А. Иоффе, д-р техн. наук, проф. В.Т. Сенченко, канд. техн. наук, доц.

 В.В. Дембовский, 1998.

–3–

ВВЕДЕНИЕ Современный персональный компьютер стал мощным инструментом обработки различной информации при научных исследованиях, изучении, совершенствовании и автоматизации технологических процессов различного назначения, поиске оптимальных решений инженерных задач, выполнении трудоемких инженерно-технических расчетов, в частности, – с учетом специфики металлургического и литейного производств. Настоящая работа написана с целью содействия студенту в практическом применении персональных компьютеров в учебном процессе и НИРС с использованием программного обеспечения, разработанного на кафедре металлургии и литейного производства (МиЛП) СЗПИ. Она может быть использована как в условиях очно-заочного обучения, так и при дистанционном обучении. Применяя персональные компьютеры в учебных классах института, на иногородних учебно-консультационных и опорных пунктах, в производственных или домашних условиях, студент на протяжении нескольких лет учебы в институте неуклонно приобщается к широкому кругу пользователей современными средствами вычислительной техники. В результате персональный компьютер становится привычным орудием труда инженерно-технического работника. Владение персональным компьютером уже стало мерилом профессионального уровня подготовки инженера. Поэтому студент, каждый раз обращаясь к персональному компьютеру и решив очередную задачу, незаметно для себя систематически повышает свой уровень компьютерного мастерства с тем, чтобы после окончания института занять достойное место среди инженеровпроизводственников или научных работников России.

1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРАХ Свыше 90% Мирового парка персональной вычислительной техники, в настоящее время принадлежит IBM-совместимым компьютерам. Именно для таких компьютеров разработано обширное программное обеспечение в виде текстовых и табличных процессоров, систем управления базами данных (СУБД) и проч. Это программное обеспечение относится к числу типового и предназначено для решения таких прикладных задач, как работа с документами (текстовые процессоры, или редакторы текстов), выполнение любых: инженерных, экономических, бухгалтерских и других расчетов в табличной форме с возможностью автоматического отображения результатов счета в графической форме (табличные процессоры, или электронные таблицы), хранение информации, упорядоченной по тем или иным признакам в форме двумерных таблиц, дающее возможность оперативного поиска информация, получения справок, составления отчетов (СУБД). Состав подобного программного обеспечения

–4– стремительно расширяется, поддерживая появление все более совершенных моделей персональных компьютеров. В учебных заведениях, промышленности, научных учреждениях в настоящее время можно встретить персональные компьютеры, важнейшие характеристики которых представлены в табл. 1. Технические характеристики современных IBM-совместимых персональных компьютеров Таблица 1 Модель Емкость оперативной Емкость винчесте- Тактовая частота, памяти, Мбайт ра, Мбайт МГц 286 0,64 ... 1,0 20 ... 40 8 . . . 20 386 1,0 ... 8,0 40 ... 240 20 ... 40 486 4,0 ...16,0 420 ...650 33 ... 133 Pentium 16,0 ... 64,0 до 4,2 Гбайта до 230 Внутреннее автоматическое управление процессом работы персонального компьютера осуществляется операционной системой. Последней на сегодня разработкой операционных систем автономного действия является MS DOS версии 6.22. Система предназначена для выполнения системных команд, вводимых пользователем [1,2]. Для облегчения работы пользователя разработана оболочка (т.е. «надстройка») операционной системы под названием Norton Commander современных версий 4.0 и 5.0. Этот программный продукт согласно обычной редакции стартового файла начальной загрузки autoexec.bat, загружается автоматически, отображает на экране в виде двухканальной таблицы содержимое любых двух дисковых накопителей информации, дает возможность простой реализации ряда типовых функций (табл. 2). Типовые функции системы Norton Commander Таблица 2. Операция

Функциональная клавиша

1. Вызов «подсказок» (Нelp) 2. Вызов меню пользователя (Menu) 3. Вызов файла для просмотра (View) 4. Вызов файла для редактирования (Edit) 5. Копирование Файла на другой носитель или вывод на печать1 (Copy) 6. Переименование (Rename) или перемещение (MOVE) 2 Файла

[F1] [F2] [F3] [F4] [F5]

1

[F6]

Для вывода файла на печать необходимо включить принтер, установить бумагу, нажать на клавишу [F5], на экране монитора в строке запроса ввести символы PRN и нажать на клавишу ввода [Enter];

