EP1525530A2

EP1525530A2 - UMSETZEINRICHTUNG, AUTOMATISIERUNGSGERäT MIT EINER UMSETZEINRICHTUNG UND ENTWICKLUNGSUMGEBUNG MIT EINEM AUTOMATISIERUNGSGERäT MIT UMSETZEINRICHTUNG

Info

Publication number: EP1525530A2
Application number: EP03783948A
Authority: EP
Inventors: Armin Amrhein; Klaus Göbel; Ulrich Göddemeier; Bernhard Jany; Werner Kuske; Thilo Opatherny; Manfred Prechtl; Georg Rupprecht; Dietmar Schulz; Lothar Trapp
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2005-04-27
Also published as: DE10235504A1; WO2004015564A3; WO2004015564A2

Abstract

Zum Gewinnen eines auf einer Zielhardware ablaufenden oder ablauffähigen Steuerungsprogramms (17), dem ein Ursprungscode mit einer Anzahl von Anweisungen (22, 31) zugrunde liegt, vorgesehene Umsetzeinrichtung (51) sowie Automatisierungsgerät (11) mit einer solchen Umsetzeinrichtung (51) und Entwicklungsumgebung mit einem solchen Automatisierungsgerät (11) mit einem Zugriff auf eine Datenbasis (52) in der für jede Anweisung (22, 31) eine Transformationsvorschrift (53) hinterlegt ist, mit Mitteln (54, 55, 56) zum Ergänzen jeder Anweisung (22, 31) derart, dass der oder jeder Parameter (36-40), der von der Anweisung (22, 31) verwendet und/oder beeinflusst wird oder verwendbar und/oder beeinflussbar ist, protokollierbar ist, wobei die Transformationsvorschrift (53) Informationen zum Ergänzen der Anweisung (22, 31) im Hinblick auf die Protokollierung der jeweiligen Parameter (36-40) umfasst.

Description

Beschreibung

Umsetzeinrichtung, Automatisierungsgerät mit einer Umsetzeinrichtung und Entwicklungsumcjebung mit einem Automatisierungsgerät mit Umsetzeinrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Überwachung von Steuerungspr"ogrammen, insbesondere solchen Steuerungsprogrammen, wie sie zur Steuerung und/oder Überwachung technischer Prozesse eingesetzt werden. Dabei bezieht sich die Erfindung auf eine Umsetzeinrichtung, ein Automati- sierungsgerät mit einer solchen Umsetzeinrichtung und eine

Entwicklungsumgebung mit einem solchen Automatisierungsgerät.

Zur Überwachung von Steuerungsprogrammen, z. B. zu deren Inbetriebnahme oder Wartung, sind so genannte Debugger all- gemein bekannt. Mit einem Debugger ist es z. B. möglich, ein Steuerungsprogramm Schritt für Schritt ablaufen zu lassen, so dass aus der Vielzahl von einzelnen Anweisungen, aus der ein Steuerungsprogramm zusammengestellt ist, immer eine Anweisung nach der anderen ausgeführt wird. Dabei kann die Auswirkung der Ausführung jeder einzelnen Anweisung beobachtet werden.

Die Beobachtungsmöglichkeit bezieht sich dabei nicht nur auf die evtl. von der jeweiligen Anweisung verursachten Änderungen des Bildschirminhaltes oder auf Zustandsänderungen im technischen Prozess sondern auch auf die Inhalte von Regis- tern, wie z. B. Prozessorregistern, der jeweiligen Zielhardware, auf der das ^' Steuerungsprogramm zum Ablauf kommt.

Ein solcher Debugger wird üblicherweise auf der gleichen Zielhardware wie das Steuerungsprogramm selbst eingesetzt. Wenn der Debugger aufgrund begrenzter Ressourcen der Ziel- hardware, wie z. B. Speicherplatz, Rechenleistung, etc., nicht auf der Zielhardware ausgeführt werden kann, wird der Debugger auf einem mit der Zielhardware kommunikativ verbundenen Programmier- oder Überwachungsgerät ausgeführt. Der De- bugger greift dann auf zum Zwecke der Überwachung des Steuerungsprogramms bereit gestellte Daten zu.

Die Leistungsfähigkeit eines Debuggers erstreckt sich von einfachen Überwachungsfunktionen, bei der z. B. nur die Auswirkungen der einzelnen Anweisungen darstellbar sind, bis hin zu komplexen Einflussmöglichkeiten, bei denen der Ablauf des Steuerungsprogramms z. B. durch Änderung einzelner Speicheroder Registerinhalte beeinflusst werden kann. Für solche kom- plexen Funktionen wird zum Ausführen des Debuggers ein Computer, wie ein Personal Computer, ein Programmiergerät oder dergleichen verwendet. Für einfache Überwachungsfunktionen ist dagegen eine zum Anzeigen der jeweiligen Daten vorgesehene Überwachungseinrichtung, also ein Computer mit reduzier- ter Leistungsfähigkeit, z. B. ohne Speichermedien und Eingabemöglichkeiten, und mindestens einem Ausgabegerät, wie einem Bildschirm oder Drucker, ausreichend. Im Folgenden werden solche Programmier- oder Überwachungsgeräte zusammenfassend als Programmiergerät bezeichnet.

