CN114144735A - 用于控制和/或调节技术过程的可执行控制程序的计算机辅助生成的计算机实现的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制和/或调节技术过程的可执行控制程序的计算机辅助生成的计算机实现的方法，其中，控制程序的功能借助于用户接口(7)，基于状态(Z1至Z4)、输入信号(E1至E3)和输出信号(A1，A2)进行定义，并随后被转换成可执行程序代码，其中输入表(11)借助于用户接口(7)被填充以描述控制程序的功能，其中，输入表(11)的一个行/列被分配给技术过程的每个状态(Z1至Z4)并且输入表(11)的一个列/行被分配给技术过程的每个输入信号(E1至E3)，该技术过程在输入表(11)中被全面地描述，通过规范为在输入表(11)的单元格中的每个针对转变到下一状态所预期的、或针对错误检测或随机监测(I)的信号变化(S)，其中在每个定义的状态中与输入表(11)中的规范相对应的每个输入信号被程序代码针对信号变化或错误条件连续地监测，或者被分配随机规范并且因此不被监测。

Description

用于控制和/或调节技术过程的可执行控制程序的计算机辅 助生成的计算机实现的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制和/或调节技术过程的可执行控制程序的计算机辅助生成的计算机实现的方法，其中，借助于经由操作接口的状态、输入信号和输出信号来确定该控制程序的功能并且随后将该功能转换成可执行程序代码。
背景技术
例如，制造设施中的技术过程的控制或调节是由被提供有多个输入信号的系统计算机进行的。用于系统计算机的这种输入信号可以例如来自监测活塞在汽缸中的位置的位置传感器、或来自监测容器中液体的温度的温度传感器、或来自设定产品的干燥时间的定时器。技术过程包括以输入信号、输出信号、状态和错误条件形式的多个过程变量，甚至非常简单的技术过程也受这些过程变量中的大部分影响。技术过程必须控制或调节的技术组件越多，技术过程包括的过程变量的数目越大。例如，对于用于生产汽油的炼油厂，立即显而易见的是，炼油厂的各个技术组件将包括多少输入信号和输出信号以及炼油厂的各个技术组件可以处于多少状态，使得这些过程变量的所有可能性的组合导致用于生产汽油的技术过程的几乎无法管理的大量计划和非计划顺序。
DE 10 2015 109 662 A1公开了这样一种用于可执行控制程序的计算机辅助生成的方法，其中，控制程序的功能是由技术人员经由图形用户接口设定的。框图中的框标识状态，并且信号线从技术过程的一个状态转变到下一状态。由于这样的图形用户接口即使在简单的技术过程中也是复杂的，所以该现有技术描述了将控制程序的图形模型分解成子模型。然而，通过分解图形用户接口，图形用户接口变得更复杂。这种已知方法的进一步的缺点是在用于控制或调节由该方法生成的技术过程的控制程序的执行期间存在意外的错误状态，这些错误导致技术过程失败并且随后导致生产损失。
EP 0 707 248 A1公开了一种用于可执行控制程序的计算机实现的生成的另一方法，其中，再次使用图形用户接口来设置该技术过程的功能。为了降低图形用户接口的复杂度，借助于程序属性将某些图形对象组分配给“视图”，使得可以通过激活或去激活相应的程序属性来显示或隐藏图形对象组。用户接口的经典行/表型显示器被提及为不利的，因为该显示器可能不够清晰。该方法的进一步的缺点是在用于控制或调节用该方法生成的技术过程的控制程序的执行期间存在意外的错误状态，这些错误导致技术过程失败并且随后导致生产损失。
发明内容
本发明的目的是创建一种用于控制和/或调节技术过程的可实现控制程序的计算机辅助生成的计算机实现的方法，从而避免现有技术的缺点。
根据本发明，利用根据权利要求1所述的过程的过程步骤实现了本发明的目的。
本发明基于以下发现：在已知的过程中，用于描述该技术过程的操作面没有完整描述待用其所有不同的状态和输入信号的所有可能的组合来控制或调节的过程。已知的操作面适于描述按计划进行的技术过程的状态和状态转变以及某些定义的错误状态，但是总是存在未考虑的输入信号或状态顺序的组合。通常，原因是限定技术过程的技术人员确信不可能发生这种状态或这种输入信号的组合。一旦技术过程具有多个技术组件，最常见的原因是操作面不提供任何帮助来以限定的方式处理所有可能的组合。
