4.2 Моделирование локальной сети
Важнейший комплекс задач при проектировании корпоративных сетей – обеспечение требуемой производительности, пропускной способности сети и планирование ее мощности. Для решения этих задач используются методы и средства измерения (анализа) и моделирования.
Для моделирования сети используются инструментальные средства, например, NetCracker Professional или OPNET Modeler. Разработчик сети должен интерпретировать данные, полученные инструментальными средствами, разрабатывать планы устранения "узких мест" и сценарии для их проверки.
NetCracker Professional – инструмент для проектирования и моделирования как локальных (одно- и многоуровневых), так и распределённых сетей.
Программа содержит базу данных с тысячами сетевых устройств различных производителей и позволяет создавать и добавлять в базу собственные устройства.
Графический интерфейс drag-and-drop позволяет проектировать и планировать сети без обучения.
Одной из наиболее интересных и полезных функций программы является наглядная имитация работы сети с помощью анимации. После того, как сеть спроектирована, можно задать в ней виды трафика и проверить ее работу, используя функцию AutoSimulation. В случае небольших проектов имитация работы сети происходит в режиме реального времени.
В качестве дополнительных функций в программе реализованы следующие возможности:
импортирование проектов, созданных в Microsoft Visio;
экспортирование созданного проекта в графический файл;
возможность автоматического подсчёта стоимости всего оборудования в проекте и протяжённости линий связи.
На рисунке 4.5 приведен пример моделирования участка сети в программе NetCracker Professional.
Рисунок 4.5 – Моделирование участка сети с анимацией процесса
5 Рекомендации по разработке программного обеспечения проекта
В современных условиях происходит постоянное повышение сложности задач. Эта сложность сказывается на возможности применять доступные (известные) схемы алгоритмов. Чтобы уменьшить сложность, требуется декомпозировать программу. Декомпозиция позволяет представить программу в виде подпрограмм, модулей, компонентов или блоков.
Преимуществом такого деления программы является возможность переноса и повторного использования готовых компонентов программы в других разработках, что позволяет ускорить процессы разработки программ. Это особенно важно для систем управления оборудованием, где аппаратные средства, с точки зрения управления, практически одинаковы для многих процессов. Однако в информационных задачах создания и обработки документации алгоритмы программ не являются постоянными в связи с изменяющимися условиями организации производства. В таких задачах приходится учитывать специфические условия предприятия. Поэтому для создания программных приложений, используемых в информационных системах, целесообразно применять объектно-ориентированную методологию разработки программ.
В системах управления технологического уровня для программирования логических контроллеров применяются стандартные языки программирования и стандартные подходы в организации программ. Эти подходы базируются на принципе модульной организации программ, парадигмой которого (по Страуструпу) является: «Разбей программу так, чтобы скрыть данные в модулях».
В программных комплексах STEP 7, CoDeSys, TRACE MODE и других сложная программа управления структурируется путем её разбиения на функциональные блоки. Процесс создания блоков заканчивается тогда, когда дальнейшее разбиение программы нецелесообразно или невозможно. При этом в каждом блоке можно применить один из стандартных языков программирования.
Если задача программы сводится к управлению автоматическим циклом, в котором задействовано ряд исполнительных устройств, то программирование следует выполнять на языке S7-HiGraph.
Язык программирования HiGraph основан на использовании графов состояний. Процесс разделяется на индивидуальные графы состояния с определенной функциональной областью действия. Такое представление удобно не только для программистов, но и для инженеров-механиков, а также инженеров по эксплуатации.
Программа структурируется следующим образом:
Задачи автоматизации разделяются на функциональные материальные единицы. Этими единицами в системе, например, металлорежущего станка могут быть "Зажимное устройство", "Двигатель привода главного движения", "Устройство подачи" и "Механизм смены инструмента" и т.п.
Поведение каждой функциональной единицы описывается с помощью графа состояний. Действия, которые производит автомат в этих состояниях, могут быть произведены при входе в состояние, во время состояния и при выходе из состояния.
Для перехода от одного состояния к другому анализируются условия, заданные при программировании. При достижении установленных условий автомат осуществляет переход в новое состояние – транзакцию.
Для программирования условий и действий используется язык программирования STEP 7 STL.
Графы состояний вкладываются в групповые графы и могут связываться друг с другом посредством сообщений. Групповые графы состояния могут использоваться как координаторы (диспетчеры).
Для группового графа создается функция инициализации (FC) и блок данных (DB), обеспечивающие подготовку автомата при включении системы. Блок данных содержит также данные для индивидуальных графов состояния.
Таким образом, процесс программирования состоит из следующих этапов:
Создание графов состояний.
Объявление переменных.
Программирование состояний.
Программирование транзакций.
Программирование постоянных инструкций.
Создание группового графа.
Установка последовательности выполнения графов.
Назначения фактических параметров.
Компиляция проекта и его сохранение.
На рисунке 5.1 показан граф состояний, созданный в редакторе программы S7-Graph для управления гидроцилиндром привода вертикальной подачи инструмента.
Здесь в начальном состоянии 0 производится инициализация и определяется, в какое состояние должна перейти функциональная единица после включения питания – либо продолжить операцию, прерванную отключением питания, либо установить начальное состояние графа. С этой целью анализируется значение переменной INIT_SD. Далее переход из одного состояния в другое определяется политикой группового графа.
Рисунок 5.1 – Граф состояний для программы S7-Graph управления гидроцилиндром
Подключение состояний друг к другу осуществляется командой Transition. В каждом состоянии программируются три вида действий: действие при входе в состояние, циклическое действие в самом состоянии и действие при выходе из состояния, то есть при выполнении следующей транзакции. Приоритет транзакции задается и отображается в маленьком квадрате, от которого отходит стрелка, отображающая транзакцию.
При добавлении нового состояния графа редактор автоматически создает для него набор переменных (интерфейс состояния), что упрощает процесс программирования.
Созданная программа может быть отлажена в этом же редакторе.