DE2532455C2 - Verfahren zur Ortung von Fehlern in einem programmierbaren Steuerwerk - Google Patents

Description

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Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Ortung von Fehlern und zur Lokalisierung der Fehlerquellen bis herab zu Einzelbauteilen für ein programmierbares Steuerwerk, das einen Speicher für Befehle, die aus einem Befehls- und einem Adreßteil bestehen, einen Befehlszähler, ein Befehlsregister, eine logische Verarbeitungseinheit und Ein-/Ausgabeelemente enthält. Ein solches Verfahren ist bekannt aus »Internationale Elektronische Rundschau«, 1974, Nr. 11, Seiten 233-237.

Es ist bereits ein automatisches Prüfsystem für Steuer- und Regeleinrichtungen bekannt, das aus einem zentralen Steuergerät und mehreren Ein-/Ausgabegeräten besteht, die über eine vom zentralen Steuergerät einstellbare Schalteinheit an ein Prüfobjekt gelegt werden. Die Daten für die Prüfung sind auf einem Lichtstreifenleser gespeichert, aus dem sie in der Reihenfolge der Prüfschritte nacheinander abgerufen und in das zentrale Steuergerät eingegeben werden, in dem sie an einen Entschlüssler angelegt werden.

Mit dem bekannten Prüfsystem werden statische und dynamische Prüfungen durchgeführt Es können Einzelmessungen und Meßreihen aufgenommen werden.

An Stelle von festverdrahteten Steuerungen werden häufig programmierbare Steuerwerke verwendet Während festverdrahtete Steuerungen nur spezielle Steuerungsaufgaben lösen können, verknüpfen programmierbare Steuerwerke Eingangssignale in der durch ein Programm bestimmten Weise und steuern mit den sich hieraus ergebenden Ausgangssignalen die angeschlossenen Baueinheiten.

Eingangssignale können z. B. von Schaltern, fotoelektrischen oder magnetischen Gebern, usw. stammen. Bei den angeschlossenen Einheiten handelt es sich beispielsweise um Motorstarter, Anzeigelampen und Magnetspulen. Durch Änderung des gespeicherten Programms lassen sich die programmierbaren Steuerwerke an unterschiedliche Steuerungsaufgaben anpassen. Der Aufbau zumindest der für die Verarbeitung der Eingangssignale wesentlichen Teile des programmierbaren Steuerwerks wird dabei nicht verändert.

Nach der Montage, vor der Inbetriebnahme und nach Fehlern, die während der Betriebszeit auftreten, muß eine Oberprüfung des programmierbaren Steuerwerks vorgenommen werden, durch die fehlerhafte Teile ermittelt und repariert bzw. ausgetauscht werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein programmierbares Steuerwerk ein Verfahren zu entwickeln, mit dem eine schnelle Prüfung und einfache Fehlerlokalisierung durch das programmierbare Steuerwerk selbst möglich ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Testfälle in Form von Befehlen im Speicher enthalten sind, daß die Befehle nacheinander aus dem Speicher abgerufen und anschließend ausgeführt werden, daß nach der Ausführung des jeweiligen Befehls ein diesem Befehl zugeordneter vorherbestimmter Testzustand des Steuerwerks mit dem tatsächlich entstandenen Endzustand des Steuerwerks verglichen wird und daß im Falle der Abweichung des Test- und des Endzustands neben einer Fehleranzeige in einem Sprungbefehl auf den zuletzt ausgeführten Befehl übergegangen wird. Während der Prüfung werden bestimmte Befehle nacheinander abgewickelt. Die Ergebnisse dieser Befehle werden mit dem im fehlerfrei arbeitenden Speicher enthaltenen, vorgegebenen Muster verglichen. Sobald eine Abweichnung von diesem Soll-Muster festgestellt wird, bleibt der zuletzt ausgeführte Befehl im Befehlsregister erhalten. Der Befehlsund Adreßteil dieses Befehls können auf einem Bedienfeld festgestellt werden. Anhand der Art des Befehls sowie der zu der Ausführung benötigten Teile des programmierbaren Steuerwerks läßt sich da^ fehlerhafte Element ermitteln. In kurzer Zeit ist eine vollständige Prüfung der Teile des Steuerwerks abgelaufen. Eine derartige Prüfung ermöglicht nach der Montage des Steuerwerks eine Feststellung und anschließende Beseitigung von etwaigen Fehlern mit

