CN102693124A

CN102693124A - 用于识别程序流程的方法

Info

Publication number: CN102693124A
Application number: CN2011104398419A
Authority: CN
Inventors: 沃尔夫冈·霍恩; 约尔格·辛格; 彼得·瓦格纳
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2012-09-26
Also published as: EP2469364A1; US20120324295A1

Abstract

本发明涉及一种用于显示程序流程的方法，根据该方法将程序图像化地显示成流程图(1)，其中，根据运行中的程序的或运行完毕的程序的状态数据来标记流程图(1)的元素(3，4，5，6，7，8，9，10，11，15，16)。

Description

用于识别程序流程的方法

技术领域

本发明涉及程序流程的识别、尤其是自动化技术中的程序的识别。可以图像化地显示出程序流程的识别。该程序尤其是自动化装置的可循环运行的程序。自动化装置的实例为：存储程序控制器(SPS)、运动控制装置(尤其是用于调节和/或控制运动流程)、整流器、主机(例如，用于印刷机)，例如用于生产带、炼钢厂、机床、包装机、玻璃成型机等等。可以在这种装置上运行程序并且例如借助工程系统对程序进行编程。随之例如将机床的应用程序在机床的运行时间系统中使用。

背景技术

对于自动化系统的用户、例如，操作员或程序员而言，重要的是能够识别程序的流程。为此可以使用调试器。在此，缺点例如在于，程序流程会由于停止点而被停止或仅仅将已存储的字母数字程序值提供给用户进行分析。在ST程序(在结构化文本中编写的程序)中，对用户而言例如可能的是，激活DEBUG-机构。在第一个视窗中为其显示出ST源，而在另一个窗口中可以为循环运行的程序编码，对于相应的运行过程而言固定地显示出应用在程序编码中的变量的值。因此，用户可以在循环的SPS功能性的情况下实现文本格式的诊断和程序调试。虽然除了ST-编程之外，基于图像化对象的编程也是可能的，但是调试功能仍要基于文本的显示。

发明内容

本发明的目的在于改进程序流程的识别并且使分析对用户而言变得更加简单。

该目的根据一种具有根据权利要求1至9中任一项所述的特征的方法来实现。

该自动化系统特别具有：用于参数化、设计以及运行控制系统的装置和/或用于利用对控制程序进行编辑的编辑装置来生成优选是循环的控制程序的装置以及特别是用于编译控制程序的编译装置。为此可以使用工程系统。为了基于控制程序来对系统进行时间上的控制，自动化系统可以具有用于处理编译好的、优选是循环的控制程序的微处理器装置。

为了调试、参数化以及运行控制系统以及为了生成适当的控制程序，在存储程序控制器中更多地使用了工程系统。为了接收工程系统的数据以及为了对控制程序进行相应的处理，例如使用了运行时间系统。在此，在自动化系统装置运行时，该运行时间系统也可以与工程系统通信连接。因此，在程序运行的过程中可以在工程系统中显示、处理和/或存储数据。为了进行存储，该运行时间系统和/或工程系统可以具有轨迹。可以在与运行时间系统相同的硬件上或也在与该硬件相分离的硬件上安装该工程系统。

特别在循环运行的控制程序中，可以有利地借助图像化显示来观察变量、程序状态以及对指令的处理。在此，该图像化显示特别是基于流程图。用户可以在监控器上跟踪程序流程并且例如观看SPS循环是如何进行的。由此，可以在控制程序运行的过程中轻松地观察系统参数。流程图通常也被视作为图像化的编程界面的视图，该编程界面不单独依赖于ASCII码，而且还以图像为基础。

在用于显示程序流程的方法的一个实施方式中，将程序图像化地显示成流程图，其中，根据运行中的程序的或运行完毕的程序的状态数据来标记流程图的元素。这基于由运行时间系统所提供的信息。程序例如可以是：机床的控制程序、机床的子程序、生产型机床的控制程序、包装机的控制程序、印刷机的控制程序等等。

该流程图是程序流程图(PAP)，该程序流程图也可以被称作程序框图(flowchart)或程序结构图。借助图像化显示可以将算法转化成计算机程序。在此可以将计算机程序进一步理解成这样的程序，例如在工业设备中的控制装置(例如存储程序控制器(SPS))或调节装置(例如，运动控制装置)上的在处理器上所运行的程序。通过该图像化显示能以直观的方式来描述用于实现该目的的操作顺序。

例如，在DIN 66001中描述了用于程序流程图中的元素的可能符号。在此，还将信息流图的符号定义为另一种流程图。程序流程图也可以不取决于计算机程序而用于显示过程和工作。流程图的另一实施例是Nassi-Shneiderman流程图(结构化流程图)。在通过UML对面向对象的程序设计进行描述时也应用了扩展的流程图。由ISO 5807信息处理中对流程图的符号和协定进行了描述。

