DE10054542A1 - Prüfverfahren und Prüfvorrichtung zur Inbetriebnahme von mittels einer Programmlogik gesteuerten Systemen - Google Patents
Prüfverfahren und Prüfvorrichtung zur Inbetriebnahme von mittels einer Programmlogik gesteuerten SystemenInfo
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Abstract
Im Zusammenhang mit der Inbetriebnahme von mittels einer Programmlogik gesteuerten Systemen, vorzugsweise von Automatisierungssystemen, besteht Bedarf, gezielt einzelne Programmbereiche zu beobachten. Derartige Programmbereiche sind in der Regel durch ein oder mehrere Bausteine eines Programms beschrieben. Dabei stellt sich das Problem, dass in Verbindung mit den Bausteinen die Aufrufe der Bausteine zu bezeichnen sind, da diese üblicherweise mehrfach verwendet werden, um eine gezielte Analyse zu ermöglichen. DOLLAR A Durch ein neuartiges Prüfverfahren und eine Prüfvorrichtung wird ein hierarchischer Aufrufbaum, der die einem auswählbaren Baustein zugeordneten Aufrufe zeigt, berechnet und zur Anzeige gebracht. Durch Auswahl einzelner Zeilen dieses Aufrufbaums können ein oder mehrere Aufrufe des ausgewählten Bausteins zur Beobachtung ausgewählt werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Prüfverfahren und eine Prüf
vorrichtung zur Inbetriebnahme von mittels einer Programm
logik gesteuerten Systemen, vorzugsweise von Automatisie
rungssystemen.
Automatisierungssysteme stellen in der Regel permanent
laufende und sich dabei selbst steuernde und/oder regelnde
kybernetische Systeme dar. Zur Steuerung dieser Abläufe
werden Programmlogiken eingesetzt, die üblicherweise aus
Programmmodulen zusammengesetzt sind, die bedarfsweise und
immer wiederkehrend aufrufbar sind. Die hierzu erforderliche
Programmiertechnik wird als zyklische Programmierung bezeich
net.
Der Programmierer muss zur Lösung einer Steuerungs- und/oder
Regelungsaufgabe die jeweilige Aufgabe möglichst zerlegen, so
dass er sie in Teilaufgaben aufspaltet und zu deren Lösung
wiederverwendbare Module programmiert. Im Falle von graphi
schen Programmiersprachen, wie etwa Kontaktplan oder Funk
tionsplan, spricht man davon, dass die betreffenden Anwender
programme aus Bausteinen zusammengesetzt sind. Diese Bau
steine bestehen aus Netzwerken. Die Netzwerke stellen Opera
tionen dar, die die innerhalb der Programmlogik verwendeten
Operanden miteinander verknüpfen. Die Netzwerke stellen
letztlich eine logische Verknüpfung der verwendeten Operanden
dar.
Jeder innerhalb des beschriebenen Netzwerks verwendete Bau
stein einer Schnittstelle kann von anderen Bausteinen auf
gerufen werden. Die jeweiligen Bausteine werden im Programm
mittels eines entsprechenden Aufrufs aufgerufen. Nach Ablauf
des betreffenden Bausteins springt das Programm an eine Rück
sprungadresse zurück, die den Ort des auf den Bausteinaufruf
folgenden Statements bezeichnet. Üblicherweise werden hierzu
die benötigten Rücksprungadressen auf einem so genannten
Stapel abgelegt. Bei jedem Aufruf eines weiteren Bausteins
muss eine zusätzliche Rücksprungadresse auf dem Stapel
hinterlegt werden. Der Stapel wächst somit bei jedem Bau
steinaufruf. Nach Rückkehr des Programms an die angegebene
Rücksprungadresse muss die Information der Rücksprungadresse
nicht weiter gespeichert werden. Der abgelegte Stapel
schrumpft um diese Information. Die Rücksprungadresse besteht
aus einem Baustein-Bezeichner, also der Bezeichnung des auf
rufenden Bausteins, und dem Wert des Adresszählers, der den
Ort des nach Ablauf des aufgerufenen Bausteins auszuführenden
Programmstatements bezeichnet. Die Rücksprungadresse bzw. die
in dem Stapel abgelegte Information zu jedem Bausteinaufruf
stellt somit eine eindeutige Bezeichnung des jeweiligen Bau
steinaufrufs dar.