Aus der EP 0 990 964 AI ist ein Verfahren zum Betrieb eines Automatisierungssystems mit einem Programmiergerät und einer Zielhardware in Form eines Automatisierungsgerätes bekannt . Durch das Verfahren ist die zur Steuerung und/oder Überwa- chung eines technischen Prozesses vorgesehene Zielhardware mittels des zum Bedienen und Beobachten des Automat isierungs- gerätes vorgesehenen Programmiergerätes überwachbar . Dazu ist vorgesehen, dass am Programmiergerät eine oder mehrere Datenadressen des Steuerungsprogramms und für j ede zur Überwachung ausgewählte Datenadresse eine Codeadresse ausgewählt werden. Diese Adressen werden mittels eines Anforderungstelegramms vom Programmiergerät an die Zielhardware übermittelt . Auf der Zielhardware wird bei Erreichen der Codeadresse der Inhalt der j eweils zugeordneten Datenadresse (n) aufgezeichnet und im Rahmen eines Ergebni stelegra ms an das Programmiergerät übermittelt . Bei einer solchen Überwachung eines Steuerungsprogramms spricht man auch vom so genannten „Remote-Debugging" . Nachteilig bei bekannten Überwachungsverfahren und/oder bekannten Debuggern ist j edoch, dass zum einen nicht immer sämtliche Informationen zugänglich sind, weil z . B . der Speicherplatz eventueller Zwischenergebnisse nicht bekannt ist . Des Weiteren sind einzelne Informationen - etwa bei indirekt ref erenzierten Parametern - nur mit erheblichem Aufwand zugänglich, weil bei einem üblichen Additionsbefehl der Form „addiere zum Inhalt des Akkumulators den Inhalt der Speicheradresse FF03 " die Anzeige des j eweiligen Speicherbeireiches manuell ausgewählt werden muss . Solche Informationen sind beim Remote-Debugging gar nicht oder nur mit nochmal s deutlich erhöhtem Aufwand zugänglich, weil beim Remote-Debugging der das zu überwachende Steuerungsprogramm ausführende Prozes sor der Zielhardware nicht angehalten wird und damit ein "Nachschlagen" des Inhalts einzelner Speicheradressen nicht möglich ist .

Schließlich ist beim Einsatz von Steuerungsprogrammen, die zum Einsatz auf unterschiedlicher Zielhardware vorge sehen sind, die Struktur und das Leistungsvermögen der tat sächli chen Zielhardware nicht bekannt . Ein und dasselbe St euerungsprogramm kann also auf einer Zielhardware mit einem Standard- mi -troprozessor mit z . B . acht Prozessorregistern oder auf einer Zielhardware mit einem speziellen ASIC anstelle des Mik- rop-trozessors mit einer Vielzahl von Spezialregistern ausgeführt werden . Naturgemäß werden bei einer Ausführung z . B . eines Additionsbefehls des Steuerungsprogramms auf der Ziel- hard are mit dem Mikroprozessor andere Register beeinflusst als auf der Zielhardware mit dem ASIC . Auf Seiten de s Über- wachungs- oder Programmiergerätes zum Überwachen der- Ausführung des Steuerungsprogramm.es ist damit nicht bekannt , welche Register der Zielhardware beim Ausführen des Additionsbefehls verwendet oder beeinflusst werden . Tatsächlich ist nicht einmal bekannt , wie die j eweilige Zielhardware den Additionsbe- fehl überhaupt ausführt . Unterschiede können sich ergeben, wenn z . B . der Mikroprozessor maximal zur direkten Ausführung von Additionen der Inhalte von Registern mit einer Breite von zweiunddreißig Bit , der: ASIC aber zur direkten Ausführung von Additionen der Inhalte -von Registern mit einer Breite von vierundsechzig Bit in der Lage ist . Bei der Ausführung des Additionsbefehls muss e ine Addition von Parametern entsprechender Größe in zwei Teiladditionen zerlegt werden, während der ASIC die Addition direkt ausführen kann .

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde , die oben ge- nannten Nachteile zu vermeiden und eine Möglichkeit anzugeben, mit der auch die Überwachung der Ausführung eines Steue- rungsprogramms auf einer vorher nicht bekannten Zielhardware durchführbar ist .

Diese Aufgabe wird erf i ndungsgemäß mit einer Umsetzeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst . Die Umsetzeinrichtung ist zum Gewinnen eines auf einer Zielhardware ablaufenden oder ablauf fähigen Steuerungsprogramms , dem ein Ursprungscode mit einer Anzahl von Anweisungen zugrunde l iegt , vorgesehen . Die Umsetze inrichtung hat zum Gewinnen des Steuerungsprogramms Zugriff auf eine Datenbasis in der für j ede zulässige Anweisung des Ursprungscodes eine Transformat ions- vorschrift hinterlegt i st . Die Umsetzeinrichtung ergänzt j ede Anweisung derart , dass der oder j eder Parameter , der von der Anweisung verwendet und/oder beeinflusst wird oder verwendbar und/oder beeinflussbar ist , protokollierbar ist . Die Trans formationsvorschrift umfasst dazu Informationen zum Ergänzen der Anweisung im Hinbl ick auf die Protokollierung der j ewei ligen Parameter und wird von der Umsetzeinrichtung entspre- chend ausgewertet . Als von einer Anweisung beeinflusste Parameter werden insbesondere die einzelnen Operanden der j ewei- ligen Anweisung - bei einer Addition also die beiden Summanden - aber auch Register- und Speicherinhalte sowie so genannte Flags , soweit sie bei der Ausführung der Anweisung verwendet oder beeinflusst werden, verstanden . Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus , dass beim Gewinnen des ausführbaren Steuerungsprogramms aus dem j eweils zugrunde liegenden Ursprungscode , einem Quellcode oder daraus gewonnenen Zwischencode , sämtliche Informationen vorliegen, die für eine spätere , vollständige Überwachung der Ausführung des Steuerungsprogramms notwendig sin .