例如，被显示为流程图的程序借助图像化的编程面、也就是说根据现有的流程图来编写。为了随后在流程图中图像化地显示，还可以将程序生成为文本形式。同样，编写成KOP(梯形图)或FUP(功能图)的程序也可以在流程图中进行描述。这种程序可以被翻译成机器语言，其中提出，在机器上运行程序时会产生可以对应于流程图的一个元素的数据。如果随之在程序流程中例如状态变量随后发生了变化或者子程序被调用或处理，那么就可以实现向流程图的元素之一的分配。这种分配例如在线地、特别是实时地、或是在附加过程中实现，特别是通过使用轨迹来实现。在轨迹中，用于元素的数据被存储在流程图中，以便在程序处理完毕之后对其进行评估。可以根据运行中的程序的或运行完毕的程序的状态数据来标记流程图的元素。状态数据特别说明了：程序中的哪个点正在被处理或已经处理完毕。状态值(例如，变量，真值或类似值)会通过处理而变化，这种变化也是可以被显示出来的。

也可以将这些元素描绘成椭圆形、矩形、菱形等等。根据DIN 66001，例如描绘出了开始点、结束点或通过椭圆形描绘出了极限点。箭头和线条说明了与随后的元素的关系。矩形表示的是一个操作，其中，带有双垂直线的矩形表示的是子程序调用。借助菱形描述的是分支，由此表示出真实性检查。输入和输出可以例如表示为平行四边形。除了开始元素、结束元素、极限点元素、操作元素、用于调用或执行一个或多个子程序的元素、分支元素、输入元素或输出元素以外，在流程图中还可以实现其它元素。

在该方法的一个实施方式中，程序是循环程序。恰巧在循环程序中很难显示出程序的相应的状态。这个难点尤其在于，处理器的时钟频率非常高，而这个时钟频率使得该循环程序流程在一秒钟内多次运行。对此可以例如通过轨迹(信息存储器)来帮助进行评估。

在该方法的一个实施方式中，程序具有多个分支，也就是具有至少两个分支。如果在循环程序流程中多次运行一个分支，也就是说在较长时间(例如，一秒以上)内不断重复该分支，那么因此在高时钟频率的情况下，流程图的元素状态的在线显示也将引起关于程序处理的说明。如果例如将恰好在程序流程中处理完毕的元素标记成彩色的，并且一直选择在分支点(分支元素)之后的特定分支，那么监控人员就可以在线实时观看程序的哪些分支已经被处理完毕或还未进行处理。因此，即使是每秒对循环的程序进行例如上百次的处理，也可以实现上述功能。如果不同分支的处理变换的频繁程度是人眼能够分辨的(例如，十分之一秒或十分之一分钟)，则监控人员仍然可以在线地观看流程图，该流程图的元素与正在运行的程序数据技术地连接，可以看到程序处于哪一个处理步骤中并且特别是恰好在使用哪一个处理分支。

不仅可以在线地从正在运行的程序中也可以在后续过程中从跟踪数据中得到状态数据，根据这些状态数据，至少一些流程图元素改变其图像化的示意图。利用该轨迹可以将正在运行的程序中的数据存储起来。

图像化的示意图可以通过例如以下的一个或多个措施进行改变：

-改变元素的颜色；

-改变元素的线条色彩浓度；

-改变元素的灰度；

-改变元素的标记；

-改变元素的颜色饱和度；

-使元素闪烁；以及

-其它方式。

在该方法的一个实施方式中，标记的显示时间比状态存在的时间更长，通过该状态引起了标记。该更长时间的显示也可以有利地由用户暂时进行调整和改变，从而使得例如状态变化的显示时间比其存在的时间长1秒，2秒，3秒或更长。因此也可以更好地为人们显示出短时间的变化。这种设置在程序中特别是有利的，其中可以在一秒内多次重新计算状态数据以及也可以改变状态数据。该图像化显示出的程序是例如机床的子程序。恰好在机床中，在循环的程序流程中存在分支，其中，机床的操纵人员需要知道机床恰好处在程序处理过程的哪个分支中。程序处理过程的分支在此例如取决于，正在加工的是哪种工件。通过该实时的图像化显示，机床的操纵人员可以得知处理的是否是正确的程序分支。

