CN1701302A - 用于产生自动化程序的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种借助于生成器(2)从HMI程序(3)中产生自动化程序(1)的方法，其中，该生成器(2)识别所述HMI程序(3)的结构(5)并转换成自动化程序(1)的结构(6)。

Description

用于产生自动化程序的方法

技术领域

本发明涉及一种借助于一个生成器从HMI程序产生自动化程序的方法。该自动化程序例如是一个由存储可编程的控制器执行的程序。该HMI程序(HMI＝人机接口)是一种尤其用于图形化用户控制的程序。

背景技术

所谓的CASE工具(CASE＝计算机辅助软件工程)公开了一种用于自动产生软件程序的方法的措施(例如，参见Schneider，Werner：Taschenbuchder Informatik，Fachbuchverlag Leipzig，4.Auflage，352页)。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种方法，利用该方法可以从在一技术过程中使用的HMI程序产生一个自动化程序，用于控制和/或监视该同一技术过程。

按照本发明，上述技术问题是通过权利要求1的特征来解决的。为此提供了一种借助于一个生成器从在一技术过程中使用的HMI程序产生自动化程序的方法，用于控制和/或监视该同一技术过程，其中，所述生成器识别该HMI程序的结构并转换成自动化程序的结构。

在此，本发明从这样的认知出发，即，作为基础的规划数据对于描述自动化任务来说更对应于借助HMI程序的用户控制，而不是自动化程序的结构或算法。因此，从规划层到利用HMI程序实现的HMI层的距离比从规划层到自动化程序的距离要小。如果首先完成了一个HMI程序，则可以从中产生一个自动化程序。由此可以明显地减少实现自动化解决方案的总造价。

对于自动化解决方案至少需要一个自动化程序。这样的程序处理自动化技术过程的传感器数据、进行计算并控制过程中设置的执行器。操作者可以通过HMI程序来操作和观察该过程。

迄今为止，从(多数具有图形部分的)规划描述中导出自动化程序的结构并引入适当的控制算法。在完成自动化程序的设置之后从该自动化程序的结构中导出具有对应操作和观察元件的操作结构。由此，迄今为止从图形层(规划)首先导出一个算法层(自动化程序)。然后从该算法层再导出一个图形层(HMI程序)。在此，来自规划层的信息可能丢失。

这种措施是以“历史”为条件的。在自动化技术的开始阶段自动化解决方案几乎完全由控制逻辑组成。从高性能的图形硬件出现以来操作和观察部件才越来越多地完善自动化解决方案。对应地，补充的操作和观察部件多数在建立自动化程序之后才编制。

本发明的优点在于，通过由生成器至少自动产生自动化程序的基本结构，程序员(必要时借助自动插入的注释行)将适当的控制算法引入到这些结构中，从而缩短了直到建立能够运行的自动化程序的开发时间。这不单节省了耗费大量成本的开发时间，而且使得自动化程序一方面对系统的故障更不敏感，因为程序员不会“遗忘”功能，另一方面更容易维护，因为所有自动产生的自动化程序表现出类似的结构。

从属权利要求涉及本发明优选的实施方式。

在一个基于规划程序的HMI程序中，生成器优选地考虑该规划程序的规划数据。由此可以将规划数据补充到从该HMI程序获得的自动化程序的结构中，其中，例如在验证边界值时借助HMI程序产生用于考虑超过以及不超过边界值的结构，并从规划数据中接收该边界值本身。

通常，HMI程序包括一个具有中心表示和至少一个设置在后的表示的导引部件，而生成器优选地借助该中心表示产生自动化程序的一个主程序，并借助该或者每个设置在后的表示分别产生该自动化程序的一个子程序。

该中心表示通常包括待自动化过程的总视图或者概略图。从该总视图出发，在HMI程序中可以访问过程的所有可操作装置和树结构的过程部件。每个可以从中心表示出发调用的表示被称为设置在后的表示。每个设置在后的表示本身又可以包含自己的设置在后的表示。利用由生成器进行的转换，按照与中心表示对应的主程序以及分别与该或者每个设置在后的表示对应的一个子程序的形式构成包含在HMI程序中的结构。

如果每个表示(不管是中心表示还是设置在后的表示)包括多个图像成分并且各图像成分与一个设置在该表示后的表示相联系，则生成器优选地为每个包含在一个表示中的、与一个设置在后的表示联系的图像成分产生一个对与该设置在后的表示对应的子程序的调用。由此，将包含在HMI程序中的各结构的依赖性传送到自动化程序中。