Wenn sich eine Addition zweier Parameter auf zwei im Speicher hinterlegte ganzzahlige Werte bezieht , lautet der Additions- bef hl " a+b" in einem Pseudocode etwa wie folgt :

Lade den Inhalt der Speicherstelle an der der Parameter " a" gespeichert ist , in ein Register .

Addiere zum Inhalt dieses Registers den Inhalt der Speicherste lle an der der Parameter "b" gespeichert ist .

Nach der Ausführung dieser beiden Befehle steht die Summe der Parameter " a " und "b " in dem genannten Register . Das genannte Register ist z . B . der so genannte Akkumulator , der bei Operat ionen wie Additionen und dergleichen häufig verwendet wird .

Anhand des oben exemplarisch dargestellten Pseudocodes wird deutlich, dass z . B . der Parameter "b" nicht direkt überwachbar ist . Nach der Ausführung der ersten Zeile des Pseudocodes steht der Wert des Parameters "a" im Register . Der Inhalt des Registers könnte zu Überwachungszwecken angezeigt werden. Nach der Ausführung der zweiten Zeile des Pseudocodes steht aber bereits die Summe der beiden Parameter "a" und "b" im

Register . Der Parameter "b" ist damit nicht direkt überwaσh- bar . Ein Zugriff auf dessen Wert i st nur möglich, wenn der Inhalt der Speicherstelle, an der der Parameter "b" gespeichert ist , nachgeschlagen wird. Dies ist mit erheblichem Auf- wand verbunden, wobei sich der Aufwand nochmals merklich er- höht, wenn z. B. eine indirekte Adressierung der jeweiligen Speicherstellen verwendet wird.

Da jedoch beim Gewinnen des Steuerungsprogramms sämtliche zu dessen späterer Überwachung benötigte Informationen vorliegen, ist vorgesehen, dass der oder jeder Parameter, der von der Anweisung verwendet und/oder beeinflusst wird oder verwendbar und/oder beeinflussbar ist, protokollierbar ist. Dazu erfolgt eine entsprechende Ergänzung der einzelnen Anweisun- gen des dem Steuerungsprogramm zugrundeliegenden Ursprungs- codes. Dies soll für den oben verwendeten Pseudocode als Ursprungscode exemplarisch fortgeführt werden:

Lade den Inhalt der Speicherstelle an der der Parameter "a" gespeichert ist, in ein Register und protokolliere den Inhalt des Registers.

Addiere zum Inhalt des Registers den Inhalt der Speicherstelle an der der Parameter "b" gespeichert ist und protokolliere den Inhalt der Speicherstelle an der der Parameter "b" gespeichert ist und protokolliere den Inhalt des Registers.

Die weiter eingerückten Passagen des Pseudocodes enthalten dessen Ergänzungen im Hinblick auf die Protokollierung der verwendeten Parameter.

Aufgrund der Transformationsvorschrift zur Umsetzung der jeweiligen Anweisung des Ursprungscodes ist bekannt, wie die Daten der einzelnen von der Anweisung beeinflussten Parameter erreichbar sind. Im vorstehenden Beispiel umfasst die Trans - formationsvorschrift die Umsetzung des Additionsbefehls in zwei getrennte Anweisungen. Den der Transformationsvorschrift zugeordneten oder in der Transformationsvorschrift enthalte- nen Informationen zur Protokollierung der jeweiligen Parameter ist z. B. entnehmbar, dass bei einer Addition der Wert des ersten Summanden, des Parameters "a", nicht erneut im Speicher nachgeschlagen werden muss, sondern dass direkt der Inhalt des Registers protokolliert werden kann, weil in das Register der Wert des Parameters "a" kopiert wurde. Hinsichtlich des eigentlichen Additionsteils ist den ergänzenden Informationen entnehmbar, dass der Wert des Parameters " b" zu keinem Zeitpunkt erreichbar in einem Register steht. Die Protokollierung bezieht sich entsprechend auf die Speicherstelle, an der der Parameter "b" gespeichert ist.

L O

Auf einer anderen Zielhardware kann derselbe Additionsbefehl anders ausgeführt werden, wenn z. B. Operationen mit drei Operanden zugelassen sind. Für diese Zielhardware lautet der Additionsbefehl in einem Pseudocode etwa wie folgt:

15

Addiere die Inhalte der Speicherstellen an der der Parameter "a" und der Parameter "b" gespeichert sind und lade das Ergebnis in ein Register.