–5– Операция

Функциональная клавиша

7. Создание директория (MkDir) 8. Уничтожение файла (Delete) 9. Запрос и установка режимов экрана (PullDn) 10. Выход непосредственно в среду операционной системы (Quit)

[F7] [F8] [F9] [F10]

Как правило, перечисленные операции совершаются в диалоговом режиме, т.е. после нажатия на соответствующую функциональную клавишу на экране монитора высвечивается тот или иной вопрос, требующий ввода ответа или подтверждения от пользователя. Если требуется совершить операцию, не входящую в перечень типовых функций (табл. 2), то на второй снизу строке экрана (командная строка) требуется ввод системной команды [1,2]. Наиболее часто такими командами являются команды установки времени (команда TIME) или даты (команда DATE) по внутренним часам компьютера. В связи с совершенствованием схемно-технических решений и выпуском новых моделей персональных компьютеров появились также новые средства управления ими при решении задач пользователя. Одним из таких средств явилась графическая многооконная и многозадачная среда Windows последовательно возрастающих версий. Младшие версии 3.01...3.11, подобно среде Norton Commander, также являются надстройками над операционной системой [1,2]. Однако, в отличие от последней, система Windows позволяет манипулировать не только файлами, ранее написанными в расчете на управление со стороны MS DOS, но – управлять программными продуктами, специально написанными под эту систему. Загрузка этих версий осуществляется вводом в командной строке WIN. Современная система – Windows 95 отличается от предшествующих версий тем, что она сама является операционной системой (строго говоря, специальная версия операционной системы в виде MS DOS 7.0 встроена в Windows 95)[3] и являются его ядром. Загрузка Windows 95 после включения компьютера осуществляется автоматически.

2

Для перемещения файла на новое место того же носителя или на другой носитель требуется предварительно погасить неактивную панель на экране вводом аккорда [Ctrl]/[F1] или [Ctrl]/[F2]

–6–

2. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ ДЛЯ ЗАДАЧ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 110400 Основные сведения о программах, имеющихся на кафедре МиЛП представлены в табл. 3 Программное обеспечение учебного процесса и НИРС кафедры МиЛП Таблица 3. Тематика

Имя программы

Методические особенности

1. Технологические измерения и приборы в металлургии 1. Первичная обработка STAT01.bas Расчет смещенных и несмещенных оцерезультатов измерений нок дисперсий, среднего квадратичного отклонения, выявление характера распределения погрешностей измерения 2. Определение яркостной ТЕМР1.bas По введенным значениям действительи радиационной темпераной температуры и степени черноты истур следуемого тела рассчитываются яркостная и радиационная температуры 3. Определение действиТЕМР2.bas По введенным значениям яркостной и тельной температуры и радиационной температур рассчитывастепени черноты исслеются действительная температура тела и дуемого тела по результаего степень черноты там измерений температуры двумя пирометрами 2. Основы научных исследований 1. Выбор оптимальной Р7А.bas Студент последовательно задает разаппроксимирующей личные формулы аппроксимации, оцефункции из 16 видов вознивает погрешность и останавливается можных зависимостей на выборе по минимуму погрешности 2. Аппроксимация экспеР7В.bas Студент использует программу в любом риментальных данных из двух вариантов: полиномом возрастающей а) задает степень полинома и получает степени допускаемую при этом ошибку; б) задает предельно допускаемую ошибку и получает требуемую степень аппроксимирующего полинома 3. Линейный регрессионР9.bas Из экспериментальных данных студент ный анализ данных паснаходит математическую модель иссле-

–7– Тематика

Имя программы

сивного эксперимента

4. Обработка и анализ результатов полного (дробного) факторного эксперимента 1-го порядка

Р6.bas

5. Обработка и анализ результатов полного (дробного) факторного эксперимента 2-го порядка

Р65.bas

Методические особенности

дуемого объекта, принимает значение доверительной вероятности, вводит оценки критериев Стьюдента, Фишера и получает заключение о значимости отдельных коэффициентов и адекватности модели в целом. Компьютер вычисляет также коэффициент корреляции и производит оценку его значимости Введя по запросу компьютера результаты опытов согласно принятой матрице плана эксперимента, значения доверительной вероятности, а также оценок критериев Кохрена, Стьюдента и Фишера, студент получает заключение об однородности построчных дисперсий, воспроизводимости результатов опытов, значимые коэффициенты математической модели исследуемого объекта и вывод об адекватности либо неадекватности полученной модели Используется при неадекватности математической модели по п.4. Вводят данные дополнительных опытов в центре плана и "звездных" точках. Получают коэффициенты модели второго порядка с оценкой их значимости и адекватности модели в целом Поиск максимума (минимума) одномерной аппроксимирующей функции в интервале неопределенности

