CN102591206B - 用于分析时间流程特性的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

对于工业控制器的用户来说不存在对单独的程序模块的计算时间的分配进行分析的可能性，因此提出了一种方法和一种系统，利用它们能在显示界面(8)中图形地显示出用于程序模块(OB1，OB35，OB40，OB80)的模块标号的处理时间。

Description

用于分析时间流程特性的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于分析工业控制器的控制程序的时间流程特性的方法，其中控制程序被划分为一个主模块和多个程序模块，主模块在启动之后被循环处理，程序模块被事件控制地处理，其中为程序模块分配有处理优先级。
本发明还涉及一种用于分析工业控制器的控制程序的时间流程特性的系统，该系统包括工业控制器、分析单元，该分析单元和工业控制器通过通信连接器相连接。
背景技术
根据本发明，工业控制器优选地理解为一种可编程控制器(SPS)，该控制器是一种自动化装置，该自动化装置用于控制或调节工业领域中的机器或设备。在面向循环(zyklusorientierten)的SPS中由制作厂商控制该循环的固定存储的运行系统。控制程序可以在受到其程序模块的限制的情况下包括分支和受限的调用，其导致运行时间不同。
对于工业控制器的用户来说目前不存在对单独的程序模块上的计算时间的分配进行分析的可能性，这是因为程序模块可以在工业控制器中以不同的优先级执行并且又由程序模块以更高的优先级中断。因此用户仅能大概地知道，工业控制器的CPU还具有多少计算时间，或者，该CPU的负荷有多高。
发明内容
因此本发明的目的是，为用户提供对控制程序的时间流程特性进行优化的可能性，以便提高在自动化技术领域中的工业控制器的效率。
根据本方法，分别为程序模块算出由相应的程序模块的处理结束的时间点和处理开始的时间点的差值中得出的处理时间，随后在另一个步骤中，将相应的处理时间分配给相应的程序模块的模块标号，并且在显示界面中图形地显示出这种分配关系。以前仅仅可以为主模块、例如用于循环处理的OB1模块提供一个当前的循环时间。由此仅能受限制地作出关于工业控制器中的负载分配的推断。通过例如在分析单元上、优选在工程系统上、优选在连接于工业控制器的编程装置上的图形的显示界面中的描述，用户现在可以获得关于工业控制器中单独的程序模块的负载分配的清晰图像，并且利用优化措施对控制程序的时间流程特性施加影响。
在本方法的一个有利的设计方案中，除了模块标号和处理时间之外，还在显示界面中这样显示出程序模块的处理优先级，即该处理优先级能交互地改变，并且将改变的处理优先级分配给涉及的程序模块以及在控制程序中加以考虑。当用户借助图形的显示获得关于单独的程序模块的特殊的特性的了解之后，用户可以通过显示界面中的交互的操作、例如借助输入窗口/输出窗口对用于相应的程序模块的相应的处理优先级进行再编程并且发回到控制器中，因此程序模块变化的效果对于用户来说是立刻可见的，并且可能可以通过交互的操作进一步优化。优选地，用户可以通过算出的时间-测量数据和通过优先级的改变来对单独的程序模块的中断施加影响。
一个优化方案还可以由此实现，即除了处理时间之外，还算出各个程序模块的执行周期，其中由时间周期的总和算出执行周期，在时间周期中，程序模块主动地执行其程序指令。执行周期也可能被视为程序模块的净运行时间。净运行时间也就是程序模块在不中断的情况下对于完全运行可能需要的时间，也就是说仅仅是这个程序模块主动地在其间工作的时间段。然后，处理时间可能被称为毛运行时间，也就是说程序模块在存在中断的情况下从开始时间点直到结束时间点所需要的时间。利用分别相应于净运行时间和毛运行时间的处理时间和执行时间的图形显示，在优化角度来说更容易对于用户的动作指令作出决定。在毛运行时间和净运行时间之间的高的偏差以信号的方式表示了程序流程的通常的或者长时间持续的中断。
有利地，算出在处理时间和执行周期之间的偏差，其中，当超过偏差一个能调节的值时，在显示界面中生成提示。
此外有利的是，即算出通信时间并且也在显示界面中显示出该通信时间，该通信时间由多个这样的时间周期构成，即在该时间周期中，控制程序进行通信任务以用于和连接在工业控制器上的自动化组件进行通信。通信时间相对于程序模块的时间的并行显示实现了在工业控制器中的通信负载的分析，在此有利地是，一次图形地显示出通信负载，这是因为其毕竟需要相对较多的计算时间。