0 Bei dieser Variante ist zu keinem Zeitpunkt einer der Parameter "a", "b" in einem Register gespeichert. Die Protokollierung bezieht sich daher in jedem Fall auf die jeweiligen Speicherstellen. Die ergänzte Anweisung lautet damit z. B. wie folgt: 5

Addiere die Inhalte der Speicherstellen an der der Parameter "a" und der Parameter "b" gespeichert sind und lade das Ergebnis in ein Register und protokolliere den Inhalt der Speicherstellen an der die 0 Parameter "a" und "b" gespeichert sind und protokolliere den Inhalt des Registers.

Damit ist ersichtlich, dass die Möglichkeit der Überwachung des Steuerungsprogramms vollkommen unabhängig davon wird, wie 5 die jeweils beeinflussten oder beeinflussbaren Parameter verwendet werden. Um die Überwachung des Steuerungsprogramms zu ermöglichen, ist damit eine Kenntnis der Funktionalität der Zielhardware und sogar eine Kenntnis der Zielhardware selbst nicht erforderlich.

Daher eignet sich die Erfindung auch besonders für solche Anwendungsfälle, bei denen ein Quellcode zunächst in eine Zwischensprache transformiert wird. Ausgehend von dieser Zwischensprache als Ursprungscode ist dann eine Umsetzung in ein auf einer bestimmten Zielhardware ablauffähiges Steue- rungsprogramm möglich. Damit wird eine Unabhängigkeit von der jeweiligen Zielhardware erreicht. Bei einem Austausch oder bei einer Aufrüstung einer ersten Zielhardware gegen oder auf eine zweite Zielhardware ist nur noch eine Umsetzung der Zwischensprache in den durch die jeweilige Zielhardware ausführ- baren Maschinencode er orderlich. Diese Umsetzung kann ggf. sogar durch die jeweilige Zielhardware selbst vorgenommen werden. Nach der Erstellung der Steuerungssoftware in einer geeigneten Programmiersprache wird der damit vorliegende Quellcode in die Zwischensprache transformiert. Das Steue- rungsprogramm in der Zwischensprache kann nach einer auf die jeweilige Zielhardware abgestellten Umsetzung auf dieser zur Ausführung gebracht werden.

Der Vorteil der Erfindung besteht damit einerseits in den erweiterten Überwachungsmöglichkeiten im Hinblick auf bisher nicht oder nur mit erheblichem Aufwand zugängliche Informationen wie oben beschrieben und andererseits darin, dass trotz unterschiedlichster oder im voraus nicht bekannter Zielhardware die Überwachungsmöglichkeit des auf dieser Ziel- hardware ablaufenden Steuerungsprogramms erhalten bleibt.

Im Zusammenhang mit der Erfindung bzw. bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgende Begriffe wie folgt verwendet. Unter dem Begriff "Automatisierungsgerät" wird die zur Steuerung und/oder Überwachung des jeweiligen technischen Prozesses verwendete Hardware, die Zielhardware, zusammengefasst . Der Begriff Automatisierungsgerät kann dabei genauso ein einzelnes Gerät, wie z. B. eine speicherprogrammierbare Steuerung oder dergleichen, wie auch einen Verbund mehrerer solcher Geräte, z. B. kommunikativ miteinander und mit einem Leitrechner verbundene speicherprogrammierbare Steuerungen mit daran jeweils angeschlossenen dezentralen Peripheriegeräten, bezeichnen.

Mit dem Begriff "Steuerungsprogramm" wird zunächst die ausführbare - also z. B. in einem Maschinencode - vorliegende Version des Steuerungsprogramms bezeichnet. Bei einer allgemeineren Verwendung des Begriffes Steuerungsprogramms bezieht sich dieser jedoch grundsätzlich auf alle Ausprägungen des Steuerungsprogramms, namentlich das Steuerungsprogramm im Quell- oder Sourcecode, wie es von einem Programmierer in der jeweiligen Programmiersprache erstellt wird, das Steuerungsprogramm in einer Zwischensprache - Zwischencode - als Ergebnis der Transformation des Sourcecodes und das Steuerungsprogramm in der zum Ablauf auf der Zielhardware geeigneten Form als Ergebnis einer entsprechenden Umsetzung des Steue- rungsprogramms in der Zwischensprache oder als Ergebnis einer direkten Umsetzung des Quellcodes.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zei chnung näher erläutert . Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugs zeichen versehen .

Darin zeigen

FIG 1 eine Entwicklungsumgebung mit einem Automatisierungs- gerät als Zielhardware und einem Programmiergerät,

FIG 2 schematisch die Erstellung eines Steuerungsprogramms, FIG 3 einen Ausschnitt aus einem dem Steuerungsprogramm zugrunde liegenden Quellcode,

FIG 4 einen kombinierten Additions- und Zuweisungsbefehl als Beispiel für eine Anweisung im Quellcode,

FIG 5 eine auf dem kombinierten Additions- und Zuweisungsbefehl basierende Zwischencodeanweisung und

FIG 6 eine Umsetzeinrichtung zur Umsetzung der oder jeder

Zwischencodeanweisung in eine ausführbare Form und zu deren Ergänzung derart, dass der oder jeder Parameter, der von der Anweisung verwendet und/oder beeinflusst wird oder verwendbar und/oder beeinflussbar ist, protokollierbar ist.