Im Zusammenhang mit der Inbetriebsetzung von Automatisie
rungssystemen stellt sich des Öfteren die Aufgabe, die zur
Steuerung und/oder Regelung des Automatisierungssystems
eingesetzte Programmlogik in bestimmten Situationen, also
unter bestimmten Parametern beobachten zu wollen. Dabei
erfordert das Beobachten des Programms unter bestimmten
definierten Bedingungen oftmals die Beobachtung eines be
stimmten Bausteins.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Prüf
verfahren und eine Prüfvorrichtung für Programmlogiken,
insbesondere zum Einsatz in Automatisierungssystemen, zu
schaffen, das bzw. die die Auswahl eines bestimmten Ablaufs
eines ausgewählten Bausteins zu dessen Beobachtung ermög
licht.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mittels eines Prüfverfah
rens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Prüf
vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung
sind gemäß den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 6 sowie der
Ansprüche 8 und 9 gegeben.
Die Definition eines bestimmten Bausteinaufrufs durch den
Inbetriebsetzer stellt ein erhebliches Problem dar, da auf
grund üblicherweise in Programmen angelegten Rekursionen,
also der Tatsache, dass innerhalb der aufgerufenen Bausteine
wiederum Bausteine, möglicherweise sogar der aufgerufene Bau
stein selbst, aufgerufen werden, die Aufrufe relativ unüber
sichtlich sind. Die Auswahl eines bestimmten Aufrufs erfor
dert daher zunächst die Prüfung aller möglichen Bausteine und
aller möglichen Aufrufpfade, um sicher zu sein, auch den ge
wünschten Aufruf des ausgewählten Bausteins zu bestimmen. Die
zur Definition eines bestimmten Aufrufs möglicherweise geeig
nete Rücksprungadresse steht dabei üblicherweise nicht zur
Verfügung.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird anhand einer in den
unterschiedlichen Übersetzungsläufen der Programmlogik ent
stehenden Querverweisliste aller in der Programmlogik ein
gesetzten Bezeichner und deren Verwendungsstellen zunächst
hinsichtlich hier interessierenden Baustein-Bezeichnern und
deren Verwendungsstellen selektiert. Mit dieser Liste der
Baustein-Bezeichner kann dann der im Zusammenhang mit dem zur
Überprüfung anstehenden Programmteil interessierende Bau
stein-Bezeichner ausgewählt werden. Zu diesem ausgewählten
Baustein wird eine Übersichtsdarstellung der Aufrufe oder
eines Teils der Aufrufe erzeugt und dargestellt. Aus der Er
kenntnis heraus, dass der Durchlauf eines Bausteins durch
seinen Aufruf eindeutig definiert ist, kann dann anhand der
erwähnten Übersichtsdarstellung eine eindeutige Auswahl des
bestimmten Aufrufs und damit eines bestimmten Durchlaufs des
Bausteins erfolgen, wobei genau dieser Durchlauf des Bau
steins zur Beobachtung ausgegeben wird.
Das erfindungsgemäße Prüfverfahren stellt somit ein Werkzeug
für den Programmierer oder Inbetriebnehmer eines Automatisie
rungssystems bereit, mit dessen Hilfe er einen bestimmten
Bausteinaufruf auswählen und den Durchlauf dieses Baustein
aufrufs zu Prüfzwecken verfolgen kann.
Ein derartiges Prüfverfahren ist insbesondere in Verbindung
mit den beschriebenen graphischen Programmiersprachen hilf
reich. Die Leistungsfähigkeit aber auch die Komplexität die
ser Sprachen erfordern besondere Prüfverfahren.