如果将各图像成分设置为输入或输出成分，用于输入或输出待自动化或者已经自动化的过程的数据，则生成器优选地借助包含在一个表示中的所有输入或输出成分产生一个用于调用与各表示对应的子程序的参数列表。

此外，生成器优选地针对包含在设置在后的表示中的输入或输出成分来扩展各参数列表。

在对应于各表示的自动化程序的子程序中处理可以在一个表示中输入和输出的过程数据。为了利用用于形成过程数据的变量的本地有效性的可能性和优点，将这些变量作为参数从主程序出发传送到各调用的子程序中。为了保证各传送的参数的一致性(特别是类型的一致性)，在常用编程语言中设置一个属于有关子程序的参数列表，该参数列表由生成器借助在一个表示中出现的输入和输出成分自动地产生。在设置在后的表示中使用的输入或输出参数，在子程序的参数列表中就已经得到了考虑，该子程序包含了对与设置在后的表示对应的子程序的调用。

生成器优选地将HMI程序的考虑至少一个条件或者一种可能性的过程数据指示转换为用于验证该条件的、自动化程序的程序序列。

此外，生成器优选地将用于验证该条件的程序序列作为与包含所述过程数据指示的表示对应的子程序的组成部分产生。

为了使得对该程序序列的编程容易，通过生成器将HMI程序的提示文本作为注释行接收到用于验证一个条件的各程序序列中。借助该注释行，在完成自动化程序设置中面向自动化产生的结构的程序员可以看出，例如在满足一个条件的情况下应当采用哪些措施)，并且该程序员可以借助该注释行将相应的指示采纳到自动化程序中。

优选地，生成器借助可以由用户编辑的规则确定调用自动化程序中子程序的顺序。

这考虑到，HMI程序的结构不能直接应用为自动化程序的结构。HMI程序尽管包含了自动化程序所需的所有元素，却是按照不同观点结合的。特别是，用于故障分析和原因排除的表示的层次更象一个网络而不是更容易传递的树结构，因为操作者为了能够找出故障必须能够在HMI程序中按简单的方式查询整个设备/机器，也就是整个过程。

反之，自动化程序的结构更面向生产过程。因此，还可以借助预定的或者可以预定的(特别是可以由用户编辑的)规则将用于形成HMI程序结构的基本机制分类和结构化为自动化程序的对应结构。

下面给出这种规则的例子：

1.结合对(按键以及故障和动作的)表示的所有调用。

2.去除循环和递归。

3.确定用于扩展调用结构的重复序列。

4.结合所有使用来自一个特定表示的变量的提示、动作等。

5.从对一个表示的调用和输入区域、变量、提示等的依赖性中确定一个对应和顺序。

6.......

该规则可以动态地扩展，由此也可以与不同应用情况下的状况匹配。该机制确定一个可以由用户匹配的优选方案。

下列的概括包括了HMI程序的结构和可以由此自动产生的自动化程序的结构或者序列：

a)从HMI程序中的图像导、即一个中心表示与设置在后的表示的结合中产生自动化程序的基本结构，该自动化程序具有一个与该中心表示对应的主程序以及分别与该或者每个设置在后的表示对应的一个子程序。根据生成器所产生的不同的编程语言，将一个表示转换成例如程序或子程序、模块、规划、元素或者类似的。

b)从该图像导引和由此隐含的预定操作序列中导出自动化程序的过程、各程序元素的交互作用，例如，在特定位置上对特定子程序的调用。

c)从一个提示或者一个用于HMI程序提示的触发器中，特别是借助提示规划产生例如一个边界值监视。

d)从HMI程序中用于显示部件的边界值，例如利用对彩色封皮反应的显示部件，导出自动化程序中的边界值监视。

e)从HMI程序的诊断图像中产生自动化程序中的诊断监视。HMI程序的该或者各诊断图像包括多个为了诊断或者监视目的而提供给用户的过程数据。也可以在自动化程序中集合这些数据用于诊断监视。

f)从HMI程序的变量中产生自动化程序的相应变量。这要求HMI程序与自动化程序一致并允许相互间直接的数据交互，而不需要转换或者担心出现转换错误。

g)从HMI程序的边界值和输入区域中为自动化程序产生仿真值。仿真值用于独立于待控制或待监视的过程而对自动化程序进行测试，使得在投入运行时提供一个至少能够运行的自动化程序，从而在理想情况下将该投入运行限制为精确调节。