geringem Aufwand an Meßgeräten.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die ersten Testfälle Befehle erhalten, bei deren Ausführung nur wenige Elemente des programmierbaren Steuerwerks beteiligt sind, und daß nachfolgende Testfälle aus Befehlen bestehen, die unter Einbeziehung der durch die vorausgehenden Befei-Je bereits geprüften Elemente eine zunehmende Zahl von Elementen für die Ausführung benötigen. Die Prüfung schreitet also von einfachen zu komplizierten Befehlen fort. Mit dieser >o Maßnahme wird die Eingrenzung von Fehlern im Steuerwerk erleichtert.

Vorzugsweise wird jeder Befehl, mit dem binäre Variable verarbeitet werden, sowohl mit den invertierten als auch c'.en nichtinvertierten binären Werten ausgeführt. Mit dieser Maßnahme werden die binäre Variablen verarbeitenden Elemente, z. B. Flipflops, auf ihre vollständige Funktion hin überprüft Es lassen sich auch fehlerhafte Elemente feststellen, die stetig eine logische Konstange abgeben, die bei bestimmten Befehlen mit dem Soll-Muster übereinstimmt.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform wird zuerst die logische Verarbeitungseinheit geprüft. Die abschnittsweise Prüfung des Steuerwerks ermöglicht ein schnelleres Lokalisieren eines evtl. festgestellten Fehlers.

Bei einer günstigen Ausführungsform ist vorgesehen, daß vor Prüfung der Ein-/Ausgabeelemente die Eingänge mit den Ausgängen verbunden werden. Die auf den Ausgängen anstehenden Signale entsprechen somit den Signalen auf den Eingängen des Steuerwerks. Unter dieser Voraussetzung ergeben sich einfachere Soll-Muster bei den Befehlen.
Die Prüfung kann deshalb schneller ablaufen.

Es ist zweckmäßig, jedes Ein-/Ausgabeelement in einem Befehl durch Transfer von nichtinvertierten und invertierten binären Werten für sich zu prüfen. Auf diese Weise lassen sich fehlerbehaftete Elemente leicht und schnell auffinden.

Vorzugsweise wird jedes Ein-/Ausgabeelement durch Verknüpfung seines vorgegebenen Inhalts mit den vorgegebenen Inhalten der anderen Ein-/Ausgabeelemente geprüft. Mit dieser Maßnahme können auf unerwünschten Kopplungen zwischen den Ein-/Ausgabeelementen beruhende Fehler festgestellt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausfühiungsbeispiels näher erläutert, aus dem sich weitere Merkmale sowie Vorteile ergeben.

Ein programmierbares Steuerwerk enthält einen Befehlsspeicher 1 in dem sich in der Arbeitsphase des Steuerwerks die zur Ausführung einer bestimmten Steuerungsaufgabe erforderlichen Befehle befinden. In der Prüfphase sind im Befehlsspeicher 1 die zur Durchführung der Prüfung des Steuerwerks benötigten Befehle enthalten. Beim Wechsel von der Arbeits- zur Prüfphase wird der Inhalt des Befehlsspeichers 1 geändert. Sofern der Befehlsspeicher 1 als Festwertspeicher ausgebildet ist, wird beim Über₆ang von der Arbeits-zur Prüfphase der Befehlsspeicher I ausgetauscht gegen einen die Prüfbefehle enthaltenden Speicher