FIG 1 zeigt eine Entwicklungsumgebung 10 mit einem Automatisierungsgerät 11 als Zielhardware und einem Programmiergerät 12. Automatisierungsgerät 11 und Programmiergerät 12 sind über jeweils eigene Schnittstellen 13, 14 und eine Datenübertragungsstrecke 15 kommunikativ miteinander verbunden. Das Automatisierungsgerät 11 ist in an sich bekannter Weise zur Steuerung und/oder Überwachung eines nur schematisch dargestellten technischen Prozesses 16 vorgesehen. Die Steuerung und/oder Überwachung des technischen Prozesses 16 erfolgt gemäß einem durch das Automatisierungsgerät 11 ausgeführten Steuerungsprogramm 17. Als Datenübertragungsstrecke 15 kommt jede elektrisch leitende Verbindung zwischen Automatisie- rungs- und Programmiergerät 11, 12 in Betracht, also z. B. eine serielle Verbindung oder ein Bus (- segment) , insbesondere ein Feldbus (-segment) . Daneben kommt als Datenübertragungs- strecke 15 ebenso eine Verbindung mittels optischer oder elektromagnetischer Signale in Betracht, also z. B. ein Glasfaserkabel oder dergleichen bzw. eine (Rieht-) Funkstrecke .

Das Automatisierungsgerät 11 ist z. B. eine speicherprogrammierbare Steuerung, ein Prozessrechner oder ein sonst zur Beeinflussung des technischen Prozesses 16 geeignet ausgestalteter Standardcomputer . Das Programmiergerät 12 ist üblicherweise zum Erstellen oder Modifizieren eines dem Steuerungsprogramm 17 zugrundeliegenden Quellcodes 18 geeignet und vorgesehen . Ein separates Programmiergerät 12 ist üblicherweise deswegen vorgesehen, weil zum Erstellen oder Modifizieren des Quellcodes 18 Peripherie in Form j eweils mindestens eines Ein- und Ausgabegeräte s , wie einer Tastatur oder eines Bildschirms (nicht dargestel lt ) , erforderlich sind . Solche Peripherie ist am Automatisi erungsgerät 11 üblicherweise nicht vorhanden, da sie nur zeitweise - während des Erstel- lens oder Modif izierens des Quellcodes 18 - benötigt wird und häufig auch nicht für den dauerhaften Verbleib in rauhen Industrieumgebungen geeignet i st . Trotzdem gibt es Automatisie- rungsgeräte 11 , in die ein Programmiergerät 12 bereits integriert ist . Für solche Geräte gilt die nachfolgende Beschreibung entsprechend .

FIG 2 zeigt schematisch die Erstellung des Steuerungspro- gramms 17 . Aus dem Quellcode 18 wird ein Zwischencode 19 und aus diesem das Steuerungsprogramm 17 gewonnen . Die Erzeugung des Zwischencodes 19 erfolgt durch Transformation 20 des Quellcodes 18 in eine Meta- oder Zwischensprache . Die Erzeugung des Steuerungsprogramms 17 erfolgt durch Umsetzung 21 des Zwischencodes 19 in eine auf der j eweiligen Zielhardware, dem Automatisierungsgerät 11 , ausführbare Form.

FIG 3 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus dem dem Steuerungsprogramm 17 zugrunde liegenden Quellcode 18 . Der Quell- code 18 weist in an sich bekannter Weise eine Anzahl aufeinander folgender Quell Codeanweisungen 22 , 23 , 24 , 25 auf , wobei die j eweiligen Quellcodeanweisungen 22 -25 selbst und deren Abfolge die Funktional ität des späteren Steuerungsprogramms 17 festlegen . Die Quell Codeanweisungen 22 -25 umfassen z . B . an sich bekannte Lade - und Transferbefehle , Befehle zur Ausführung arithmetischer oder logischer Verknüpfungen, Ver- gleichsbefehle, Sprungbefehle, etc. sowie daraus ggf . zusammengesetzte Befehle .

FIG 4 zeigt als Beispiel für eine Quellcodeanweisung 22-25 eine Quellcodeanweisung 22 mit einem kombinierten Additions-, Multiplikations- und Zuweisungsbefehl "a=b+cxd". Die Quell - Codeanweisung 22 umf asst eine Anzahl von Parametern, nämlich die Quellcodeparameter "a" 26, "b" 27, "c" 28 und "d" 29. Ein Multiplikationsteil der Quellcodeanweisung 22 bezieht sich auf die Multiplika ion der Quellcodeparameter "c" 28 und "d" 29. Ein Additionsteil der Quellcodeanweisung 22 bezieht sich auf die Addition des Quellcodeparameters "b" 27 und des Zwischenergebnisses des Multiplikationsteils. Schließlich bezieht sich ein Zuweisungsteil der Quellcodeanweisung 22 auf die Zuweisung des Ergebnisses der zuvor genannten Addition an den Quell codeparameter "a" 26.

Zur eindeutigen Identifizierung und Referenzierung j eder Quell Codeanweisung 22-26 ist der Quellcodeanweisung 22 eine Quellcoderef renznummer 30 zugeordnet. Die Quellcodereferenznummer 30 entspricht im einfachsten Fall einer Numerierung der Quellcodeanweisungen 22-26, so dass jede Quellcodeanweisung 22-26 eine eindeutige Quellcodereferenznummer 30 erhält.