6. Оптимизация данных GS.bas однофакторного эксперимента по методу золотого сечения 7. Оптимизация данных P03.bas Поиск максимума (минимума) многомногофакторного экспемерной аппроксимирующей функции римента методом дефорв области неопределенности мируемого симплекса (Нелдера-Мида) 8. Дисперсионный анализ DIS_AN.bas Установление влияния фактора на отэкспериментальных данклик объекта или – отсутствия такого ных влияния 3. Тепломассообмен и теплотехника P28.bas Студент вводит состав твердого, жид1. Численное моделировакого или газообразного топлива и усние процесса горения то-

–8– Тематика

плива

Имя программы

Методические особенности

ловия его сжигания: коэффициент избытка воздуха, температуру воздуха и содержание в воздухе кислорода. По этим данным определяются теоретическое и практическое значения расхода воздуха; выхода продуктов сгорания топлива, состав последних и теоретическая температура горения. Учитываются температурные зависимости теплоемкостей компонентов. 2. Численное моделироP42.bas Пакет задач в шести вариантах: для пливание процесса нагрева ты и цилиндра, нагреваемых при краетел вых условиях 1-го, 2-го или 3-го рода. Вводятся размеры тел, характеристики теплофизических свойств и параметры краевых условий. На выходе выявляется температура любой точки во времени с построением графика темпа нагрева 4. Моделирование и оптимизация технологических систем и процессов 1.Структурно-параметриР50.bas Вводят параметры экспериментальной ческая идентификация кривой разгона системы. Получают косистемы методом площаэффициенты математической модели дей системы. 2. Идентификация систеР51.bas Вводят статистические данные о входе и мы методами статистичевыходе исследуемой системы. Получаской динамики ют вид и параметры передаточной функции исследуемой системы, рассчитанной с применением корреляционных функций и уравнения Винера-Хопфа 3. Численное моделироР40.bas Пакет из шести задач, соответствующих вание процессов формиформе поперечного сечения (сляб или рования непрерывно-лизаготовка круглого сечения) и виду затых заготовок твердевающего вещества: металл, сплав с узким диапазоном температур затвердевания и сплав с широким интервалом тех же температур. Исследуется динамика температурного и фазового полей в зависимости от условий литья. 4. Численное моделироР5.for Относится к разработке нового профиля вание процесса формистальных непрерывно-литых слитков рования стального непрерывно-литого слитка

–9– Тематика

восьмигранного поперечного сечения 5. Численное моделирование процесса формирования сортового стального непрерывно-литого слитка при различной структуре зоны вторичного охлаждения 6. Численное моделирование температурных и фазовых полей крупногабаритных стальных слябов, отливаемых непрерывным способом 7. Численное моделирование процесса формирования горизонтального стального слитка

Имя программы

Методические особенности

Р4.for

Исследуется влияние структуры зоны вторичного охлаждения слитка на значение перепадов температур в корочке затвердевшей стали при движении слитка

Р45.for

Исследуется влияние неравномерности условий охлаждения и скорости литья на температуру корочки затвердевшей стали, глубину лунки и смещение теплового центра

РGS3.for

Относится к разработке новой технологии стального литья. Исследуются влияние условий разливки стали на динамику температурных полей, расположения двухфазной зоны, время снятия перегрева стали над точкой ликвидуса и общую продолжительность процесса затвердевания стали Исследуется влияние теплофизических факторов на темп затвердевания расплава, изменение температурного поля формы во времени Оптимизация использования ограниченных ресурсов, загрузки оборудования выполнением партии заказов и расчета плавильной шихты минимальной стоимости

8. Численное моделирование процесса затвердевания расплава в форме

P12.bas

9. Общая задача линейного программирования с вводом исходных данных средствами клавиатуры в диалоге "человеккомпьютер" 10. To же – с вводом исходных данных из заранее сформированного файла на магнитном диске