Ausgangspunkt des Prüfverfahrens ist die Generierung einer
Querverweisliste, die sämtliche Verwendungsstellen der ein
gesetzten Bezeichner, also auch der interessierenden Bau
stein-Bezeichner umfasst. Die Querverweisliste umfasst somit
zu jedem Aufruf den jeweiligen Baustein-Bezeichner und dessen
Rücksprungadresse. Anhand der Rücksprungadresse ist jeder
Aufruf eines Bausteins eindeutig definiert. Insofern kann aus
dieser bei den Übersetzungsläufen der Programmlogik gewonne
nen Information eine Übersichtsdarstellung der Aufrufe eines
ausgewählten Bausteins errechnet werden. Die Querverweisliste
kann ohne zusätzliche Prozessorleistung gewonnen werden, da
sie üblicherweise bei der Übersetzung der Programmlogik er
zeugt wird. Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung wird diese
Querverweisliste zwischengespeichert und steht anschließend
zur weiteren Verwendung und Auswertung bereit.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Übersichtsdarstellung
der Aufrufe eines ausgewählten Bausteins als hierarchischer
Aufrufbaum aufgebaut. Diese Übersicht lässt die Rangfolge und
insbesondere die Rekursionen für den Inbetriebsetzer bzw.
Programmierer auf einen Blick sichtbar werden.
Zur Vermeidung der Erzeugung einer Endlosschleife wird die
Berechnung eines Aufrufpfads bei der Mehrfachnennung einer
Rücksprungadresse abgebrochen.
Der Nachteil, derart rekursive Aufrufe nicht in frei wähl
baren Tiefen anzeigen und auswählen zu können, ist zur Ver
meidung von Systemabstürzen und der verbesserten Übersicht
lichkeit der Darstellung hinnehmbar.
Diese Darstellung gestattet es dann, durch einfache Markie
rung einer oder mehrerer Zeilen einen oder mehrere Aufrufe
des ausgewählten Bausteins eindeutig zu definieren.
Solcher Art ausgewählte Aufrufe können dann mit Vorteil in
einem entsprechenden Beobachtungsverfahren vom Programmierer
oder Inbetriebsetzer verfolgt werden.
Die zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe vorgelegte Prüf
vorrichtung stellt vorteilhafterweise eine Anzeigevorrichtung
für die hierarchische Darstellung der Aufrufe eines aus
gewählten Bausteins bereit.
Zusätzlich ist diese Prüfvorrichtung in vorteilhafter Aus
gestaltung mit einem Markierungswerkzeug versehen, mit dem in
der erwähnten Anzeige und der Aufrufe eines Bausteins be
stimmte Aufrufe markiert und ausgewählt werden können.
Die durch die Auswahl eines oder mehrerer Aufrufe eindeutig
definierten Durchläufe eines Bausteins können dann mittels
eines entsprechenden Beobachtungswerkzeuges zu Zwecken der
Prüfung beobachtet werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs
beispiels näher erläutert. Hierzu ist in der Zeichnung eine
mögliche Darstellung der Aufrufe eines Bausteins dargestellt.
Die Figur zeigt einen Aufrufbaum.
Nach der Implementierung einer zur Steuerung/Regelung eines
Automatisierungssystems eingesetzten Programmlogik muss diese
zunächst in die Maschinensprache übersetzt werden. Dabei wird
im Rahmen eines speziellen Übersetzungsschritts eine Quer
verweisliste erstellt. Die Querverweisliste enthält alle
innerhalb der übersetzten Programmlogik enthaltenen Bezeich
ner. Fasst man die während sämtlicher Übersetzungsschritte
gewonnenen Querverweislisten zusammen, so entsteht eine Quer
verweisliste, die sämtliche innerhalb der Programmlogik ver
wendeten Bezeichner und deren Verwendungsstellen umfasst.