FIG 5 zeigt als Teil des Zwischencodes 19 eine Zwischencodeanweisung 31 in der Zwischensprache. Die Zwischencodeanweisung 31 entspricht hinsichtlich der realisierten Funktionalität der Quell cod anweisung 22 (FIG 4) . Die Zwischencodeanweisung 31 zerfällt in zwei Teile 32, 33, wobei der erste Teil 32 den Additionsteil und der zweite Teil 33 den Multiplikationsteil der Quellcodeanweisung 22 abdeckt. Zur Zuordnung der Zwischencodeanweisung 31 zur korrespondierenden Quellcodeanweisung 22 umfasst auch die Zwischencodeanweisung 31 eine Zwischencoderef erenznummer 34.

Quell- und Zwischencoderef erenznummer 30, 34 müssen nicht notwendig den gleichen Zahlenwert - hier beispielhaft "117" haben, es muss allerdings gewährleistet sein, das jeder Quellcodereferenznummer 30 genau eine Zwischencodereferenznummer 34 zugeordnet ist und umgekehrt . Dies lässt sich besonders einfach über einen jeweils gleiche Zahlenwert, an- sonsten aber z. B. auch über eine so genannte Look-Up Tabelle erreichen. Bei einer mehrteiligen Zwischencodeanweisung 31 kann darüber hinaus eine Unterreferenzierung 35 sinnvoll sein, die z. B. die Zwischencodereferenznummer 34 und den Stand eines für jeden Teil 32, 33 der Zwischencodeanweisung 31 inkrementierten Zählers umfasst. Genauso kann vorgesehen sein, dass für jeden Teil 32, 33 der Zwischencodeanweisung 31 eine eigene Zwischencodereferenznummer 34 vergeben wird und jeweils gespeichert wird, welche Zwischencodereferenznummern 34 und welche Quellcodereferenznummer 30 zusammen gehören.

In der Zwischencodeanweisung 31 entspricht jeweils ein Zwi- schencodeparameter 36, 37, 38, 39 dem korrespondierenden Quellcodeparameter 26-28. Zur Unterscheidung von den Quellcodeparametern 26-28 werden die Zwischencodeparameter 36-39 mit Großbuchstaben - "A" 36, "B" 37, "C" 38, "D" 39 - dargestellt .

Zu vollständigen Überwachung der Ausführung der exemplarisch dargestellten Zwischencodeanweisung 31 ist eine Protokollie- rung sämtlicher durch die Zwischencodeanweisung 31 beein- flusster Parameter erforderlich. Zur Unterscheidung werden dabei neben den Zwischencodeparametern "A" 36, "B" 37, "C" 38, "D" 39 eventuelle Zwischenergebnisse als indirekte Parameter 40 bezeichnet. Diese sind mit dem griechischen Buchsta- ben "α" - und als einziges Zwischenergebnis mit dem Index "1" - bezeichnet. Darüber hinaus gehören zu den indirekten Parametern 40 z. B. auch so genannte Flags (nicht dargestellt) . Damit werden Zusatzinformationen, die bei der Ausführung einzelner Anweisungen erzeugt werden, gespeichert. Solche Zusatzinformationen beziehen sich z. B. auf einen

Registerüberlauf, oder auf ein nicht definiertes Ergebnis - wie etwa beim Ziehen der Quadratwurzel aus einer negativen Zahl . Beide Arten von Parametern müssen für die Überwachung zugänglich sein und werden daher entsprechend protokolliert. Im Folgenden werden die Zwischencodeparameter 36-^39 und evtl. indirekte Parameter 40 zusammenfassend kurz als Parameter bezeichnet.

Wenn von der "Ausführung" einer Quellcodeanweisung 22 oder der "Ausführung" einer Zwischencodeanweisung 31 die Rede ist, ist damit selbstverständlich stets die Ausführung der ent- sprechenden Anweisung im Steuerungsprogramm 17 gemeint, denn nur das Steuerungsprogramm 17 umfasst tatsächlich ausführbaren Code. Da jeder ausführbaren Anweisung aber eine entsprechende Anweisung im Ursprungscode, nämlich die jeweilige Quell- oder Zwischencodeanweisung 22, 31 zugrunde liegt, wird verkürzt auch von der "Ausführung" dieser Anweisungen gesprochen.

Die Protokollierung der zu überwachenden Parameter ist in FIG 5 durch zwei Protokollierungsanweisungen 41, 42 darge- stellt. Jeder Teil 32, 33 der Zwischencodeanweisung 31 ist durch jeweils eine Protokollierungsanweisung 41, 42 ergänzt. Damit ist auch die Zwischencodeanweisung 31 selbst durch die Protokollierungsanweisungen 41, 42 ergänzt. Die Protokollierungsanweisungen 41, 42 sind dabei aber nicht Teil des Zwi- schencodes 19 sondern bereits Teil des ausführbaren Steuerungsprogramms 17, denn die Protokollierungsanweisungen werden mit oder nach der Umsetzung der Zwischencodeanweisung 31 in eine ausführbare Form erzeugt .