本发明通过根据输入表中的定义连续地关于信号变化或错误条件在每个定义的状态下监测每个输入信号或者通过随机设置每个输入信号，因此不监测每个输入信号来解决这个问题。因此，立即认识到技术过程的任何偏差。此外，提供对技术过程的完整描述的输入表的发明结构允许所有状态和状态转变的结构化定义，这防止某些输入信号组合不被认为是预定的，并且然后在过程运行时将导致生产损失，这可以借助于校验表来验证。利用该输入表中的技术参数的这种新联系，解决了减少生产过程的停滞的技术目的，从而提供了本发明的技术，该输入表包括用于代码生成器创建在一个地方控制技术过程的控制程序的所有信息。
附图说明
下面参考附图描述本发明的方法的进一步有利的实施方式。
图1示出了根据本发明的第一实施示例的由控制程序控制的技术过程的技术组件。
图2示出了用于经由来自用户的输入在输入表中完整地描述技术过程的创造性步骤。
图3示出了工作表，该工作表至少部分地显示在显示装置上并且从输入表中填充。
图4示出了校验表，该校验表也可被显示在显示装置上，用于通过输入表和工作表来校验技术过程的完整描述。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的第一示例性实施例的由控制程序控制的技术过程的技术组件。控制计算机1被设计成执行控制程序，以便将汽缸3的活塞2从“后部”位置移动到“前部”位置并且反之亦然。当按钮4被按压时，它向控制计算机1发出第一输入信号E1。当第一传感器5检测到活塞2处于“后部”位置时，第一传感器5向控制计算机1发出第二输入信号E2。当第二传感器6检测到该活塞2处于“前部”位置时，该第二传感器6向该控制计算机1发出第三输入信号E3。输入/输出单元7包括显示器8、按钮4和用于输入信息的另外的按钮(未示出)。控制计算机1向第一阀门9发出输出信号A1，以便将活塞2从“后部”位置移动到“前部”位置。控制计算机向第二阀门10发出输出信号A2，以便将活塞2从“前部”位置移动到“后部”位置。
由仅包括少数技术组件的简单系统执行的技术过程的顺序可以总结如下：当活塞2处于“后部”位置并且按钮4被按压时，控制计算机1向第一阀门9发出第一输出信号A1，使得活塞2移动至“前部”位置。当活塞2处于“前部”位置并且按钮4被按压时，控制计算机1向第二阀门10发出输出信号A2，使得活塞2移动至“后部”位置。在状态Z1至Z4中的技术过程的这个顺序是如图2所示的系统的完整描述的第一步骤。
图2示出了在第二步骤中，基于技术过程的顺序在输入表11中的定义，该顺序如何可以经由用户的输入被设置在面向位的情况中。顺序的四个状态Z1至Z4被包含在输入表11的四行中，并且输入信号E1至E3被包含在输入表11的列中。反向的第一输入信号E1被包含在单独的列中作为进一步的输入信号，因为连续地按压按钮4不会导致活塞2的位置从“前部”至“后部”并且再次至“前部”的不受控制的变化。在本发明方法的第三步骤中，输入信号E1至E3以及
Figure BDA0003363835700000042
后经由逻辑与状态相关联。
为此，当在相应状态Z1至Z4中必须监测信号变化S时，用户在输入表11的一行中输入“S”。例如，在状态Z1中，当系统等待来自按钮4的输入信号E1时。此外，当在相应状态Z1至Z4中必须监测输入信号时，用户在输入表11的单元格中输入“I”。在状态Z1中，例如，当输入信号E2必须具有位“1”以确保在“后部”位置中检测到活塞时。用户不输入“S”或“I”的所有其他单元格可以包含任何值，即，输入信号E1至E3在这种状态下可以具有位“0”或位“1”，而对技术过程的顺序没有任何影响。当然，用字母“S”和“I”进行标记仅仅是输入选项的一个示例，然而，当填充输入表11时，用户可以使用任何数字或字符。
针对用于控制计算机1的可执行控制程序的计算机辅助生成，为了使由控制计算机1以受控的方式运行上述技术过程，控制程序现在由控制计算机1或另一计算机基于输入表11生成，该程序的功能可从工作表12识别并且还可在显示器8上显示。在图3所示的工作表12的第一部分13中，四种状态Z1至Z4被包含在行中，输入信号E1至E3和
Figure BDA0003363835700000041
包含在列中。根据用户在输入表11中的输入，位“0”和“1”被插入在工作表12的第一部分13中以用于完整描述控制程序的功能，其中，当根据输入表11中的输入在该状态下输入信号可以是随机的时，可以将工作表12的第一部分13的字段保持为空。
图3示出了本发明的工作表12，该工作表12还具有从一个状态转变至包括在工作表12的另外四行中的相应跟随的状态的状态。在另一列中，还包括控制计算机1至阀门9和10的输出信号A1和A2。工作表12的第一部分13描述了根据图1的系统的技术组件在系统的任何和所有可能状态中的所有输入E1至E3和所有输出A1和A2。