所描述的方法通常也可以被使用在用于控制运动流程的程序中。这例如设计装配机器、软袋包装机、起重机等等。

附图说明

下面示例性联系显示为流程图的附图描述本发明和有利的实施方式。

具体实施方式

该图示出的是流程图1。椭圆3表示的是所示程序的开始点。通过线12连接至下面的元素4。该元素4是矩形并且表示一个操作。元素4代表的是例如输出端的复位。元素4通过连接线12与元素15相连接。元素15是菱形并且代表的是分支。当条件为真时，将随后通过真连接(true)14对元素5进行处理。当元素的条件15被识别为“假”(false)时，将通过假连接13处理元素6。因此，通过分支元素15得到了两个处理支路。第一个处理支路24具有元素5，而第二处理支路26具有元素6。同时，只能执行这两个支路25，26中的一个。利用元素5和6例如可以设定输出值。第一支路24的元素5将输出值A1设定成例如值x，而第二支路25的元素6将输出值A1设定成例如值y。在元素7之前，箭头连接22以及线将这两个支路24，25重新组合在一起。元素7涉及的是轴释放电路(Achsfreigabeschaltung)。用于输入指令码的元素8在元素7后面。在元素16中经历另一次条件询问之后，又出现了一个分支、即图中的第二分支。第二分支中的第一支路26具有元素9，而第二分支的第二支路27具有元素10。如果元素16的条件显示为真(true)，那么对元素9(例如是变量分配)进行处理。如果元素16的条件显示为假(false)，那么对元素10(其例如也是变量分配)进行处理。这两个支路26和27都在代表了子程序调用的元素11中结束。从图中的所示内容可以看出，元素4，15，6，7和8是被标记过的。路径25也被执行了至少一次或也被循环地执行。

根据用于显示程序流程的方法，例如，在工程系统或诊断系统中设有可以使用户借助流程图图像化地观察尤其是连续地进行处理的程序的功能。在所示的流程图中，可以将处理完毕的指令涂上颜色。假如一再持续相继地执行特定的分支路径的话，那么就获得一种踪迹，从其中可以读出所选择的分支。由于循环的处理过程进行的极为迅速并且由此只能有条件地进行显示，所以在循环处理的程序中，在某些情况下用户可见的颜色与实际的程序流程并不一致。但是如果存在一定程度的后颜色延迟的话(这可能也是可调节的，例如，0.5秒或3秒)，那么在状态改变了很长一段时间时用户还是可以看见该颜色的。用户还会注意到，例如，流程图中的元素的处理过程也只不过持续了不到一秒(一秒的很小一部分)而已。

根据所描述的方法，用户可以在循环地处理的图像化程序中获得关于程序是如何执行的相关信息。在此，用户通过可视化的信息获得例如提示，即应该在哪里接通其它功能、例如状态程序。

在一种实施方式中，也可以将关于图像化程序流程的减少的信息一起加载在流程系统中，并且将流程系统中的图像化指令顺序的流程实时地记录到存储器(轨迹)中。这些信息将回馈给工程系统来实现可视化。工程系统在图像中相应地为通过CPU处理的图像化指令块标上颜色，该指令块就是流程图的元素。由此，即使在快速处理程序的过程中用户也能够跟踪到实际的程序是如何执行的。通过选择程序元素，用户可以自行决定其想要观察的流程图元素。由此可以将复杂的流程减少为几个被显示和被观察的元素。

在该方法的一个实施方式中，元素一旦被标记就一直保持被标记的状态。由此得到一种光迹，该光迹显示出了处理过程和分支。通过用户的行为，例如重新擦除彩色标记，可以实现重置标记。

利用所描述的显示程序流程的方法可以实现直接在图像化的程序图中对图像化程序的循环处理进行跟踪。通过对执行的程序步骤或程序块进行图像化上色，可以形成一种光迹。该光迹例如通过与循环运行中频率相应的颜色强化来获得。也可以为个别的执行过程设置特定的标记。

通过对运行时间系统中的程序处理过程以及随后的信息到工程系统中的传输过程进行记录，使得整个流程无论是在通过实时记录快速处理图像化元素/指令块的情况下，还是在循环程序处理过程中都是可视的。还可以通过上色来更好地实现图像化程序中的程序流程的可视化。

Claims

1.一种用于显示程序流程的方法，其中，将所述程序图像化地显示成流程图(1)，并且根据运行中的程序的或运行完毕的程序的状态数据来标记所述流程图(1)的元素(3，4，5，6，7，8，9，10，11，15，16)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述程序是循环程序。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述程序具有多个分支(15，16)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述状态数据是跟踪数据。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，标记的显示时间比状态存在的时间更长。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述程序是机床的子程序。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述程序是用于控制运动流程的程序。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述程序是其状态数据在一秒之内被多次重新计算的程序。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述程序具有至少一个以下的元素：开始元素(3)、停止元素、极限点元素、操作元素、子程序元素(11)、分支元素(15，16)、输入元素或输出元素，其中，尤其是所述流程图的一个部分是可选的，并且在所述被挑选出来的流程图部分中，根据所述状态数据有区别地显示出元素(3，4，5，6，7，8，9，10，11，15，16)。