在本方法的另一个设计方案中，可以为程序模块交互地改变其它和运行时间有关的参数，并且由此优化了控制程序的时间流程特性，其中立刻在控制程序中考虑了分别改变的参数。算出的或测得的时间值的描述和准备在显示界面中、例如在窗口界面中，显示为动画的流程层模型(Ablaufebenenmodel)。在该显示界面中也可以实现参数的改变。
对于进一步的显示，也算出了最小的、最大的、当前的和合计的处理时间或执行周期并且在显示界面中显示。
该目的也通过一种用于分析控制程序的时间流程特性的系统来实现。布置在工业控制器中的记录装置在此这样设计，即分别为程序模块算出由相应的程序模块的处理结束的时间点和处理开始的时间点的差值中得出的处理时间，并且通过通信连接器将处理时间连同相应的程序模块的模块标号转发给分析单元，其中分析单元还设计用于，在显示界面中图形地显示出从处理时间到模块标号的分配关系。这种系统能够为工业控制器的用户分析计算时间在单独的程序模块上的分配情况。
在本系统的另一个设计变体中，分析单元设计用于，除了模块标号和处理时间之外，还在显示界面中这样显示出程序模块的处理优先级，即处理优先级能交互地改变，并且通过通信连接器将改变的处理优先级传输给涉及的程序模块，从而在控制程序中对改变的处理优先级加以考虑。对于用户来说因此可以执行流程特性的优化并且立刻检查优化措施的效用。
在一个进一步的设计方案中，记录装置设计用于，算出各个程序模块的执行周期，其中由时间周期的总和算出执行周期，在该时间周期中，程序模块主动地执行其程序指令，并且通过通信连接器转发给分析单元。
在此有利的是，即分析单元还设计用于，算出在处理时间和执行周期之间的偏差，并且当超过偏差一个能调节的值时，在显示界面中生成提示。
由于在工业控制器上通常连接有其它和工业控制器通信的自动化组件，例如输入组件/输出组件，因此有利的是，即记录装置设计用于，算出通信时间并且将通信时间通过通信连接器转发给分析单元，通信时间由多个这样的时间周期构成，即在时间周期中，控制程序进行通信任务以用于和连接在工业控制器上的自动化组件进行通信。
有利地，在另一个设计方案中这样设计分析单元，即为程序模块交互地改变其它的和运行时间有关的参数并且可以将该参数通过所述通信连接器转发给工业控制器。这种改变的效果随后可以在显示界面中立刻可见。
附图说明
在附图中详细说明本方法和本系统的一个实施例。图中示出：
图1示出一种用于分析工业控制器的控制程序的时间流程特性的系统，
图2示出具有根据本方法算出的时间值的运行时间统计的显示界面，
图3示出算出的时间的按百分比的时间分配，
图4示出在按百分比的说明中的运行时间分配的过程，
图5示出在考虑到通信负载的情况下的显示界面，
图6示出相关于程序模块的运行时间部分的通信负载，
图7示出对于动画的流层模型的显示界面，其中可以直接调整与运行时间有关的参数。
具体实施方式
根据图1示出了用于分析工业控制器2的控制程序5的时间流程特性的系统1。系统1主要包括工业控制器2和分析单元3，其中工业控制器2和分析单元3借助通信连接器4相连接。工业控制器2具有控制程序5，该控制程序具有一个主模块OB1和多个程序模块OB10，OB35，OB40，OB80。
OBs对于技术人员来说已知为在可编程控制器中所谓的结构模块。例如存在：用于循环的处理的OB1；用于时间警报的OB10；用于周期性的唤醒警报的OB35；用于输入组件/输出组件的过程警报的OB40，其以信号标记IO外围设备的规定状态；用于在OB1循环超过调节的时间周期的情况下的循环时间错误的OB80；用于在启动SPS例如从停止到运行时的启动的OB100；用于组件错误的OB122，等等。
在工业控制器2中的运行系统6将内部的流程组织起来。主模块OB1的面向循环的处理通过环形箭头表明。在程序模块OB10的实施例中，借助箭头表明OB1的中断和随后返回到OB1中。
主模块OB1在工业控制器2启动之后被循环处理并且程序模块OB10，OB35，OB40和OB80被事件控制地处理。除了事件控制之外，程序模块还根据优先级模型被处理，为此，为每个程序模块分配了一个处理优先级。
记录装置7设计用于，分别为程序模块OB10，OB35，OB40和OB80算出由相应的程序模块OB10，OB35，OB40和OB80的处理结束的时间点和处理开始的时间点的差值中得出的处理时间。此外，记录装置7设计用于，为处理时间设置相应的程序模块OB10,OB35，OB40和OB80的模块标号、也就是说设置“OB10”、“OB35”、“OB40”和“OB80”，并且通过通信连接器4转发给分析单元。这种转发借助传输装置9进行，在该传输装置中，将处理时间、执行周期和模块标号发送给分析单元3。