Diese Querverweisliste wird zur späteren Auswertung zwischen
gespeichert.
In einem weiteren Schritt werden aus der Querverweisliste
sämtliche Baustein-Bezeichner selektiert. Es entsteht somit
eine Untermenge der erwähnten Querverweisliste, die sämtliche
Baustein-Bezeichner und deren Verwendungsstellen umfasst.
Aus dieser Teilliste kann nun mittels eines entsprechenden
Markierungswerkzeugs ein bestimmter Baustein-Bezeichner und
damit ein Baustein ausgewählt werden. Anhand der in der Quer
verweisliste enthaltenen Informationen, also der diesem Bau
stein-Bezeichner zugeordneten Verwendungsstellen, wird dann
ein Aufrufbaum berechnet. Die Verwendungsstellen umfassen den
Bausteinaufruf und die Rücksprungadresse. Die Rücksprung
adresse bezeichnet den Ort des nach Durchlauf des Bausteins
abzuarbeitenden Programmstatements sowie die Bezeichnung des
aufrufenden Bausteins. Aus diesen Informationen kann der
Aufrufbaum berechnet werden.
Hierzu wird die entsprechend selektierte Querverweisliste
hinsichtlich eines ausgewählten Baustein-Bezeichners derart
ausgewertet, dass in einem ersten Schritt alle Verwendungs
stellen des ausgewählten Baustein-Bezeichners, also alle
diesen ausgewählten Baustein aufrufenden Bausteine zusammen
gestellt werden und in einem nächsten Schritt zur Analyse der
nächsttieferen Rekursionsebene wiederum die aufrufenden Bausteine
dieser Bausteine erfasst werden und so weiter, bis
schließlich alle Aufrufpfade vollständig erfasst sind.
Bei der Berechnung des Aufrufbaumes wird ein Algorithmus ver
wendet, der Rekursionen erkennt. Hierzu wird jeder in dem
Aufrufbaum enthaltene Aufrufpfad dahingehend überprüft, ob
eine Rücksprungadresse mehrfach auftaucht. In diesem Fall
wird die Berechnung des Aufrufpfads abgebrochen und der ent
sprechende Pfad markiert. Die Berechnung des Aufrufbaums wird
dann anhand der weiteren Verwendungsstellen fortgesetzt. An
sonsten würde das Programm zur Berechnung des Aufrufbaums an
dieser Stelle in eine Endlosschleife geraten.
Anschließend kann auch der die Rekursion enthaltende Aufruf
pfad zur Betrachtung ausgewählt werden. Allerdings kann hier
bei die Rekursionstiefe aufgrund des vorstehend beschriebenen
Programmabbruchs nicht näher bestimmt werden.
Unbeschadet dieser Einschränkung steht am Ende der Über
setzung der Verwendungsstelle eines ausgewählten Baustein-
Bezeichners eine Übersichtsdarstellung in Form des in der
Figur dargestellten Aufrufbaums zur Verfügung.
Der in der Figur dargestellte Aufrufbaum umfasst neun be
zifferte Zeilen 1-9. In dem Ausführungsbeispiel sind die
Baustein-Bezeichner FB10, FB5, FB3, OB1 enthalten. Es handelt
sich um den Aufrufbaum des Baustein-Bezeichners FB10. Der
Baustein FB10 wird gemäß der Darstellung des Aufrufbaums in
den Zeilen 2 und 9 von den Bausteinen FB5 und OB1 aufgerufen.
Dabei wird der Baustein FB5 gemäß den Darstellungen in den
Zeilen 3 und 6 seinerseits von dem Baustein FB3 aufgerufen.
Der Baustein FB3 wird gemäß den Zeilen 4, 5, 7 und 8 von dem
Baustein OB1 aufgerufen. Der Aufrufbaum enthält überdies die
Information über den Aufrufort des jeweiligen Bausteins. So
wird der Baustein FB10 gemäß Zeile 2 vom Baustein FB5 durch
die vierte Operation eines Netzwerks NW10 aufgerufen.