附图说明

下面结合附图对本发明的一种实施方式作进一步说明。在所有附图中相同的附图标记表示相互对应的物体或者部件。图中，

图1表示自动产生一个自动化程序的过程，

图2表示自动产生该自动化程序的细节，

图3表示一个用于自动产生自动化程序的生成器的框图，和

图4表示HMI程序的一个中心表示和一个设置在后的表示。

具体实施方式

图1示意地示出自动产生自动化程序1的过程。该自动化程序1例如是一个由没有表示出的存储可编程控制器(SPS；英语为PLC)执行的程序。这样自动化程序1是一个SPS程序(英语为PLC程序)。因此，下面将自动化程序1和SPS程序用作同义词。

为了产生自动化程序1设置了一个生成器2。该生成器从一个用于用户控制的程序中产生自动化程序1或者该自动化程序的结构。当今用于特别图形化用户控制的程序按英语名称“人机接口”的缩写被称为HMI程序3。下面对应地也将用于用户控制的程序和HMI程序3用作同义词。该HMI程序3本身又基于规划程序4，该规划程序4具有例如阈值或边界值的规划数据。

图2示出了自动产生该自动化程序1的细节。据此，通过生成器2将HMI程序3的结构和特征转换成自动化程序1的相应结构和特征。其中，HMI程序3的结构和特征例如导引、操作序列、边界值、提示、诊断、变量、输入区域等，在下面统称为结构5或者结构元素5；自动化程序1的结构和特征例如程序结构、运行程序、边界值监视、诊断、变量、仿真等，在下面同样统称为结构6或者结构元素6。为了区别将HMI程序3的结构5或者结构元素5记为HMI结构5或者HMI结构元素5，而将自动化程序1的结构6或者结构元素6记为PLC结构6或者PLC结构元素6。

图3示出生成器2的框图。据此，生成器2包括输入接口7、求值器8、变换器9和输出接口10。

HMI程序3的求值和转换借助于一个分布在求值器8和转换器9上的智能程序完成，该智能程序的核心由这样的一个机制组成，该机制对称地从HMI结构5或者HMI结构元素5中产生PLC结构6或者PLC结构元素6。

输入接口7用来输入HMI程序3和其结构5。通过求值器8对HMI程序3或其结构5进行分析。在此，根据在一个没有表示出的数据库中存放的预定或者可以预定的、特别是可由用户编辑的规则，在必要时将所获得的数据结合起来。在求值器8的输出端变换器9将其结果结合并产生PLC结构6或者PLC结构元素6。借助于输出接口10将该PLC结构6或者PLC结构元素6接收到自动化程序1中。

图4示出了HMI程序3(图1)的一个中心表示11和一个设置在后的表示12，如在一个没有示出的荧光屏那样的显示设备上为HMI程序3的用户呈现的那样。中心的和设置在后的表示11、12都包括多个图像部件。

在中心表示11的情况下涉及第一和第二图像部件13、14，它们分别象征了第一和第二个在自动化或待自动化的过程中待处理的原始材料。此外，还涉及第三图像部件15，其象征了在自动化或待自动化的过程中的处理单元。另外，还涉及第四和第五图像部件16、17，它们分别象征了过程的第一和第二分类装置。最后涉及第六图像部件18，它象征了在过程中的诊断和求值单元，以及第七图像部件19，它象征了过程中的包装单元。箭头给出了过程中材料流动的方向。

各图像部件与一个设置在后的表示相关联。在图4的表示中，用于象征第一原始材料的第一图像部件13与设置在后的表示12关联。在例如利用如鼠标的指示设备激活一个与设置在后的表示相关联的图像部件时，该设置在后的表示12被显示。

该设置在后的表示12包括作为图像部件20的输入/输出区域，利用该区域可以显示或者对应于用户的输入改变HMI程序3的变量值。具体地，在图4中显示的例子是一个用于输入或者输出原始材料类型的图像部件20、一个用于输入或者输出数量的图像部件20、一个用于输入或者输出速度的图像部件20、一个用于输入或者输出颜色的图像部件20、一个用于输入或者输出直径的图像部件20和一个用于输入或者输出长度的图像部件20。

从由此在中心以及设置在后的表示11、12中包含的数据，生成器2产生用于自动化程序1的结构，例如按照下面以伪代码表示的形式，其中，从该中心表示11构成一个主程序(program prozess)的结构和其中包含的对与设置在后的表示相关联的子程序的调用，而从该设置在后的表示12构成一个子程序(procedure Rohstoffl)，其具有适应包含在该表示中的图像部件的变量定义。

    Program Prozess

      Call Rohstoffl(Rohstoffart，Stueckzahl，Geschwindigkeit，Farbe，

                    Durchmesser，Laenge)

      Call Sortierung(x，y，z)

      Call Verarbeitung(...)