在工作表12的第二部分14中，状态Z1至Z4以及状态转变已经被分配在四列M1至M4中的矩阵位Mx。列M1至M4对应于输入E1、E1、E2和E3，其中，每当系统在该状态下等待该输入信号时，矩阵位Mx示出位“1”，并且每当控制计算机1等待该输入信号继续至下一状态时，示出位“0”。
在工作表12的第三部分15中，包含对应于用户在输入表11中的输入的错误状态并且由从其生成的控制程序监测，这些错误状态在该控制程序对该工作表的第二部分14和第三部分15中的位进行循环比较时，在存在差异的情况下在相应的状态或状态转变中在显示器8上导致错误消息。该工作表12的该第三部分根据用户的输入而被填充并且可以在图4中所示的创造性校验表16的帮助下被验证或校验，该创造性校验表16将在下面进行描述。
在校验表16中，三个输入信号E1至E3的所有可能的位组合都被包含在行中，并且控制计算机或创建可执行控制程序的计算机基于输入表11和/或工作表12，为这些位组合中的每一个指定位组合的意义。例如，位组合1-1-1(即，当所有三个输入信号都具有切换电压时)意味着必须存在系统的错误状态，因为活塞2不能同时被处于“后部”位置的第一传感器5和处于“前部”位置的第二传感器6检测到。系统的相同错误状态也存在有位组合0-1-1，因为再次使用这个位组合，输入信号E2和E3两者都具有切换电压。该校验表16供用户校验事实上输入信号E1至E3的任何可能的组合已经被分配了含义或处理。在任何可能的状态或状态转变期间对系统的所有输入的这种无缝监测提供了用于控制和/或调节技术过程的特别可靠的控制程序。
在通过手动在输入表11中设置位来完成技术过程的功能的此完整描述之后，可以由用户启动用于控制和/或调节技术过程的可执行控制程序的计算机辅助生成。本领域技术人员将熟悉将由表或图形模型描述的过程自动翻译成机器语言或更高编程语言的可执行控制程序，例如在DE 10 2015 109 662 A1中所描述的。因此，本说明书将不在此进行详细描述，因为本发明在技术过程的无缝表格式的描述的领域内。在生成可执行程序代码之后，将其加载到控制计算机1的程序存储器中，使技术过程进入定义的状态-例如：状态Z1，控制程序的执行由用户启动。可以在技术过程的执行之前、期间和之后在显示器8上显示由控制计算机1或具有创建控制程序的另一个计算机创建的工作表12和可选的校验表16的部分，以保持用户通知。
以下，将描述由控制计算机1经由执行基于工作表12和校验表16中的无缝描述所生成的程序代码来控制的技术过程的顺序。在状态1中，活塞2处于“后部”位置，这是为什么在第一部分13中仅第一传感器5的输入信号E2具有位“1”或切换电压，而在第二部分14中，矩阵位M1具有位“1”，因为在前进到状态2之前需要按钮4(即，输入信号E1)。在第三部分15中，在状态1的第一行中可以看出，关于矩阵位M3是否具有位“1”的事实来监测以粗体字示出的矩阵位M3。如果存在位“0”，即，第一传感器5的输入信号E2示出了活塞2未处于“后部”位置并且因此状态1不存在，则存在将借助于显示器8显示给用户的错误。通过查看在显示器8上示出的工作表12，用户可以看到技术过程是哪种状态以及哪个传感器发出意外的传感器信号作为输入信号。通过查看该活塞的实际位置，用户可以容易地识别该系统的错误，并且例如通过更换第一传感器5对其进行改正。
此外，在第一状态Z1中，关于矩阵位M1是否已经具有位“1”的事实来监测在第三部分15中以正常字体示出的矩阵位M1，这将示出在按压按钮4之后输入信号E1具有切换电压。当控制计算机1借助于在“转变到2”的行中给出的位，检测到该监测的前进条件WSB时，控制计算机1前进到系统的状态2，并且向第一阀门9发出输出信号A1，随后，活塞2移动到“前部”位置。当活塞2已经达到“前部”位置并且输入信号E3具有切换电压时，达到从状态2到状态3的前进条件，该前进条件对应于在状态Z2的第三部分中的所监测的矩阵位M4中的位“1”。在状态3中，在按压按钮4之后，系统再次等待输入信号E1，其对应于第三部分15中的所监测的矩阵位M1中的位“1”。当按钮4被按下时，控制计算机前进到状态4并向第二阀门10发出输出信号A2，使得活塞2移动到“后部”位置。一旦第一传感器5向控制计算机1发出输入信号E2，控制计算机就切换回状态1，在此之后整个技术过程已经运行一次，其中输入信号E2通过第三部分15中所监测的矩阵位2中的位“1”来检测。前进条件WSB总是由在工作表12的第二部分14中的具有位“0”的所有矩阵位Mx来表征。在本发明的另一个实施例变型中，前进条件WSB可以由具有位“1”的所有矩阵位Mx来表征。