P01.bas

P1.bas

Пользоваться программой удобно при работе с большим объемом исходной информации, в частности при расчете оптимального состава многокомпонентной плавильной шихты, удовлетворяющей заданным пределам содержания отдельных элементов и имеющей минимальную стоимость 5. Физико-химия металлургических систем и процессов

– 10 – Тематика

Имя программы

Методические особенности

1. Расчет зависимости константы химического равновесия реакции термической диссоциации карбоната кальция от температуры по экспериментальным данным 2. Расчет активности компонентов шлакового состава и равновесных с ним содержаний кислорода, марганца и фосфора в стали 3. Расчет окислительновосстановительной способности газовой атмосферы литейной формы

P14.bas

Вводятся полученные студентом в лабораторных работах значения температуры и давления СО2. Выдаются значение константы равновесия исследуемой реакции

P100.bas

При варьировании состава шлака и температуры возможно проследить за изменением состава стали

Определяется окислительновосстанови-тельный потенциал атмосферы пе-ременного состава относительно железа или меди в зависимости от температуры 6. Технология металлургического производства 1. Численное моделироваP17.for Вводятся составы сырых материалов, ние процесса доменной температура дутья и содержание в нем плавки кислорода. Выводятся производительность доменной печи, удельный расход кокса и температура его горения 2. Численное моделироваP11.for Вводятся составы исходных материалов ние кислородно-кони температуры заливаемого чугуна. вертерного процесса Выводятся требуемые количества извести для получения заданной основности шлака, кислорода для обеспечения заданного содержания углерода в конечной стали и стального лома для достижения заданной ее тем3. Численное моделирова- AK_RAF.bas пературы Вводятся начальное содержание угление процесса кислороднорода в стали и содержание в ней газов. аргонного рафинирования Определяются потребные количества стали кислорода и аргона для рафинирования 4. Автоматизированное проектирование дуговой сталеплавильной печи

P21.bas

P13.bas

Вводятся тип футеровки (основная или кислая), профиль поперечного сечения рабочего пространства печи (рациональный, упрощенный или – с вертикальными стенами), масса садки и вид

– 11 – Тематика

Имя программы

Методические особенности

электродов (угольные или графитированные). Определяются размеры элементов печи, диаметр электродов и мощность печного трансформатора 7. Технология литейного производства 1. Расчет литниковой сис- LITNIC.bas В зависимости от условий подвода растемы плава (количества, формы поперечного сечения элементов литниковой системы и их расположения) определяются их геометрические параметры 2. Расчет размеров уса- PRIBYL1.pas В зависимости от геометрических парадочной раковины и приметров отливки, физических свойств были металла (сплава) и условий охлаждения прибыли определяются размеры ее продольного сечения 3. Расчет влияния добавки SMESI.bas Оптимизация процесса освежения по свежего кварцевого песка затратам на свежий кварцевый песок и к оборотной формовочной качеству смеси смеси в процессе ее многократного использования 8. Автоматизация литейного производства 1. Численное моделироваР2.bas Пакет из 17 задач, предлагаемых стуние переходного процесса денту, в составе различных технологив линейной системе авточеских объектов регулирования, разматического регулироваличных алгоритмов регулирования при ния варьируемых параметрах настройки регуляторов. Цель: найти оптимальные настройки при данных характеристиках элементов системы. По результатам расчета на экране высвечивается график переходного процесса во времени с определением интегрального квадратичного критерия качества регулирования 2. Численное моделирова- P2pos.bas Пакет из трех задач, соответствующих ние переходного процесса различным типам технологического в системе двухпозиционобъекта регулирования (статический 1ного регулирования го порядка, 2-го порядка, с распределенными параметрами) при варьировании динамических параметров объекта. Цель: выявить влияние последних на качество регулирования. Результаты расчета отображаются на экране в гра-

– 12 – Тематика

Имя программы

3. Численное моделирование процесса работы автоматического оптимизатора

P2opt.bas

4. Анализ устойчивости системы автоматического регулирования по критерию НайквистаМихайлова

STAB.bas

Методические особенности

фической форме Исследуется переходный процесс на объекте типа металлургической печи с входом в виде расхода воздуха и выходом в виде температуры рабочего простран-ства печи. Результаты отображаются в виде графика на экране монитора