Der Baustein FB5 wird seinerseits gemäß Zeile 3 durch die
sechste Operation des Netzwerks NW4 aufgerufen.
Der in der Figur dargestellte Aufrufbaum wird mittels eines
Viewers dem Benutzer oder dem Inbetriebsetzer dargestellt.
Diesem Viewer ist ein Markierungswerkzeug zur Auswahl ein
zelner Zeilen und damit eines bestimmten Aufrufpfades zu
geordnet. Durch die Selektion einzelner Zeilen kann somit ein
bestimmter Aufruf eines bestimmten Bausteins definiert wer
den.
Der spaltenweise Versatz der einzelnen Zeilen 1-9 dokumen
tiert dabei die unterschiedlichen Rekursionsebenen.
Wählt bei dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel der An
wender die Zeile 5, so ist hierdurch der Aufruf des Bausteins
FB10 definiert, der durch den Baustein FB5 im Netzwerk NW10
bei der vierten Operation verursacht wird, wenn dieser Bau
stein FB5 vom Baustein FB3 im Netzwerk NW4 bei der sechsten
Operation aufgerufen wird und wiederum dieser Baustein FB3
vom Baustein OB1 im Netzwerk NW5 bei der zweiten Operation
ausgewählt wird.
Durch einfache Markierung einer einzelnen Zeile im Aufrufbaum
kann also ein ausgesprochen schwierig verschachtelter Aufruf
eindeutig und in einfacher Weise ausgewählt werden. Hierdurch
ist ein bestimmter Ablauf des Bausteins FB10 markiert. Diese
eindeutige Definition eines bestimmten Bausteinaufrufs, hier
des Bausteins FB10, wird dann an ein Beobachtungswerkzeug
übergeben, das genau diesen Durchlauf des Bausteins FB10
anzeigt.
Durch Auswahl bestimmter Zeilen können auch nur Teile eines
Aufrufpfades ausgewählt werden. Im vorliegenden Beispiel kann
durch Selektion der Zeile 2 definiert werden, dass der Bau
stein FB10 nur beobachtet wird, wenn er vom Baustein FB5
durch die vierte Operation im Netzwerk NW10 aufgerufen wird.
Allerdings erfolgt eine Beobachtung des Bausteins FB10 un
abhängig davon, ob der Baustein FB5 vom Baustein FB3 im Netz
werk NW4 oder NW6 aufgerufen wird. Letztlich sind somit durch
die Auswahl der Zeile 2 mehrere Aufrufe des Bausteins FB10
markiert. Eine derartige Auswahl wäre dann sinnvoll, wenn
feststeht, dass zwar ein bestimmter Baustein überprüft werden
soll, aber nicht genau feststeht, welcher Aufruf beobachtet
werden soll.
Vorstehend ist somit ein Prüfverfahren und eine Prüfvorrich
tung beschrieben, die mit einem bisher nicht erreichten Be
dienkomfort den Inbetriebsetzer oder Programmierer eines
Automatisierungssystems in die Lage versetzt, gezielt be
stimmte Aufrufe eines ausgewählten Bausteins zu definieren
und diese somit zur weiteren Beobachtung auszuwählen.
Claims (10)
1. Prüfverfahren zur Inbetriebnahme von mittels einer Pro
grammlogik gesteuerten Systemen, vorzugsweise von Automati
sierungssystemen, bei dem folgende Schritte durchlaufen
werden:
- - Generierung einer vorzugsweise vollständigen Querverweis liste mit allen innerhalb der Programmlogik eingesetzten Bezeichnern und deren jeweiliger Verwendungsstellen,
- - Selektion der zur Bezeichnung von Bausteinen in der Pro grammlogik eingesetzten Baustein-Bezeichner und deren jeweiliger Verwendungsstellen,
- - Generierung einer Übersichtsdarstellung aller oder eines Teils der Aufrufe eines auswählbaren, von dem jeweiligen Baustein-Bezeichner bezeichneten Bausteins zur
- - eindeutigen Auswahl eines oder mehrerer bestimmter Aufrufe dieses Bausteins zur
- - Beobachtung dieses oder dieser derart eindeutig definier ten Ablaufs bzw. der Abläufe des ausgewählten Bausteins mittels eines entsprechenden Editors.
2. Prüfverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, dass die Programmlogik in einer graphischen Program
miersprache, vorzugsweise Kontaktplan oder Funktionsplan,
implementiert ist und im Wesentlichen aus Bausteinen zu
sammengesetzt ist.
3. Prüfverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, dass die in der Querverweisliste zusammen
gefassten Verwendungsstellen der Baustein-Bezeichner den
Bausteinaufruf und dessen jeweilige Rücksprungadresse um
fassen.
4. Prüfverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Übersichtsdarstellung
der Aufrufe eines ausgewählten Bausteins nach einer Auswer
tung der den ausgewählten Baustein betreffenden Rücksprungadressen
in der Art eines hierarchischen Aufrufbaumes mittels
eines entsprechenden Viewers zur Anzeige gelangt.
5. Prüfverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, dass die Berechnung eines Aufrufpfades des ausgewähl
ten Bausteins im Falle einer Mehrfachnennung einer Rück
sprungadresse abgebrochen wird.
6. Prüfverfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn
zeichnet, dass dem Viewer ein Markierungswerkzeug zur
Markierung einer oder mehrerer Zeilen des Aufrufbaumes zu
geordnet ist und hierdurch jeweils ein oder mehrere Aufrufe
des ausgewählten Bausteins eindeutig definiert werden.
7. Prüfverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich
net, dass der durch die Markierung einer oder mehrerer
Zeilen des Aufrufbaums eindeutig definierte Aufruf eines
ausgewählten Bausteins angezeigt wird.
8. Prüfvorrichtung zur Inbetriebnahme von mittels einer
Programmlogik gesteuerten Systemen, vorzugsweise von Auto
matisierungssystemen, mit
einem Filterelement zur Auswahl der zur Bezeichnung von Bausteinen der Programmlogik eingesetzten Baustein- Bezeichner und deren jeweiliger Verwendungsstellen aus einer Querverweisliste aller innerhalb der Programmlogik verwendeten Bezeichner und deren Verwendungsstellen inner halb dieser Programmlogik,
einer Anzeigevorrichtung zur Darstellung dieser Baustein- Bezeichner-Liste zur Auswahl eines oder mehrerer Bau steine,
einer Umsetzungseinheit, die sämtliche Aufrufe dieses Bausteines in eine hierarchische Darstellung übersetzt, und
einem Viewer zur Anzeige der hierarchischen Darstellung.
einem Filterelement zur Auswahl der zur Bezeichnung von Bausteinen der Programmlogik eingesetzten Baustein- Bezeichner und deren jeweiliger Verwendungsstellen aus einer Querverweisliste aller innerhalb der Programmlogik verwendeten Bezeichner und deren Verwendungsstellen inner halb dieser Programmlogik,
einer Anzeigevorrichtung zur Darstellung dieser Baustein- Bezeichner-Liste zur Auswahl eines oder mehrerer Bau steine,
einer Umsetzungseinheit, die sämtliche Aufrufe dieses Bausteines in eine hierarchische Darstellung übersetzt, und
einem Viewer zur Anzeige der hierarchischen Darstellung.
9. Programmierwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Viewer mit einem Markierungswerkzeug
zur Markierung einzelner Aufrufe in der hierarchischen Dar
stellung versehen ist.
10. Prüfvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge
kennzeichnet, dass ein Editor zur Beobachtung des durch
die Auswahl eines bestimmten Aufrufs eines ausgewählten Bau
steins eindeutig definierten Ablaufs dieses Bausteins vor
gesehen ist.
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