校验表16允许校验输入到工作表12中的位是否完成，然而，在不用校验表16对其进行校验的情况下，创建工作表12也是可能的。
可以提到的是，工作表12当然还可以相对于行和列反向地被创建和使用。在这种情况下，状态Z1至Z4将被包含在列中，并且将输入信号E1至E3、输出信号A1和A2以及矩阵位Mx布置在行中。这种替代布置还提供了以下优点：完整描述了该系统的技术过程，以便允许用控制计算机1来执行该可执行程序代码的计算机辅助创建。当执行用于控制和/或调节技术过程的程序代码时，因此保证了输入信号的所有可能的组合产生预设处理。只要输入“状态机”的下一状态或者用户显示定义的错误，这允许基于表中的信息的即时解决方案。
参照非常简单的技术过程描述了本发明的方法，该技术过程具有仅一个汽缸3和仅一个活塞2，该活塞2仅可移动到两个位置。当使用与包括多个不同技术设备的技术过程一起描述的方法时，其实际优点变得明显，例如在半自动化或全自动化生产过程中的情况。

Claims (7)

1.一种用于控制和/或调节技术过程的可执行控制程序的计算机辅助生成的计算机实现的方法，其中，实现以下方法步骤：
经由操作接口借助于状态(Z1至Z4)、输入信号(E1至E3)、以及输出信号(A1，A2)来定义所述控制程序的功能；
将所确定的控制程序的功能转换成可执行程序代码，其特征在于，经由用户接口(7)填写的输入表(11)完整地描述所述控制程序，其中，所述技术过程的每个状态(Z1至Z4)被分配所述输入表(11)的行/列，并且所述技术过程的每个输入信号(E1至E3)被分配所述输入表(11)的列/行，以便通过在所述输入表(11)的每个单元格中定义如下状态来完整地描述所述输入表(11)中的技术过程：
等待转变到下一状态的信号变化(S)，或
针对错误检测进行监测(I)，或
随机的，
其中，在每个定义的状态下，根据所述输入表(11)中的定义，每个输入信号是针对信号变化或错误条件被连续地监测、或者是被随机地设置并因此不被所述程序代码监测。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述输入表(11)创建所述可执行控制程序期间，创建工作表(12)，其中，为所述技术过程的每个状态(Z1至Z4)分配所述工作表(12)的行/列，并且为所述技术过程的每个输入信号(E1至E3)分配所述工作表(12)的第一区域(13)中的列/行，以便通过在所述工作表(12)的第二区域(14)中限定用于转变至下一状态(Z1至Z4)的所预期的输入信号(14中的Mx)并且通过在所述工作表(12)的第三区域(15)中限定用于错误检测的所监测的输入信号(15中的Mx)来完整地描述所述工作表(12)中的所述技术过程。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在放置在所述状态(Z1至Z4)之间的所述工作表(12)的其他行/列中，每个行都被提供用于从一个状态转变到后续状态，其中，在这些行/列中，所预期的输入信号(14中的Mx)必须全部具有位零或全部具有位1。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于，输入信号(E1至E3)的每个理论上可能的组合在控制表(16)中被分配所述工作表(12)的状态(Z1至Z4)或所述工作表(12)的所述第三区域(15)中的监测错误或所述工作表(12)中的转变，以便验证所述工作表(12)中的所述技术过程的完整描述。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在用显示装置(8)基于工作表(部分14中的12)通过所述控制程序来控制和/或调节所述技术过程的模拟期间，将标记相应的下一输入信号(E1至E3作为M1至M4)，所述相应的下一输入信号被预期用于将当前转变成下一状态(Z1至Z4)。
6.一种存储介质，所述存储介质包括控制程序，所述控制程序适于在处理器上执行，并且当在控制计算机(1)上执行时执行根据权利要求1至5中任一项所述的处理步骤。
7.一种计算机程序产品，包括可执行指令，所述可执行指令在控制计算机(1)上执行时用于执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法。
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