Студент вводит динамические параметры объекта и регулятора. В ответ компьютер рассчитывает координаты отдельных точек годографа АФХ на комплексной плоскости и выдает заключение об устойчивости системы автоматического регулирования и запасах устойчивости по фазе и амплитуде. Результаты отображаются в графической форме на экране монитора 9. Дипломное проектирование 1. Оценка технико-эконо- ECONO.bas По стоимости внедряемых технических мической эффективности средств автоматизации и стоимости их результатов внедрения эксплуатации рассчитывается годовой автоматизации в металэкономический эффект и срок окупаелургических и литейных мости капитальных затрат цехах

Эти программы сгруппированы по отдельным предметам для облегчения их поиска. Программы написаны на различных языках высокого уровня (алгоритмических языках): Турбо-Бейсик, Турбо-Паскаль, Фортран-77, предназначенных для реализации на любых IBM-совместимых компьютерах. Ряд задач может быть решен с помощью табличных процессоров (электронных таблиц), например, – Quattro Pro, Excel с использованием встроенного в них математического аппарата. Так, высокая степень наглядности достигается здесь при решении, например, задач регрессионно-корреляционного анализа экспериментальных данных [5].

– 13 –

3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАФЕДРЫ МиЛП Для решения задач по тем или иным предметам учебного процесса или при выполнении курсовых, дипломных работ (проектов) и научноисследовательских работ на используемых персональных компьютерах должно быть установлено базовое программное обеспечение в виде соответствующих интегрированных систем Турбо-Бейсик (Turbo Basic), Турбо-Паскаль (Turbo Pascal) или Фортран-77 (Fortran-77), последний – желательно современной 5-й версии. В минимальной конфигурации для реализации Бейсик-программ и Паскаль-программ достаточно иметь основной выполняемый файл tb.exe и turbo.exe соответственно. Для запуска этих файлов после включения и загрузки персонального компьютера необходимо и достаточно выполнить следующие действия: а) с появление на экране монитора двухпанельной таблицы системы Norton Commander отыскать на активном диске файл под именем tb.exe или turbo.exe, установить на этом имени курсор и нажать на клавишу [Enter]; б) если персональный компьютер оснащен системой Windiws, то для версий до 3.11 включительно после высвечивания окна Диспетчера Программ (Program Manager) установить указатель манипулятора типа «мышь» на псевдокнопку системного меню в левом верхнем углу экрана и сделать на ней один щелчок левой клавишей «мыши». После этого в появившемся на экране диалоговом окне (подменю) указать на позицию «закрыть», сделать на ней один щелчок той же клавишей «мыши», утвердительно ответить на вопрос компьютера, желаете ли Вы покинуть Windows и вернуться Norton Commander, в среде последнего в дальнейшем повторить действия согласно пункту «а»; в) если Norton Commander на компьютере не установлен, то после загрузки Windows в окне Диспетчера Программ следует сделать двойной щелчок "мышью" на групповой пиктограмме Главная (Main), войти таким образом в Диспетчер Файлов (File Manager) и использовать среду последнего в качестве его аналога системы Norton Commander. Действительно, в левой половине окно Диспетчера Файлов видны все директории активного диска, а в правой половине – соответствующие файлы. Войти в нужный директорий (т.е. раскрыть его содержание) можно одним щелчком «мыши» на его пиктограмме. В правой половине окна после этого нужно отыскать пиктограмму с именем tb.exe или turbo.exe и запустить этот Файл в работу двойным щелчком «мыши» или – нажатием на клавишу [Enter]; г) если компьютер оснащен операционной системой Windows 95, то после ее автозагрузки с помощью указателя и щелчков «мыши» следует выполнить действия; — щелкнуть по псевдокнопке Пуск (Start) и выбрать пункт меню Программы (Programs);