Die Befehle werden aus dem Befehlsspeicher 1 durch Adressierung der Speicherzellen in ein Befehlsregister 2 ausgelesen. Für die Adressierung der Speicherzellen dient ein Befehlszähler 3, dessen Inhalt nach Ablauf eines Befehls jeweils um eins erhöht wird. Bei Sprungbefehlen wird der Inhalt des Befehlszählers 3 auf den Wert der Sprungadresse eingestellt

Die Befehle bestehen aus einem Befehls- und einem Adreßteil, die vom Befehlsspeicher 1 in das Befehlsregister 2 gelangen. Die Ausgänge des Befehlsregisters 2 sind mit Eingängen eines Festwertspeichers 4 verbunden. Die Ausgänge des Befehlsregisters 2 für den Adreßteil sind an eine Adressenansteuerung 5 angeschlossen.

Den Ausgängen des Festwertspeichers 4 ist ein Pufferspeicher 6 nachgeschaitet an den ein Akkumulator 7, ein Speichere und ein Zähler 9 angeschlossen sind. Der Akkumulator 7 und der Speicher 8 sind für die Speicherung von je einem Bit ausgelegt Als Zähler 9 ist ein Vor-ZRückwärtszähler verwendet Die Ausgänge des Akkumulators 7, des Speichers 8 und des Zählers 9 sind mit Eingängen des Festwertspeichers 4 verbunden.

Der Akkumulator 7 ist über eine Ein-Bit-Leitung, die nicht bezeichnet ist, an einen Vergleicher 10 angeschlossen, der mit einer Sammelleitung 11 in Verbindung steht. Die Sammelleitung 11 besteht aus zwölf parallelen, nicht dargestellten Leitungen. Zwischen der Sammelleitung 11 und dem Akkumulator 7 können Daten über den Vergleicher 10 in beiden Richtungen übertragen werden. Die Übertragung der Daten zwischen dem Vergleicher 10 und einer der Leitungen der Sammelleitung 11 wird durch Adressensignale gesteuert, die dem Vergleicher 10 von der Adressenansteuerung 5 aus zugeführt werden. Die Steuerung des Vergleichers 10 über Adressensignale der Adressenansteuerung 5 ist durch eine nicht näher bezeichnete Leitung dargestellt, die von der Adressenansteuerung 5 zum Vergleicher 10 verläuft.

Von der Adressenansteuerung 5 gehen weiterhin Leitungen 15 zu Ein-/Ausgabeelementen 13. In der Adressensteuerung 5 findet eine (1) aus (n) Dekodierung der vom Befehlsregister 2 ausgegebenen Adressensignale statt. Das ausgewählte Ein-/Ausgabeelement 13 wird mit einem Signal auf der zugeordneten Leitung 15 beaufschlagt.

Die Ein-/Ausgabeelemente 13 sind an die Sammelleitung 11 angeschlossen, über die Daten von und zu den Ein-/Ausgabeelementen 13 übertragen werden. Weiterhin besteht eine Verbindung zwischen den Ein-/Ausgabeelementen 13 und einer Sammelleitung 16, die über eine nicht näher bezeichnete Leitung gespeist wird, die vom Pufferspeicher 6 ausgeht. Die Sammelleitung 16 wird mit Schreib-/Lesesignalen beaufschlagt.