Die Protokollierung umfasst als Zeichenkette 43 die Zwischencodereferenznummer 34 um die Zuordnung der protokollierten Parameter zu der jeweiligen Zwischencodeanweisung 31, in der die Parameter beeinflusst wurden oder beeinflussbar waren, zu ermöglichen, sowie die verwendeten Zwischencodeparameter 36- 39 und das verwendete Zwischenergebnis 40. Die ggf . erforderliche Protokollierung von Flags ist in der vorangehenden Beschreibung nicht berücksichtigt . Deren Protokollierung erfolgt j edoch analog zur Protokoll ierung der j eweils verwendeten Parameter . Bei der Umsetzung einer Zwi - 5 schencodeanweisung 31 ist bekannt , welche Flags bei deren Ausführung beeinflussbar sind . Bei einer Addition besteht stets die Ge fahr eines Registerüberlaufes , wenn die Summe größer ist , als die Breite des Registers , in dem diese gespeichert werden soll , erlaubt . Entsprechend wird das Flag

.0 für Registerüberlauf protokolliert . Bei einer Division kommt auch ein nicht definiertes Ergebnis , nämlich bei einer Division durch Null , in Betracht . Entsprechend wird bei Divi sionen das Flag für nicht definierte Ergebnisse protokol liert . Insgesamt liegt für j ede in einer Zwischencodeanwei -

L5 sung 31 enthaltene Operation im vorhinein fest , welche Flags bei deren Ausführung ggf . beeinflusst werden . Bei der Umsetzung j eder Operation werden also entsprechend sämtli che beeinflussbaren Flags protokolliert .

- 0 FIG 6 zeigt einen Speicher 50 des die Zielhardware darstellenden Automatisierungsgerätes 11 . Im Speicher 5 0 ist das Steuerungsprogramm 17 sowie zumindest Abschnitte des dem Steuerungsprogramm 17 zugrunde liegenden Zwischencodes 19 abgelegt . Di e Umsetzung 21 (FIG 2 ) des Zwischencodes 19 zur

25 Gewinnung des ablauf fähigen Steuerungsprogramms 17 erfolgt mittels einer als Software realisierten und damit gl eichfalls im Speicher 50 abgelegten Umsetzeinrichtung 51 . Die Funktionalität der Umsetzeinrichtung 51 kann alternativ auch als Hardware realisiert sein, wobei dann entsprechend im. Automa- 0 tisierungsgerat 11 z . B . ein entsprechender ASIC (ni cht dargestellt) vorgesehen ist .

Dem Steuerungsprogramms 17 liegt ein Ursprungscode — gemäß der exemplarischen Beschreibung der auf dem Quellcode 18 5 basierende Zwischencode 19 - zugrunde . Der Quellcode 18 umfasst dabei eine Anzahl von Anweisungen 22-25 (FIG 3 ) , wobei zu jeder Anweisung 22 -25 im Quellcode 18 zumindest eine Anweisung 31 (FIG 5) Zwischencode 19 gehört .

Damit das Steuerungsprogramm 17 in der oben beschriebenen Weise überwachbar ist , ist eine Protokollierung der j eweils verwendeten und/oder beeinf lussten oder verwendbaren und/oder beeinflussbaren Parameter vorgesehen . Die Protokollierung erfolgt dabei mittels der in das Steuerungsprogramm eingefügten , bei der Umsetzung der oder j eder Zwischencodeanwei- sung 31 generierten Protokollierungsanweisungen 41 , 42 (FIG 5 ) .

Zur Umsetzung j eder Zwischencodeanweisung 31 in eine ausführbare Form hat die Umsetzeinrichtung 51 Zugriff auf eine Da- tenbasi s 52 . In dieser ist für jede zulässige Zwischencodeanweisung 31 eine Transformationsvorschrift 53 (nur schematisch dargestellt) hinterlegt . So umfasst die Datenbasis 52 eine Transformationsvorschrift 53 zur Transformation von Zuweisungsbefehlen, eine Transformationsvorschrift 53 zur Transformation von Additionsbefehlen, eine Trans formations- vorschrift 53 zur Transformation von Multiplikationsbefehlen, etc . , etc .

Ferner weist die Umsetzeinrichtung 51 Mittel 54 , 55 , 56 zum Ergänzen j eder Zwischencodeanweisung 31 um ein oder mehrere Protokollierungsanweisungen 41 , 42 auf , so dass der oder j eder Parameter 36 -40 der von der Zwi schencodeanweisung 31 verwendet und/oder beeinflusst wird oder verwendbar und/oder beeinf lussbar ist , protokollierbar ist .

Die genannten Mittel 54 , 55 , 56 sind als Softwarefunktionalität realisiert und entsprechend als Funktionsblöcke dargestellt , können j edoch im Einzelfall auch als Hardware - in Form e ines ASICs (nicht dargestellt ) - realisiert sein .