– 14 – — в меню Программы выбрать пункт Сеанс MS-DOS (MS-DOS Prompt); — в появившемся окне Сеанс MS-DOS средствами клавиатуры ввести команду CD <имя диска>\<имя директория>, затем <имя файла>, где <имя диска> С:, А: или В: соответствует Вашему диску, на котором записаны нужные для Вашей работы файлы, а <имя файла> это tb.exe или turbo.exe. Здесь <имя директория> указывается, если эти файлы включены в один из рабочих директориев диска, а не находятся непосредственно в корневом директории. Забегая вперед, здесь же укажем, что после окончания решения своих задач Вам надлежит вернуться в основную среду Windows 95, для чего выйти из используемой для решения Турбо-среды командой Quit, а после высвечивания на экране приглашения MS DOS набрать и ввести команду Exit. После запуска файла tb.exe на экране монитора появляется главное меню этой интегрированной среды, содержащее следующие функции: File – операции с Файлами; Edit – редактирование файлов; Run – запуск на выполнение; Compile – запуск на компиляцию; Options – выбор опций – вариантов работы компьютера; Setup – установка режимов экрана; Debug – отладка программ. Работа может быть организована в любом из следующих вариантов: а) режим непосредственного выполнения Бейсик- или Паскальпрограммы; б) режим создания и сохранения, exe-файла той или иной программы. Последний из вариантов предпочтителен при многократных запусках программы на выполнение и позволяет экономичнее расходовать время на подготовительные операции. Режим непосредственного выполнения программы реализуется следующим образом. Перевести курсор в позицию File, нажать на клавишу [Enter], в высветившемся подменю перейти в позицию Load (загрузить), снова нажать на клавишу [Enter], в строке приглашения набрать полное имя программного файла (с расширением .bas в Турбо-Бейсике и .pas – в Турбо-Паскале) и еще раз нажать на клавишу [Enter]. Вызываемая программа загрузится в оперативную память компьютера и будет приведена в действие после перевода курсора в позицию Run и нажатия на клавишу [Enter]. Начало работы программы отмечается по появлению фрагмента диалога "человек-компьютер" в окне Run, находящегося в правом нижнем углу экрана. Это окно для удобства может быть расширено на весь экран клавишным аккордом [Alt]/[F5]. По запросу компьютера следует вводить данные, отвечать на вопросы типа Да (Yes) или Нет (No) по смыслу задачи, не забывая завершать каждый этап ввода нажатием на [Enter].

– 15 – Режим создания и сохранения выполняемого файла (машинного кода) программы, расширение имени которого приобретает форму .-ехе, реализуется посредством следующих манипуляций. После загрузки программного файла действиями, аналогичными предыдущему режиму, необходимо курсор перевести в позицию Setup главного меню, ввести [Enter], в высветившемся подменю, перейти в позицию Directories (директории), [Enter], переместиться в позицию Executable Dirctotry (выполняемый директорий), [Enter] и ответом на вопрос компьютера ввести полное имя директория, куда следует записать создаваемый .exe-файл, завершив эту процедуру нажатием на [Enter]. Затем, повторяя нажатия на клавишу [Esc], вернуться в главное меню, перейти в позицию Options, [Enter] и далее выполнять Compile to Memory, [Enter], exe-file, [Enter]. Нажимая на клавишу [Esc], требуется вернуться в главное меню и ввести команду на трансляцию с переходом в позицию Compile [Enter]. По сообщениям в окне Message (сообщения об ошибках), находящемся в левом нижнем углу экрана, можно заключить, прошла ли трансляция программы успешно, или имели место какие-либо ошибки. При наличии последних необходимо перейти в позицию Edit Главного меню, [Enter] и средствами клавиатуры исправить ошибки в программе. Исправленную программу следует сохранить возвратом в Главное меню (клавиша [Esc], переходом в позицию File, [Enter], Save, [Enter], и повторно запустить на трансляцию. Выполняемый (.exe-) файл будет записан по указанному "адресу" на магнитный диск. В этом нужно убедиться, выйдя из Турбо-системы (меню File, Quit, [Enter]) и просмотрев содержимое рабочего диска. Сходную структуру имеет Главное меню интегрированной системы Турбо-Паскаль, а выполняемые ею функции практически аналогичны применяемым в системе Турбо-Бейсик. В дальнейшем созданный .exe-файл уже не нуждается в системах ТурбоБейсик или Турбо-Паскаль. Такой файл можно запустить в работу любое число раз, имея на экране лишь Norton Commander или его аналогию в Windows. Для этого достаточно установить курсор на имя файла, нажать на клавишу [Enter] и поддержать диалог с компьютером, вводя запрашиваемые данные и отвечая на его вопросы. Результаты решения задачи необходимо зафиксировать одним из следующих способов: а) при небольшом количестве выходных данных списать их в рабочую тетрадь с экрана; б) распечатать дамп экрана с выходными данными на принтере. Для вывода на экран текстового дампа следует, включив принтер и установив в нем бумагу, нажать на клавишу [PrintScreen]. Если необходимо распечатать дамп с графиком, предварительно необходимо (перед решением задачи) запустить

