387

го языка UML, то решение этой задачи очень трудоёмко: для этого требуется подробный математический анализ многочисленных слабо связанных видов диаграмм. Однако для обеспечения более совершенных средств и методов использования сложных языков моделирования необходимо понимать, что представляет собой семантика, как ее можно описать и как правильно понять ее назначение.

В силу сложности задачи построения строгой семантики в данной работе описание предлагаемого языка проектирования ведётся в терминах пропозиционной семантики без доказательства.

Элементы новой семантики. В качестве основного конструкционного компонента используется: Ε – элемент, аналог понятия класс в UML.

Ε = (elνalue ;elrespected −νalues ) ,

где elνalue – конкретное значение элемента; elrespected −νalues – список предварительных (возможных) значений элемента; Re – связь между элементами, совершенно аналогично нотации UML, характеризуется мощностью связи и количественными характеристиками.

Над элементом определены следующие действия: fsave_to_ba se (E ) – сохранение элемента в базу данных; fget_from_base (E ) – построение и выполнение запроса по существующей системе элементов для получения; i(.) – отображение значений на пользовательский интерфейс; ψif – дей-

ствия по подтверждению либо редактированию значений на пользовательском интерфейсе.

Тогда

дактирование значения.

Для элемента Ε предлагается ввести понятие состояний:

−E _state_1 – незаполненный элемент elνalue = null ;

−E _state_ 2 − elνalue ≠ null так же и у всех соотнесённых элементов;

261

− E _state_3 – элемент сохранён в базу вместе с соотнесёнными элементами.

Тогда общая модель системы имеет вид

Основная задача по разработке системы заключается в реализации F. Основные достоинства предложенной семантики:

1.Семантика изложена формально, что исключает неоднозначность её трактовки.

2.Она позволяет определять поведение системы, учитывая основныефакторы– действияпользователяивзаимодействиесбазойданных.

3.При определении детерминированности системы учитывается характер действий, выполняемых при переходах.

4.Предложенная семантика позволяет моделировать жизненный цикл компонент сложного программного комплекса.

Получено 29.01.2007

262

УДК 681.326.706

В.И. Фрейман, С.А. Даденков, Н.В. Лаптев

Пермский государственный технический университет

РАЗРАБОТКА ПРИЛОЖЕНИЯ-ШЛЮЗА ДЛЯ МОНИТОРИНГА РАЗНОТИПНЫХ СЕТЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В СОСТАВЕ ЕДИНОЙ СИСТЕМЫ

МОНИТОРИНГА И АДМИНИСТРИРОВАНИЯ МУЛЬТИВЕНДОРНОЙ СИСТЕМЫ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

Рассматриваются проблемы повышения эффективности единой системы мониторинга и администрирования (ЕСМА) сети связи, построенной на разнотипных с точки зрения протоколов

иалгоритмов обслуживания сетевых элементах. Описывается существующая организация взаимодействия менеджеров системы

исетевых элементов в рамках ЕСМА оборудования производства ОАО «Морион» (г. Пермь). Рассматривается вариант модернизации структуры сети управления за счет использования универсального шлюза, его возможности и функциональные модули.

Телекоммуникационные сети охватили практически все сферы жизнедеятельности человечества. Основное внимание направлено на повышение качественных характеристик связи. Этого невозможно достичь без организации эффективной системы управления и технической эксплуатации телекоммуникационной аппаратуры и построенных на их базе сетей.

Эффективность системы управления может быть достигнута за счет применения разнообразных решений. Они могут быть реализованы в областях структурной, организационной, информационной, аппаратно-программной модернизации управляющей платформы. Удачная комбинация указанных подходов позволяет улучшить количественные (например, скорость, время реакции, время задержки) и качественные (например, процент потерь служебной информации, достоверность) характеристики.

263

Современная система телекоммуникаций представляет собой сложную многоуровневую структуру. Она состоит из разнотипных по функциональности сетевых элементов, как правило, различных производителей. Для эффективного управления всем многообразием элементов такой системы необходима полная стандартизация на всех уровнях межсетевого и внутрисетевого взаимодействия. На практике указанное единообразие встречается очень редко, поскольку оборудование разных производителей (вендоров) поддерживает лишь часть стандартных сетевых протоколов и алгоритмов управления. Поэтому проблема управления мультивендорной сетью связи стоит достаточно остро. Некоторые подходыкпостроениюсистемыуправления мультивендорнойсетьюсвязи рассмотрены в [1] и [2]. Развитию указанных подходов путем разработкиивнедрения универсальногошлюзавединуюсистемумониторинга и администрирования (ЕСМА) телекоммуникационного оборудования производства ОАО«Морион» (г. Пермь) ипосвящена данная статья.