分析单元3设计用于，在显示界面8中图形地显示出从处理时间到模块标号的分配关系。为了实现图形的显示，分析单元3具有准备装置3a。此外分析单元3设计用于，除了模块标号、例如“OB10”，以及所属的处理时间之外，在显示界面8中这样显示出程序模块的处理优先级、例如OB10，即处理优先级能交互地改变。通过用于开始(Absetzen)改变参数的装置3c，这样改变的处理优先级可以通过通信连接器4借助改变指令10被传输给涉及的程序模块、例如OB10并到达控制程序5，以及立刻在控制程序5中被加以考虑。
在图2至7中示出了模块标号的、优先级的、所属的测得的运行时间的不同显示界面，其中也应该显示出最短的、当前的和最长的运行时间。根据图2显示出对于程序模块OB40，OB35和OB1的运行时间分配情况的显示界面8。用于模块标号20的区域具有文本“OB40”。在这个区域下方布置了另一个用于处理优先级21的区域。显示界面8被分成三个部分。在上方的三分之一部分中显示出用于OB40的运行时间，在中间的三分之一部分中显示出用于OB35的运行时间，并且在下方的三分之一部分中显示出用于OB1的运行时间。由于OB40是过程警报，因此对于它不存在对于参数化的时间的描述。相反地，对于OB35和OB1显示出参数化的时间。对于OB35选择了100ms的参数化的执行时间。对于OB40选择了150ms的参数化的循环时间，其相应于最大的循环监控时间。
类似于根据图2的显示界面8的分成三部分的描述，根据图3也选择了对于OB40，OB35和OB1的分成三部分的描述。然而在此这样配置显示界面8，即对于相应的程序模块为用户给出了运行时间部分的按百分比的显示界面。
作为对于根据图3的显示界面8的描述的补充，利用根据图4的显示界面8也在按百分比的描述中显示出运行时间分配的过程。按百分比的分配的负载横条在此分成两部分。一方面说明了平均的负载并且另一方面说明了当前主要的负载。
利用根据图5的显示界面，在图形的描述中对通信负载加以考虑，其中通信负载包括通信时间，该通信时间由多个这样的时间周期构成，即在该时间周期中，控制程序进行通信任务以用于和连接在工业控制器上的自动化组件进行通信。
根据图6中的显示界面8示出了通信负载的另一种描述。除了通信负载的按百分比的显示之外，显示界面8具有用于显示通信时间的区域23。也对于图6中的显示界面8选择了分成三部分的描述。在上方的三分之一部分中显示出参数化的最大通信负载的20％。在这个最大的通信负载的20％之内设有横条，该横条一直到达通信负载的9％，其相应于当前有效的通信负载。在第二个三分之一部分中，对于具有100ms的参数化的执行时间的OB35显示出55％的运行时间份额。在最下方的三分之一部分中，对于OB1在显示界面8中显示出150ms的参数化的循环监控时间和15％的运行时间份额。
根据图7，利用显示界面8对于程序模块OB1，OB35，OB40，OB82，OB86和OB80显示出动画的流层模型。在相应的区域中为模块标号20示出相应的标记、例如“OB80”。对于OB80例如在处理优先级的区域21中显示出26的优先级。对于每个程序模块存在一行，在该行中横条根据其处理时间长度被或长或短地示出。在测得的时间的这种描述和准备中，用户可以例如在除了优先级上，在显示界面8的表面中进行改变。但也可以在该显示界面8中对一般的和运行时间有关的参数进行改变。如果在这个流程层模型中进行改变，则因此立刻可以看出改变的效果。
在对于OB82的行中显示出鼠标指针。该鼠标指针位于对于OB82的执行时间的横条的上方。根据图1的分析单元3在此这样设计，即如果鼠标指针位于执行时间横条上方，则使信息区域24变亮，在该信息区域中可以显示出并且改变关于相应的程序模块的其它参数。

Claims (12)

1.一种用于分析工业控制器(2)的控制程序(5)的时间流程特性的方法，其中所述控制程序(5)被划分为一个主模块(OB1)和多个程序模块(OB10，OB35，OB40，OB80)，
-所述主模块(OB1)在启动之后被循环处理，
-所述程序模块(OB10，OB35，OB40，OB80)被事件控制地处理，其中为所述程序模块(OB10，OB35，OB40，OB80)分配有处理优先级(21)，
其特征在于，对于所述程序模块(OB10，OB35，OB40，OB80)来说，分别
-算出一个由相应的所述程序模块(OB10，OB35，OB40，OB80)的处理结束的时间点和处理开始的时间点的差值中得出的处理时间，
-将相应的所述处理时间分配给相应的所述程序模块(OB10，OB35，OB40，OB80)的模块标号，和
-在显示界面(8)中图形地显示出这种分配关系，