– 16 – файл Graphics.com, обычно находящийся в директории DOS на системном диске С:. Непосредственно вывод на печать требует ввода клавишного аккорда [Shift]/[PrintScreen]; в) некоторые задачи содержат значительный объем выходных данных. Программами решения таких задач предусмотрена запись итоговых данных на диск с образованием соответствующего файла, расширение имени которого имеет, вид .dat. Для распечатки такого файла при работе в среде MS DOS следует использовать Norton Commander и его функцию Copy (функциональная клавиша [F5]. В высветившейся после этого строке запроса набрать символы PRN, после чего [Enter]. При работе в среде Windows 3.1 ... 3.11 одним из удобных способов распечатки файла из Диспетчера Файлов является следующий : — в левой половине окна отыскать директорий с файлом данных Вашей задачи и подсветить его с помощью указателя и рабочей (левой) клавишей "мыши" сделать один щелчок; — в правой половине окна – в раскрывшемся содержании директория найти искомый Файл (с расширением имени .dat) и проделать над ним манипуляции, аналогичные предыдущему пункту; — обеспечить и проверить готовность принтера; — перевести указатель "мыши" в Главное Меню, позицию Файл, сделать один щелчок, в раскрывшемся подменю указать на позицию ПЕЧАТЬ, сделать еще один щелчок. После этого последует вывод данных на печать. Если компьютер снабжен системой Windows 95, то проще всего выполнить распечатку файла данных, щелкнув по псевдокнопке ПУСК, в меню ПРОГРАММЫ, щелкнуть далее на имени позиции Norton Commander и действовать далее так же, как описано выше применительно к операции вывода на печать в среде DOS. Система ФОРТРАН-77 для работы с соответствующими программными файлами, расширение имени которых обозначается как .for, отличается наличием мощного оптимизирующего транслятора, позволяющего создавать компактные быстро выполняемые .exe-файлы. Вместе с тем, ФОРТАН-система занимает значительный объем дискового пространства, – до 10...12 Mб. Поэтому целесообразно писать Фортран-программы значительного объема для решения сложных задач преимущественно вычислительного характера. В правильно сконфигурированной Фортран-системе исходную программу (с расширением имени .for) запускают в два прохода. Первый из них после указания курсором на имя .for-файла и нажатия на клавишу [Enter] завершается созданием объектного модуля (расширение имени .obj). Для создания выполняемого, т.е. .exe-файла следует повторно указать на имя объектного модуля и снова нажать на [Enter]. При первом проходе осуществляется трансляция исходной программы, а при втором – редактирование связей между отдельными частями программы, в том числе – подключение вызываемых подпрограмм.

– 17 – Полученный .exe-файл в дальнейшем используется как обычно. При большом количестве входных данных последние организуются в отдельный файл, что принято во всех названных системах программирования. При большом количестве исходных данных и несложных формулах вычислений над ними весьма эффективным средством переработки информации являются табличные процессоры (электронные таблицы). Покажем, например, как выполняют обработку экспериментальных данных с помощью Quattro Pro 4.0 [8]. Пусть даны результаты измерений содержания фосфора в стали (P=x,%) и соответствующие значения ударной вязкости этой стали (KCU= y =f(x), Дж/см2), в виде десяти пар независимой величины х и зависимой от нее y. Отыскиваем на диске директорий QPRO, входим в него, набираем в командной строке q и вводим эту команду. После загрузки Quattro Pro на экране появляется таблица с именами столбцов А, В, С,... и номерами строк 1, 2, 3,... . Вводим значения x в столбец А и отвечающие им значения y в столбец В. Выходим в Главное меню, расположенное в верхней части экрана и последовательно перемещаемся в позиции СЕРВИС | МАТЕМАТИКА | РЕГРЕССИЯ. Система просит выделить НЕЗАВИСИМЫЕ (блок независимых переменных, т.е. значений x в столбце А), а затем – ЗАВИСИМЫЕ (блок данных в столбце В). Удобно выделение производить путем "размазывания курсора" с помощью "мыши", завершая каждое из указанных действий вводом [Enter] или – рабочей клавишей "мыши"). Выделяем также на экране – на свободном его участке – БЛОК ВЫВОДА, не затрагивая столбец С. Затем вводим ВЫПОЛНИТЬ. После этого практически немедленно блок вывода заполняется результатами счета в виде таблицы регрессии, где принципиальный интерес представляют следующие: — «постоянный член» b0; — «коэффициент» b1; — «критерий R-квадрат» (представляющий собой квадрат обобщенного коэффициента корреляции). Следовательно, уравнение регрессии имеет вид