Структура существующей ЕСМА. За последние 10 лет ОАО «Морион» занял достаточно прочные позиции на рынке телекоммуникационного оборудования России. Крупнейшими потребителями, применяющими оборудование производства ОАО «Морион», являются РАО «Российские железные дороги», газо- и нефтедобывающие предприятия, операторы связи и т.д. Фрагмент сети связи, построенной на рассматриваемой аппаратуре связи, состоит из нескольких сотен, а иногда и тысяч сетевых элементов. При этом собственная система мониторинга и управления должна иметь возможности для интеграции в единую систему мониторинга и администрирования мультивендорной сети связи.

Вследствие различий в протоколах управления на уровне транспортной сети интеграция, как правило, проводится на прикладном уровне (менеджеров систем управления). Это тоже представляет достаточно серьезную проблему, поскольку на этом уровне (модели сетевых элементов, форматы баз данных, особенности графического представления элементов и т.д.) зачастую тоже нет однообразия. Поэтому до сравнительно недавнего времени каждая подсеть управлялась своей системой управления, и стыковки между различными системами не производилось.

264

его эффективности. К тому же нет предусмотренных возможностей по шлюзованию КПО-01 с менеджерами других СУПр.

Структура ЕСМА с применением универсального шлюза.

Для повышения гибкости, быстродействия и эффективности мониторинга в модернизируемой структуре сети предлагается вместо КПО-01 разработать и внедрить универсальный шлюз (УШ). Это программное обеспечение должно выполнять функции посредника (медиатора) между менеджером (менеджерами) ЕСМА и сетевыми элементами. Структура сети управления с применением универсального шлюза приведена на рис. 2.

Рис. 2. Структура сети управления мультивендорной сетью связи с применением универсального шлюза (УШ)

Применение универсального шлюза позволит увеличить эффективность мониторинга за счет объединения функций взаимодействия с сетевыми элементами в одном приложении. Модульная структура шлюза позволит максимально учесть особенности взаимодействия со всеми типами сетевых элементов. Применение нескольких экземпляров шлюза (например, одного на однотипную подсеть или одного на сетевые элементы одного производителя) позволит увеличить быстродействие мониторинга.

Описание универсального шлюза. На рис. 3 приведена обоб-

щенная структурная схема универсального шлюза.

Рассмотрим обозначения и функции программных компонентов: − МВМ (модули взаимодействия с менеджерами) – выполняют функции взаимодействия с менеджерами ЕСМА, реализуя определен-

ные протоколы прикладного уровня;

266

−МВСЭ (модули взаимодействия с сетевыми элементами) – осуществляют взаимодействие с сетевыми элементами, сгруппированными поопределенному признаку(типСЭ, подсеть, принадлежность ит.п.);

−ЯДРО – отвечает за обработку и перераспределение информации между МВМ и МВСЭ;

−МР (модуль регистрации) – осуществляет поддержку и обслуживание базыданных зарегистрированных компонентовМВМ иМВСЭ.

МР ЯДРО МН

Рис. 3. Обобщенная структурная схема универсального шлюза

Каждый программный модуль должен быть выполнен в виде динамически загружаемой библиотеки (DLL). Такая форма реализации позволит обеспечить высокий уровень масштабируемости и расширяемости. Проработанный протокол взаимодействия, набор функций, вызываемых ядром у программных компонентов, даст возможность легко включать модули, изготовленные разными производителями для интеграции в единую систему мониторинга и администрирования. При этом каждый программный модуль, функционирующий независимо от остальных (в качестве отдельной задачи, в собственном потоке), может реализовать собственные механизмы взаимодействия (последовательный циклический опрос, широковещательные (broadcast или multicast) запросы, работа по событиям (traps) и т.д.). Не обремененный громоздким пользовательским интерфейсом универсальный шлюз сможет эффективно использовать ресурсы системы для решения задач взаимодействия.

Таким образом, реализация и внедрение универсального шлюза позволит увеличить эффективность (быстродействие, надежность и другие характеристики) мониторинга аппаратуры мультивендорной сети

267

связи. Разработанный для повышения качественных характеристик технической эксплуатации аппаратуры связи производства ОАО «Морион» и НПО АО «Такт» универсальный шлюз позволит объединить в единую систему разнообразные сетевые элементы. Это даст возможность улучшить характеристики телекоммуникационной сети за счет повышения эффективности технической эксплуатации сетевого оборудования.