      Call...

    Precedure Rohstoffl

      Var Rohstoffart

      Var Stueckzahl

      Var...

    Procedure...

借助规划程序4(图1)的预先给定，例如“如果在处理中的温度高于120度，则必须打开用于冷却液体的阀门。必须通知设备操作者。为了检验和记录的目的必须将其存档。”，以及HMI程序3(图1)的例如下列的片段：

Logische Gruppe Bit 3 bis Bit 5

Datenwort 5 Bit 3：“Achtung，Temperatur zu hoch：％Var Temperatur％”

Datenwort 5 Bit 4：“Ventil Kuehlfluessigkeit offen”

Datenwort 5 Bit 4：“Ventil Kuehlfluessigkeit geschlossen”生成器2可以对自动化程序1的结构补充例如下面按伪代码示出的程序序列：

    IF Temperatur＞120

    THEN     Datenwort 5 Bit 3：＝l

      Archive(Temperatur，Zeit)            /*建议

      [Aktion einfuegen fuer“Ventil Kuehlfluessigkeit offen”]

      Datenwort 5 Bit 4：＝1

      IF[Ergebnis ist erreicht fuer“Ventil Kuehlfluessigkeit gesehlossen”]

      THEN     Datenwort 5 Bit 5：＝1

         Archive(Temperatur，Zeit)         /*建议

      ENDIF

    ENDIF

信息“Logische Gruppe Bit 3 bis Bit 5”(逻辑组位3至位5)等等必须包含在HMI程序3中，以便生成器2可以识别HMI程序3的结构。由此得知的结构构成了待产生的程序序列的框架，其中，在HMI程序3中存放的提示文字如“Ventil Kuehlfluessigkeit offen”(打开冷却液体的阀门)作为注释在程序序列中采用。这些注释为完成自动化程序1的程序员提供了对各待使用的程序语句的提示。

由此，可以将本发明简要表示如下：

本发明给出了一种借助于生成器2从HMI程序3中产生自动化程序1的方法，其中，该生成器2识别所述HMI程序3的结构并转换成自动化程序1的结构。这考虑了这样的认知，即，从HMI数据和必要时的规划数据出发产生自动化程序(SPS程序，PLC程序)要比迄今为止首先建立自动化程序然后建立HMI程序更有效。此外，目前的HMI程序已经包含了自动化程序所必需的大部分数据和数据间的相互依赖性。因此，规划顺序的“反向”是可能的。除了明显的节省潜在性外，修改的顺序更接近于各用户的直觉。此外，越来越多的程序部分存在于涉及标准以及分支的库中，并只需使用而不必再编程，而且最后图形化的用户控制就图形、动态性、联网等而言变得越来越轻松。

Claims (10)

1.一种借助于生成器(2)从HMI程序(3)中产生自动化程序(1)的方法，其特征在于，所述生成器(2)识别所述HMI程序(3)的结构(5)并转换成自动化程序(1)的结构(6)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述HMI程序(3)基于一个规划程序(4)，而所述生成器(2)考虑该规划程序(4)的规划数据。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述HMI程序(3)包括一个具有中心表示(11)和至少一个设置在后的表示(12)的导引部件，而所述生成器(2)借助所述中心表示(11)产生所述自动化程序(1)的一个主程序，以及借助该或者每个设置在后的表示(12)分别产生所述自动化程序(1)的一个子程序。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，每个表示包括多个图像成分；单个的图像成分与一个设置在该表示后的表示(12)相联系；所述生成器(2)为每个包含在一个表示中的、与一个设置在后的表示(12)联系的图像成分产生一个对与该设置在后的表示(12)对应的子程序的调用。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，将各图像成分(20)设置为输入或输出成分，用于过程数据的输入或输出；所述生成器(2)借助包含在一个表示(11，12)中的所有输入或输出成分产生一个用于调用对应子程序的参数列表。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述生成器(2)针对包含在设置在后的表示中的输入或输出成分来扩展各参数列表。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述生成器(2)将HMI程序(3)的、考虑至少一个条件的过程数据指示转换为用于验证该条件的程序序列。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述生成器(2)产生所述程序序列作为与包含所述过程数据指示的表示对应的子程序的组成部分。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，将所述HMI程序(3)的提示文本作为注释行接收到所述程序序列中。

10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述生成器(2)借助可以由用户编辑的规则确定调用自动化程序(1)中子程序的顺序。

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