其中，算出通信时间并且在所述显示界面中显示出所述通信时间，所述通信时间由多个如下的时间周期构成，即在所述时间周期中，所述控制程序进行通信任务以用于和连接在所述工业控制器(2)上的自动化组件进行通信。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，除了所述模块标号和所述处理时间之外，还在所述显示界面(8)中这样显示出所述程序模块(OB10，OB35，OB40，OB80)的所述处理优先级(21)，即所述处理优先级能交互地改变，并且将所述改变的处理优先级分配给涉及的所述程序模块以及在所述控制程序(5)中加以考虑。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，除了所述处理时间之外，还算出各个程序模块的执行周期，其中由所述程序模块主动地执行其程序指令的时间周期的总和算出所述执行周期。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，算出在所述处理时间和所述执行周期之间的偏差，其中，当超过所述偏差一个能调节的值时，在所述显示界面中生成提示。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，针对一个程序模块交互地改变其它和运行时间有关的参数并且由此优化了所述控制程序(5)的所述时间流程特性，其中紧接着在所述控制程序中考虑了分别改变的所述参数。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，针对一个程序模块交互地改变其它和运行时间有关的参数并且由此优化了所述控制程序(5)的所述时间流程特性，其中紧接着在所述控制程序中考虑了分别改变的所述参数。
7.一种用于分析工业控制器(2)的控制程序(5)的时间流程特性的系统(1)，所述系统包括：
-所述工业控制器(2)，
-分析单元(3)，所述分析单元和所述工业控制器(2)通过通信连接器(4)相连接，其中所述控制程序(5)具有一个主模块(OB1)和多个程序模块(OB10，OB35，OB40，OB80)，其中
-所述主模块(OB1)在启动之后被循环处理，
-所述程序模块(OB10，OB35，OB40，OB80)被事件控制地处理，其中为所述程序模块(OB10，OB35，OB40，OB80)分配有处理优先级(21)，
其特征在于，
-记录装置(7)，所述记录装置布置在所述工业控制器(2)中，其中，所述记录装置(7)设计用于，
-分别为所述程序模块(OB10，OB35，OB40，OB80)算出由相应的所述程序模块(OB10，OB35，OB40，OB80)的处理结束的时间点和处理开始的时间点的差值中得出的处理时间，和
-通过所述通信连接器(4)将所述处理时间连同相应的所述程序模块(OB10，OB35，OB40，OB80)的模块标号(20)转发给所述分析单元(3)，其中此外，
-所述分析单元(3)设计用于，在显示界面(8)中图形地显示出从所述处理时间到所述模块标号的分配关系，
所述记录装置(7)设计用于，算出通信时间并且将所述通信时间通过所述通信连接器(4)转发给所述分析单元(3)，所述通信时间由多个如下的时间周期构成，即在所述时间周期中，所述控制程序(5)进行通信任务以用于和连接在所述工业控制器(2)上的自动化组件进行通信。
8.根据权利要求7所述的系统(1)，其中，所述分析单元(3)设计用于，除了所述模块标号和所述处理时间之外，还在所述显示界面(8)中这样显示出所述程序模块(OB10，OB35，OB40，OB80)的所述处理优先级，即所述处理优先级能交互地改变，并且通过所述通信连接器(4)将所述改变的处理优先级(21)传输给涉及的所述程序模块，从而在所述控制程序(5)中对所述改变的处理优先级加以考虑。
9.根据权利要求7或8所述的系统(1)，其中，所述记录装置(7)还设计用于，算出各个程序模块的执行周期，其中由所述程序模块主动地执行其程序指令的时间周期的总和算出所述执行周期，并且通过所述通信连接器(4)转发给所述分析单元(3)。
10.根据权利要求9所述的系统(1)，其中，所述分析单元(3)设计用于，算出在所述处理时间和所述执行周期之间的偏差，并且当所述偏差超过一个能调节的值时，在所述显示界面中生成提示。
11.根据权利要求7或8所述的系统(1)，其中，所述分析单元(3)设计用于针对一个程序模块交互地改变其它和运行时间有关的参数并且将所述参数通过所述通信连接器(4)转发给所述工业控制器。
12.根据权利要求10所述的系统(1)，其中，所述分析单元(3)设计用于针对一个程序模块交互地改变其它和运行时间有关的参数并且将所述参数通过所述通信连接器(4)转发给所述工业控制器。
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