Der Festwertspeicher 4, die Adressenansteuerung 5. der Pufferspeicher 6, der Vergleicher 10, der Akkumulator 7, der Speicher 8 und der Zähler 9 bilden eine logische Verarbeitungseinheit, in der die von und zu den Ein-/Ausgabeelementen 13 übertragbaren Daten gemäß den Befehlen verarbeitet werden. Die einzelnen Schritte bei der Verarbeitung eines Befehls laufen nach der im Festwertspeicher 4 gespeicherten Rangfolge ab. Bei der Prüfung des programmierbaren Steuerwerks sind im Befehlsspeicher 1 in Form von Befehlen Testfälle gespeichert, die nacheinander ausgeführt werden. Es werden alle zum Vorrat des Steuerwerks gehörigen Befehle geprüft. Bei jedem Befehl wird nach dem Ablauf der Endzustand mit einem vorbestimmten Ausgangszustand verglichen. Weichen der vorbestimmte Ausgangszustand und der Endzustand voneinander aH dann wird in einem Sprungbefehl auf den zuletzt ausgeführten Befehl übergegangen und der Fehler angezeigt. Bei Auftreten eines Fehlers bleibt im Befehlsregister 2 demnach der Befehl erhalten, der vom Steuerwerk nicht korrekt ausgeführt werden konnte.

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Der Befehl läßt sich auf nicht dargestellten Anzeigeleuchten, die an das Befehlsregister 2 anschaltbar sind, erkennen. Die an der Ausführung des fehlerbehaftelen Befehls beteiligten Elemente des programmierbaren Steuerwerks können anschließend überprüft bzw. ausgetauscht werden.

Ein Testfall kann sich z. B. auf einen Befehl für das Laden des Akkumulators 7 mit den unter der Befehlsadresse verfügbaren Daten beziehen. In der adressierten Speicherzelle ist eine binäre 0 enthalten, die in den Akkumulator 7 geladen wird. Nach Ablauf der Anweisung'wird in einem weiteren Befehl geprüft, ob im Akkumulator 7 eine binäre 0 vorhanden ist. 1st dies der Fall, dann wird der nächste Prüfbefehl ausgeführt. Wenn im Akkumulator 7 dagegen eine binäre 1 festgestellt wird, erfolgt eine Fehleranzeige. Gleichzeitig wird in den Befehlszähler 3 erneut die Adresse des fehlerhaft abgelaufenen Befehls eingegeben.

Die zuerst ausgeführten Testfälle betreffen Befehle, an deren Ablauf nur wenige Elemente des programmierbaren Steuerwerks beteiligt sind. Nachdem der einwandfreie Ablauf dieser Befehle geprüft ist, schließen sich Befehle an, die für ihre Durchführung mehr Elemente des programmierbaren Steuerwerks benötigen. Diese im Ablauf und im Bedarf an Elementen komplizierteren Befehle bauen auf den bereits als einwandfrei festgestellten Elementen auf. Beispielsweise werden zuerst die Ladebefehle für den Akkumulator 7 und den Speicher 8 geprüft. Anschließend werden Testfälle geprüft, die sich auf die logische Verknüpfung der Inhalte des Akkumulators 7 und des Speichers 8 beziehen. Als Ausgangszustand für logische Verknüpfungen betreffende Befehle ist eine Wahrheitstabelle im Befehlsspeicher 1 enthalten. Die Einbeziehung bereits geprüfter Elemente des Steuerwerks bei Befehlen mit zunehmendem Schwierigkeitsgrad vereinfacht die Lokalisierung fehlerhafte Teile. Testfälle mit höherem Schwierigkeitsgrad der Befehle können sich z. B. auf programmgesteuerte Listenerstellung beziehen.

Jeder Befehl, in dem binäre Variable verarbeitet werden, wird sowohl mit den invertierten als auch den nichtinvertierten binären Werten ausgeführt. Auf diese Weise ist eine vollständige Prüfung der Funktionsfähigkeit der Elemente des programmierbaren Steuerwerks möglich. Ein Ladebefehl für den Akkumulator 7 oder den Speicher 8 wird deshalb zunächst mit einer logischen 1 und anschließend mit einer logischen 0 ausgeführt.

In einem ersten Teil der Prüfung werden Testfälle untersucht, an deren Ablauf die aus den Elementen 4,5, 6, 7, 8, 9, 10 bestehende logische Verarbeitungseinheit beteiligt ist. Wenn festgestellt ist, daß die logische Verarbeitungseinheit fehlerfrei arbeitet, werden Testfälle verarbeitet, die Ein-/Ausgangselemente 13 betreffen.

