Графическое программирование

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М. Е. ЕВСЕВЬЕВА»

Факультет физико-математический

Кафедра информатики и вычислительной техники

РЕФЕРАТ

ГРАФИЧЕСКОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ

Автор работы ___________________________________ О. И. Пунько

Направления подготовки 44.03.05 Педагогическое образование

Профиль Физика. Информатика

Руководитель работы

канд. физ-мат. наук, доцент _________________ Т. В. Кормилицына

Оценка __________

Саранск 2022

Введение 3

Графические языки программирования 5

Специализированные программные пакеты, использующие графические языки программирования 8

Заключение 11

Графическое (визуальное) программирование – способ создания программы для ЭВМ путём манипулирования графическими объектами вместо написания её текста.

Необходимо различать:

• Графический язык программирования – который, прежде всего, язык программирования (со своим синтаксисом);

• Визуальные средства разработки – как правило, под ними подразумевают средства проектирования интерфейсов или какую-либо CASE-систему для быстрой разработки приложений или SCADA-систему для программирования микроконтроллеров.

Языки визуального программирования могут быть дополнительно классифицированы в зависимости от типа и степени визуального выражения, на следующие типы:

• Языки на основе объектов, когда визуальная среда программирования предоставляет графические или символьные элементы, которыми можно манипулировать интерактивным образом в соответствии с некоторыми правилами;

• Языки, в интегрированной среде разработки которых на этапе проектирования интерфейса применяются формы, с возможностью настройкой их свойств.

• Языки схем, основанные на идее «фигур и линий», где фигуры рассматриваются как субъекты и соединяются линиями, которые представляют собой отношения.

Визуально-преобразованные языки являются невизуальными языками наложенным визуальным представлением. Естественно-визуальные языки имеют неотъемлемое визуальное выражение, для которого нет очевидного текстового эквивалента.

В современных разработках делаются попытки интегрировать подход визуального программирования с программированием потоков данных, чтобы иметь непосредственный доступ к состоянию программы для онлайновой отладки, или автоматизированная генерация и документирование программы. Языки потоков данных также позволяют делать автоматическое распараллеливание, которое может стать одним из величайших достижений программирования в будущем.

Графический язык программирования – язык, предназначенный для написания программы для компьютера или вычислительного устройства, в котором вместо текстового описания алгоритма работы используется графическое.

Это незаконченный список, который никогда не будет удовлетворять каким-либо стандартам по своей завершенности.

1. Дракон-схемы – графический язык программирования, используется для программирования в ракетно-космической технике. Существует бесплатный Дракон-редактор. Этот язык имеет наиболее строгое теоретическое обоснование.

Одной из задач, ставившихся перед разработчиками, было создание единого универсального языка, который должен был заменить специализированные языки ПРОЛ2, ДИПОЛЬ и ЛАКС.

Работы по разработке языка были закончены в 1996г., когда была создана автоматизированная технология проектирования программных систем Графит-Флокс. Эта технология, начиная с 1996г. используется во многих крупных космических аппаратов Фрегат, модернизированная ракета-носитель Протон-М и др.

Правила языка ДРАКОН по созданию диаграмм оптимизированы для восприятия алгоритмов человека. Таким образом, язык является одним из инструментов усиления интеллекта.

Рисунок 2. Современная блок-схема ДРАКОН

1. Язык последовательных функциональных систем SFC – графический язык программирования широко используется для программирования промышленных логических контроллеров PLC.

В SFC программа описывается в виде схематической последовательности шагов, объединенных переходами (рисунок 1).

Рисунок 2. Поддерживание уровня жидкости в сосуде с непрерывно вытекающей жидкостью

1. LD – язык релейно-контактных схем.

Предназначен для программирования промышленных контроллеров (ПЛК). Синтаксис языка удобен для замены логических схем, выполненных на релейной технике. Ориентирован на инженеров по автоматизации, работающих на промышленных предприятиях. Обеспечивают наглядный интерфейс логики работы контроллера, облегчающий не только задачи собственно программирования и ввода в эксплуатацию, но и быстрый поиск неполадок в подключаемом к контроллеру оборудовании.

Программа на языке релейной логики имеет наглядный и интуитивно понятный инженерам-электрикам графический интерфейс, представляющий логические операции, как электрическую цепь с замкнутыми и разомкнутыми контактами. Протекание или отсутствие тока в этой цепи соответствует результату логической операции.

Основными элементами языка являются контакты, которые можно образно уподобить паре контактов реле или кнопки. Пара контактов отождествляется с логической переменной, а состояние этой пары – со значением переменной.

1. FBD – язык Функциональных блоковых диаграмм.

Программа образуется из списка цепей, выполняемых последовательно сверху вниз. Цепи могут иметь метки. Инструкция перехода на метку позволяет изменять последовательность выполнения цепей для программирования условий циклов.

Рисунок 3. Пример программы на языке FBD.

Каждая отдельная цепь представляет собой выражение, составленное графически из отдельных элементов. К выходу блока подключается следующий блок, образуя цепь. Внутри вычисления цепи записывается во внутреннюю переменную либо подается на выход ПЛК.

1. Язык CFC – еще один высокоуровневый язык графического программирования. CFC – это дальнейшее развитие языка FBD. CFC был специально создан для проектирования систем управления непрерывными технологическими процессами.