Библиографический список

1.Фрейман В.И. Проектирование системы управления мультивендорной сетью связи и ее мониторинга / В.И. Фрейман // Информационные управляющие системы: межвуз. сб. науч. тр. / Перм. гос.

техн. ун-т. – Пермь, 2005. – С. 250–254.

2.Фрейман В.И. Практическая реализация концепции построения единой системы мониторинга и администрирования на базе протокола SNMP / В.И. Фрейман // Информационные управляющие системы: межвуз. сб. науч. тр. / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2006. – С. 4–8.

Получено 25.01.2007

268

УДК 621.39

Т. А. Шутов, Д.В. Самильянов, Д.А. Даденков, И.Г. Друзьякин

Пермский государственный технический университет

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА

ИУПРАВЛЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ ГИДРОУСТАНОВКОЙ

ВSCADA-CИСТЕМЕ TRACE MODE

Рассматривается создание учебного проекта в SCADA-сис- теме «Trace Mode 6.05», который планируется использовать как учебное пособие для изучения студентами SCADA-систем. Проект в данной системе разрабатывался для лабораторного стенда, в качестве которого использовалась специальная гидроустановка, которая является моделью реальной АСУ ТП. На установке планируется проводить ряд лабораторных работ по изучению интегрированных систем управления и технических средств автоматизации. В основе комплекса лабораторных работ – изучение студентами основ по- строенияпроектоввSCADA-системах.

Система мониторинга, диспетчерского управления и сбора дан-

ных (SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition) в настоящее время является основным и наиболее перспективным методом автоматизированного управления динамическими системами (процессами) в жизненно важных и критичных с точки зрения безопасности и надежности областях. Применение SCADA-систем удобно тем, что они позволяют наглядно получить всю информацию о технологическом процессе, упростить восприятие и увеличить надежность, а также удобно свести все данные в единый центр управления технологическими процессами. Именно на принципах диспетчерского управления строятся автоматизированные системы в промышленности, энергетике, на транспорте, в космической и военной областях.

Коротко расскажем о SCADA-системе Trace Mode, на примере которой создается комплекс лабораторных работ.

SCADA-система Trace Mode российской фирмы Adastra – интегрированная среда для разработки человеко-машинных интерфейсов

269

(НMI). Данная система поддерживает анимацию, графические объекты, исторические тренды и тренды реального времени, имеет встроенный язык программирования, библиотеку функций, обеспечивает связь с широким спектром контроллеров отечественного и зарубежного производства через драйвер контроллера или OPC-сервер.

Исходя из того, что технологический процесс в лабораторном стенде не очень сложен по структуре, при выборе SCADA-системы мы руководствовались тем, что она не должна быть чрезмерно сложной и многофункциональной, обладающей избыточностью ресурсов. Простота привязок графических элементов к реальным переменным технологического процесса при помощи аргументов, динамическое получение и передача информации на исполнительные механизмы, невысокие требования к ресурсам компьютера обеспечивают более легкое освоение студентами SCADA-системы. Поэтому SCADA-система Trace Mode фирмы Adastra была взята нами за основу для разработки комплекса лабораторных работ.

Опишем далее создание простейшего проекта АСУ ТП на примере технологического процесса подачи воды в лабораторной гидроустановке. Запускаем программный пакет Trace Mode и создаем новый проект, выбираем стиль разработки «Простой». Перед началом разработки проекта рекомендуется создать рабочий каталог нового проекта, a далее в меню File(Файл) выбрать команду Новый (New). Чтобы открыть уже созданное приложение, необходимо выбрать его из дерева каталогов в меню Файл – Открыть.

В появившемся диалоговом окне «Навигатор проекта» в разделе «Система» создадим новый узел – Real Time Monitor (RTM). В созданном узле будет осуществляться все графическое оформление проекта, описание внутренних параметров и привязывание графических элементов к реальным технологическим параметрам. Созданные в Trace Mode графические объекты будут связаны с входами/выходами промышленного контроллера или с другими приложениями Windows.

Построение проекта начинаем с создания в «Навигаторе проекта» в разделе «Источники/Приемники» новой группы OPC, а затем внутри нее создаем OPC-сервер, который нужен для получения реального значения параметров технологического процесса с конкретных входов/выходов контроллера, управляющего системой.

Далее, приступаем к созданию графических объектов – изобразим на дисплее схематично все элементы гидравлической установки,

270