Die Ein-/Ausgangselemente 13 sind an Leitungen 14 angeschlossen, die mit peripheren Ein- oder Ausgangsgeräten verbunden sind. Beispielsweise sind an die Leitungen 14 Kontakte von Schalter, fotoeiekirischer Geber oder andere kontaktlose Geber angeschlossen. Die Leitungen 14 können als Ausgänge z. B. auch Relais-oder Schützspulen speisen.

Vor Beginn der Prüfung der Ein-/Ausgabeelemente 13 werden deren Eingänge und Ausgänge kurzgeschlossen. Dies bedeutet für die Prüfung, daß auf den jeweils miteinander verbundenen Aus- und Eingängen die gleichen Signale auftreten. Daraus ergeben sich weniger Prüfbefehle.

Jedes Ein-/Ausgabeelement 13 wird in einem Befehl durch Transfer von nichtinvertierten und invertierten Variablen geprüft. Diese Daten werden zwischen dem Akkumulator 7 und den Ein-/Ausgabeelementen 13 über den Vergleicher 10 und die Sammelleitung 11 übertragen. Die Ausgänge der Ein-/Ausgabeelemente 13 werden mit vorgegebenen binären Werten beaufschlagt, die anschließend über die Eingänge abgefragt werden.

Weiterhin wird jedes Ein-/Ausgabeelement 13 durch Verknüpfung seines Inhaltes mit den vorgegebenen Inhalten der anderen Ein-/Ausgabeelemente 13 geprüft Mit dieser Maßnahme kann festgestellt werden, ob zwischen den Ein-/Ausgabeelementen 13 fehlerverursachende Kopplungen vorhanden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ortung von Fehlern und zur Lokalisierung der Fehlerquellen bis herab zu Einzelbauteilen für ein programmierbares Steuerwerk, das einen Speicher für Befehle, die aus einem Befehls-und einem Adreßteil bestehen, einen Befehlszähler, ein Befehlsregister, eine logische Verarbeitungseinheit und Ein-/Ausgabeelemente enthält, dadurch gekennzeichnet, daß Testfälle in Form von Befehlen im Befehlsspeichcrfl) enthalten sind, daß die Befehle nacheinander aus dem Befehlsspeicher (1) abgerufen und anschließend ausgeführt werden, daß nach der Ausführung des jeweiligen Befehls ein diesem Befehl zugeordneter is vorherbestimmter Testzustand des Steuerwerks mit dem tatsächlich entstandenen Endzustand des Steuerwerks verglichen wird und daß im Falle der Abweichung des Test- und des Endzustands neben einer Fehleranzeige in einem Sprungbefehl auf den zuletzt ausgeführten Befehl übergegangen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Testfälle Befehle enthalten, bei deren Ausführung nur wenige Elemente des programmierbaren Steuerwerks beteiligt sind, und daß nachfolgende Testfälle aus Befehlen bestehen, die unter Einbeziehung der durch die vorausgehenden Befehle bereits geprüften Elemente eine zunehmende Zahl von Elementen für die Ausführung benötigen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Befehl, mit dem binäre Variable verarbeitet werden, sowohl mit den invertierten als auch den nichtinvertierten binären Werten ausgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die logische Verarbeitungseinheit (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) geprüft wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß vor Prüfung der Ein-/Ausgabeelemente (13) die Eingänge mit den Ausgängen verbunden werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ein-/Ausgabeelement (13) in

' einem Befehl durch Transfer von nichtinvertierten und invertierten binären Werten für sich geprüft wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ein-/Ausgabeelement (13) durch Verknüpfung seines vorgegebenen Inhalts mit den vorgegebenen Inhalten der anderen Ein-/Ausgabeelemente (13) geprüft wird.