УДК 378.6
EDN: JSDOBK

Лященко Зоя
Доцент кафедры вычислительной техники и автоматизированных систем управления, Ростовский государственный университет путей сообщения (РГУПС), к. т. н.
e-mail: izv_ui@rgups.ru

Игнатьева Олеся
Доцент, заведующий кафедрой вычислительной техники и автоматизированных систем управления, Ростовский государственный университет путей сообщения (РГУПС), к. т. н.
e-mail: lesjaignateva@rambler.ru

Лященко Алексей
Доцент, декан факультета информационных технологий управления, Ростовский государственный университет путей сообщения (РГУПС), к. т. н.
e-mail: lam75@mail.ru

Глазунов Дмитрий
Доцент кафедры автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте, Ростовский государственный университет путей сообщения (РГУПС), к. т. н.
e-mail: glazunovdm@yandex.ru

Введение

На рынке информационных услуг существует множество систем автоматизированных рабочих мет (АРМ), решающих разнообразные задачи в сфере машиностроения, например, при управлении подвижным составом, управлении производством, логистикой, бухгалтерским учётом. Каждая информационная система в сфере машиностроения имеет свой функционал, системы хранения, поиска и обработки информации, позволяющая её пользователю автоматизировать необходимые процессы управления, производства или предоставления услуг [1–3]. В результате анализа предметной области, был представлен ряд требований к информационной системе, используемой в сфере машиностроения, программному и аппаратному обеспечению устройства, на котором будет базироваться информационная система [4–7]. Проведя анализ аналогичных продуктов, можно выделить основные параметры, которыми должна обладать информационная система при автоматизации рабочего места машиниста подвижного состава: ознакомление оператора с расположением элементов системы, проверка навыков управления оператором локомотива, предоставление реалистичной модели взаимодействия системы, предоставление возможности специалистом установления определённой ситуации в течение движения, генерация сигналов производится в поддерживаемом Arduino-­Nano формате [1–17].
В статье разработано автоматизированное рабочее место локомотивной бригады, предназначенное для эксплуатации в мультимедийной аудитории в качестве обучающего тренажёра для подготовки машинистов и их помощников. Автоматизированным рабочим местом локомотивной бригады называется комплекс аппаратной и программной части, реализующий управление локомотивом и электронной системой безопасности.

Разработка концепции создаваемого приложения

Концепция создаваемого приложения описана с помощью диаграммы прецедентов. Главной задачей данного моделирования является установление основных функциональных требований к информационной системе [1]. На диаграмме представлены типичные взаимодействия между пользователями системы. Диаграмма прецедентов включает акторов – лиц, взаимодействующих с информационной системой, и действия – прецеденты. Каждому актору ставят в соответствие одно или несколько действий. Пара «актор – действие» образует роль. Перед созданием диаграммы необходимо выделить акторов, взаимодействующих с информационной системой. Определены названия прецедентов и приведено краткое описание каждого из них (в таблице 1).

После описания прецедентов сформирована диаграмма вариантов использования, представленная на рис. 1.

На данной диаграмме определены следующие элементы: актор и его взаимоотношения с системой [1]; прецедент представляет собой сферу, в которой обозначается выполняемое системой действие [1]; граница системы представляет собой рамку, определяющую границы информационной системы [1].

Технология разработки информационной системы

Разрабатываемая информационная система относится к Metro-архитектуре(Metro-­Apps), так как представляет собой клиентское Windows-­приложение, которое выполняется на компьютере конечного пользователя исключительно на устройстве с предустановленной актуальной версией NET-Фреймворка. Программная часть создаваемого приложения представляет собой Windows-­приложение, использующее концепцию построения обмена данных, такую как RS‑232 (Recommended Standard 232). Данная концепция определяет принципы взаимодействия приложения и исполняющего микро-­контроллера по COM. Каждый COM-порт поддерживает следующие взаимодействия с ним: получение данных; добавление данных; модификация существующих данных; удаление данных. Для взаимодействия с микроконтроллером через COM-порт используется пространство имён System.IO.Ports. Для взаимодействия программной части и так называемого «end point» (конечного устройства) через COM-порт используются следующие классы:

• SerialPort- получить.
• SerialErrorReceivedEventsArgs – предоставляет данные об ошибках при передаче через объект SerialPort.
• SerialPinChangedEventsArgs – предоставляет данные при сообщении что для порта, предоставленного SerialPort, возникло событие сигнала, не связанного с данными.
• SerialDataReceivedEventArgs – предоставляет данные при получении данные через объект SerialPort.

Передача всех данных между клиентом и микроконтроллером осуществляется в синхронном или асинхронном режиме. Асинхронный режим позволяет реализовать работу по событиям, в то время как синхронный лишен этой возможности, но является более простым в реализации. Данные хранятся на стороне клиента. Клиентская часть приложения состоит из двух основных частей: обработка действия пользователя и генерация необходимого сигнала для передачи на микроконтроллер. Приложение написано на основе NET-фреймворка, использует функции операционной системы Windows (например, эмуляция COM-соединения) и является нативным. Подобные типы взаимодействия присутствуют и в кроссплатформенных языках программирования, однако это требует постоянного контроля зависимостей классов и пространств имён операционных систем, в которых исполнялось бы приложение. Так как приложение будет использоваться на ОС Windows, то было принято решение сделать приложение нативным. Составим диаграмму, которая представляет основные компоненты и зависимости информационной системы, диаграмма представлена на рис. 2.

При разработке программы были использованы следующие модули компонента System:

• ComponentModel – предоставляет классы, используемые для реализации поведения компонентов и элементов управления во время разработки и во время выполнения. Это пространство имен содержит базовые классы и интерфейсы для реализации атрибутов и преобразователей типов, привязки к источникам данных и лицензирования компонентов [4];
• Collections – предоставляет возможность работы с коллекциями;
• Windows Forms – технология пользовательского интерфейса для.NET представляет собой набор управляемых библиотек, которые упрощают выполнение многих задач, связанных с разработкой пользовательских приложений для Windows. Технология представляет набор объектов свой­ств, позволяющих работать с пользовательским интерфейсом [4];
• Data – обеспечивает реализацию работы с данными;
• Drawing – отрисовка элементов пользовательского интерфейса;
• IO:: Ports – отвечает за работы с портами ввода-­вывода, позволяет передавать по ним данные, сохранять их и редактировать, минуя стадию авторизации данных программы внутри системы [6].

Пользовательский интерфейс, после отрисовки представлен на рис. 3.

Перед началом работы с программой необходимо выбрать подсоединенный к исполняющему устройству COM-порт и соединить их с помощью соответствующей кнопки и элемента пользовательского интерфейса comboBox_COM (рис. 4).

В него в результате специальной функции записываются все доступные к подключению COM-порты.

Вывод

В ходе работы были решены следующие задачи:

1. Выполнено uml-проектирование автоматизированного рабочего места локомотивной бригады.
2. Выполнено проектирование модели взаимодействия проектируемой информационной системы и микроконтроллера.
3. Выполнено проектирование архитектуры АРМ локомотивной бригады.
4. Произведён выбор инструментальных средств разработки: был использован нативный способ разработки Windows-­приложения на объектно-­ориентированном языке C#.
5. Реализовано взаимодействие АРМ и аппаратного модуля.
6. Разработано клиентское приложение.

В результате выполнения данной работы разработан механизм создания автоматизированного рабочего места машиниста подвижного состава.