yˆ = b0 + b1 x

Записываем эту формулу в ячейку С1, используя символику: +<постоянный член> + <коэффициент> × A1, где в угловых скобках показаны соответствующие значения b0 и b1, знак + перед формулой является ее опознавательным знаком, угловые скобки приводятся только в текстах (набирать их не экране не следует). Копируем введенную формулу в остальные ячейки столбца С, для чего в меню выбираем РЕДАКТИРОВАТЬ | КОПИРОВАТЬ. Выделяем и вводим координаты блока-источника (С1) и блока получателя (С2,... до конца данных). В столбце С высвечиваются "модельные" значения отклика yˆ .

– 18 – Для построения графика в меню выбираем ГРАФИК | ТИП ГРАФИКА | Х-Y ГРАФИК | ОПРЕДЕЛИТЬ СЕРИИ | Х-СЕРИЯ (выделяем и вводим блок значений X в столбце А) | 1-я СЕРИЯ (выделяем и вводим соответствующие значения блока y в столбце В) | 2-я СЕРИЯ (аналогично вводим данные столбца С) | ВЫХОД. Для построения графика зависимостей, y=f(x) и yˆ =f(x) там же выбираем и вводим ПРОСМОТР или ГРАФИЧЕСКИЙ РЕДАКТОР. Последний позволяет ввести обозначения осей координат и дать название рисунку в целом. Большую помощь в осуществлении инженерных расчетов с помощью персонального компьютера могут оказать также табличный процессор Excel в различных его вариантах, а также – специальный математический процессор Mathcad.

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Охарактеризованные выше в табл. 3 программы учебного процесса и НИРС могут рассматриваться как типовые. Для выполнения индивидуальных заданий, тематика которых максимально приближена к производству или научно-исследовательской деятельности студента, названные программы могут быть легко видоизменены с помощью руководителя или самостоятельно. Именно с этой целью эти программы изначально представляются студенту в виде программных модулей на языках высокого уровня, т.к. после трансляции (обращения программы в машинный код) редактирование программы становится недоступным. Точно также приведенным примером действий студента в среде Quattro Pro не исчерпываются все возможности этого программного продукта [8]. Еще большие возможности заложены в электронных таблицах Exсel 5.0,Еxcel 7.0 [9]. Полезным для пользования оказывается также Windows-приложение Mathcad Plus 6.0 [10].

– 19 –

ЛИТЕРАТУРА 1. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. -М.: ИНФРА, 1995 (1997) 2. Ахметов К. Курс молодого бойца. -М.: Компьютер Пресс, 1995 3. От Windows 3.1 к Windows 95 за один день.- СПб.: 1996 4. Дембовский В.В. Автоматизация литейных процессов. -Л.: Машиностроение, 1989 5. Белай Г.Е., Дембовский В.В., Соценко O.K. Организация металлургического эксперимента. -М.: Металлургия, 1993 6. Дембовский В.В. Моделирование и оптимизация технологических систем и процессов. Математическое моделирование литейных процессов с применением ЭВМ /конспект лекций. -Л.: СЗПИ, 1991 7. Дембовский В.В. Моделирование и оптимизация технологических систем и процессов. Оптимизация литейных процессов с применением ЭВМ/конспект лекций. -Л.:СЗПИ, 1991 8. Смирнов В.А. Работаем в Quattro Pro, – М.: Родник, 1994 9. Наймершайм Дж. Excel 5.0 for Windows /перевод с анг. -М. Международные отношения, 1995 10. Ю.Очков В,Ф. Mathcad Plus 6.0 для студентов и инженеров. -М.: Компьютер Пресс, 1996

– 20 –

Содержание 1. Основные сведения о персональных компьютерах .................................... 3 2. Программное обеспечение персональных компьютеров для задач по спец. 110400 .................................................................................................... 6 3. Методические указания по использованию программного обеспечения кафедры МиЛП ..................................................................................... 13 4. Заключение .................................................................................................... 18