2. G, язык, используемый в среде разработки LabVIEW.

LabVIEW – это среда разработки и платформа для выполнения программ, созданных на графическом языке программирования «G» фирмы National Instruments. Первая версия LabVIEW была выпущена в 1986 году на Apple Macintosh, в настоящее время существуют версии для UNIX, Linux, Mac OS и пр., а наиболее развитыми и популярными являются версии для Microsoft Windows.

LabVIEW используется в системах сбора и обработки данных, а также для управления техническими объектами и технологическими процессами.

1. VisSim это визуальный язык программирования предназначенный для моделирования динамических систем, а также проектирование, базирующегося на моделях, для встроенных микропроцессоров.

1. JMCAD – is an program for the modeling and simulation of complex dynamic systems.

Программный комплекс JMCAD предназначен для анализа динамики и проектирования самых разнообразных систем и устройств. По своим возможностям он является альтернативой и аналогичным программным продуктом Simulink, VisSim, МВТУ и др. Удобный редактор структурных схем, обширная библиотека типовых блоков и встроенный язык программирования позволяет реализовывать модели практически любой степени сложности, обеспечивая при этом наглядность их представления. Программный комплекс JMCAD успешно применяется для проектирования систем автоматического управления, следящих приводов и роботов-манипуляторов, тепловых энергетических установок, а также для решения нестационарных краевых задач.

Широко используется в учебном процессе, позволяя моделировать различные явления в физике, электротехнике, в динамике машин и механизмов и т.д. Может функционировать в кластерах, в том числе и в режиме удаленного доступа к технологическим и информационным ресурсам.

Для пользователей удобство работы с JMCAD обусловлено также локализацией интерфейса на различные языки и наличием обширной документацией.

Версии JMCAD доступны с исходными текстами ядра, библиотек и является открытой системой с полной документацией и набором демонстрационных примеров. Также в состав комплекса входят модули для обеспечения максимальной производительности и контроля в реальном времени.

Программный комплекс JMCAD разработан с использованием языка Java и может быть использован в различных операционных системах.

1. CoDeSys

Основой комплекса CODESYS является среда разработки прикладных программ для программируемых логических контроллеров (ПЛК). Она распространяется бесплатно и может быть без ограничений установлена на нескольких рабочих местах.

В CODESYS реализован ряд других расширений спецификации стандарта IEC 61131-3. Самым существенным из них является поддержка ООП.

При подключении к контроллеру, среда программирования CODESYS переходит в режим отладки. В нем доступен мониторинг/фиксация значений переменных, точки останова, контроль потока выполнения, горячее обновление кода, графическая трассировка в реальном времени и другие отладочные инструменты.

1. Trace Mode

Инструментальная система TRACE MODE универсальное средство разработки и отладки приложений для автоматизированных систем управления технологическими процессами и управления производством.

Инструментальная система TRACE MODE 6 состоит из интегрированной среды разработки и отладочного монитора реального времени – профайлера.

Кроме того, интегрированная среда разработки TRACE MODE содержит обширные библиотеки готовых компонентов и алгоритмов:

• Бесплатные драйверы к более, чем 2785 контроллерам и платам ввода/вывода;

• Свыше 1000 графических изображений;

• Свыше 600 анимированных объектов;

• Более 150 алгоритмов обработки данных и управления.

1. HiAsm – бесплатный проект с открытым исходным кодом.

Бесплатная среда разработки приложений win32, Qt, wxWidgets, сценариев и страниц PHP, html и JavaScript, а также приложений для устройств на базе Windows Mobile – например, для КПК.

HiAsm является практическим примером примером реализации подхода модель-ориентированной архитектуры, также называемого «разработкой от модели». Значимость данного подхода состоит в абстрагировании от платформ и архитектур поставщиков аппаратного и системного программного обеспечения.

При разработке от пользователя не требуется знания языков программирования и особенностей функционирования операционный системы, что позволяет создавать приложения, управляя их моделью с помощью интуитивно графического интерфейса.

1. LabVIEW – это среда разработки и платформа для выполнения программ, созданных на графическом языке программирования «G» фирмы National Instruments. Первая версия была выпущена в 1986 году для Apple Macintosh, в настоящее время существуют для UNIX, Mac OS и пр., а наиболее развитыми и популярными являются версии для Microsoft Windows.

LabVIEW используется в системах сбора и обработки данных, а также для управления техническими объектами и технологическими процессами.

Визуальное программирование предусматривает создание приложений с помощью наглядных средств.

Средства визуального программирования обычно решают задачи построения пользовательского интерфейса и упрощения разработки приложения путем замены метода «написания программы» на метод конструирования.

Визуальное программирование обладает достоинством наглядного представления информации и гораздо лучше соответствует природе человеческого восприятия, чем методы традиционного, текстового программирования. Однако практически все визуальные средства нуждаются в дополнении функциями, которые не могут быть представлены в виде конструкций и требуют текстового выражения.

Концепция визуального программирования реализована во многих современных средах разработки программных систем. Все ведущие фирмы, создающие средства для программирования и конструирования имеют системы, поддерживающие технологию визуального программирования.

1. Горнаев, Ф. Ю. Самоучитель Visual Studio.Net 2003 – Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2005. – 688 с.

2. Подлин, Ш. Освой самостоятельно программирование для Microsoft Excel 2000.: учебное пособие. – Москва: Издательский дом «Вильямс», 2006. – 304с.

3. Харитонова, И. А. Microsoft ACCESS 2000: Разработка приложений – Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2004. – 832 с.

4. Одинцев, И. О. Профессиональное программирование. Системный подход. – Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2003. – 512 с.