Die Mittel 54 , 55 , 56 umfassen ein erstes Mittel 54 zum Abrufen und Analysieren j eweils einer Anweisung des Ursprungsco- des, der jeweiligen Zwischencodeanweisung 31. Zum Analysieren der oder jeder Anweisung wird z. B. die Funktionalität eines so genannten Parsers genutzt. Nach dem Analysieren der jeweiligen Zwischencodeanweisung 31 steht fest, ob z. B. eine An- Weisung mit einem Zuweisungsbefehl oder eine Anweisung mit einem Additionsbefehl vorliegt, so dass danach mit einem zweiten Mittel 55 die entsprechende Transformationsvorschrift 53 aus der Datenbasis 52 abgerufen und die Zwischencodeanweisung 31 transformiert wird. Dieses zweite Mittel 55 ergänzt die jeweilige Zwischencodeanweisung 31 auch derart, dass der oder jeder Parameter 36-40, der von der Zwischencodeanweisung 31 verwendet und/oder beeinflusst wird oder verwendbar und/- oder beeinflussbar ist, protokollierbar ist. D. h. das zweite Mittel 55 ergänzt die jeweilige Zwischencodeanweisung 31 um die Protokollierungsanweisungen 41, 42 (FIG 5) . Die Protokollierungsanweisungen 41, 42 können im Steuerungsprogramm 17 vor oder nach dem ausführbaren Pendant der jeweiligen Anweisung eingefügt werden, je nachdem, wann ein Parameter 36-40 verwendet wird. Bei Anweisungen der Form "A=A+B" ist es zudem z. B. sinnvoll, den Parameter "A" sowohl vor der Ausführung der Anweisung als auch nach der Ausführung der Anweisung zu protokollieren. Schließlich ist ein drittes Mittel 56 vorgesehen, um die transformierte - d. h. ausführbare Form - der Anweisung zusammen mit den Protokollierungsanweisungen 41, 42 in das Steuerungsprogramm 17 zu integrieren.

Beim Ablauf des Steuerungsprogramms 17 auf dem Automatisierungsgerät 11 - der Zielhardware - werden damit vor oder nach jeweils einer Anweisung die hinzugefügten Protokollierungsan- Weisungen 41, 42 ausgeführt. Die auf diese Weise protokollierten Parameter 36-40 werden über die Schnittstellen 13, 14 und die Datenübertragungsstrecke 15 an das Programmiergerät 12 übertragen und können dort zu Überwachungs- und Diagnose- zwecken zusammen mit dem zugrundeliegenden Quellcode 18 zur Anzeige gebracht werden. Die Zuordnung der protokollierten Parameter 36-40 zu den ursprünglichen Quellcodeanweisungen 22-25 erfolgt dabei mittels der Quellcodereferenznummer 30 und der durch jede Protokollierungsanweisung 41, 42 protokollierten Zeichenkette 43, die der Zwischencodereferenznummer 34 entspricht.

Zur Identifizierung der einzelnen protokollierten Parameter 36-40 ist entweder eine feste, bevorzugt durch die in der verwendeten Transformationsvorschrift 53 enthaltene Information festgelegte Reihenfolge der Parameter 36-40 vorgesehen. D. h. es ist im vorhinein z. B. für den Fall des ersten Teils 32 der Zwischencodeanweisung 31 bekannt, dass der erste protokollierte Wert den Wert des indirekten Parameters 40 und damit das Zwischenergebnis des Multiplikations- teils der zugrundeliegenden Quellcodeanweisung 22 darstellt. Entsprechend wäre weiter im vorhinein bekannt, dass der zwei- te und dritte protokollierte Wert den Wert der Zwischencodeparameter "C" 38 und "D" 39 und damit entsprechend den Wert der korrespondierenden Quellcodeparameter "c" 28 und "d" 29 darstellt, usw. Ist eine solche im vorhinein bekannte feste Reihenfolge bei der Protokollierung der Parameter 36-40 nicht vorgebbar oder nicht sinnvoll, werden die protokollierten Daten um deklarative Bezeichner, z. B. "117: α_ι=12 , C=2 , D=6", ergänzt. Es ergibt sich dann eine Zeichenfolge (string) , in der "117" wieder als Zeichenkette 43 die Zwischencoderefe- renznummer 34 darstellt. Die Zeichen (ketten) "oci", "C", und "D" ermöglichen als deklarative Bezeichner die Zuordnung der protokollierten Werte zu den zu überwachenden Parametern. Weitere spezielle Zeichen, wie ":", "=" und "," sind zur Formatierung der Zeichenfolge und damit zur erleichterten Extraktion der darin enthaltenen Daten vorgesehen.

Die protokollierten Parameter 36-40 werden an die Schnittstelle 14 des Automatisierungsgerätes 11 übermittelt und gelangen von dort zum Programmiergerät 12. Wenn mit dem Automatisierungsgerät 11 kein Programmiergerät 12 verbunden ist, unterbleibt die Übermittlung der protokollierten Parameter

36-40. Diese werden dann gleichsam "ins Leere" protokolliert. Um bei angeschlossenem Programmiergerät das über die Datenübertragungsstrecke 15 zu übermittelnde Datenvolumen zu regulieren oder zu begrenzen, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Übermittlung der protokollieren Parameter 36 -40 ab Erreichen einer vorgel baren Quell - oder Zwischencoderef erenznummer 30 , 34 beginnt und mit Erreichen einer weiteren vorgebbaren Quell - oder Zwischencoderef erenznummer 30 , 34 endet . Auf diese Weise lassen sich auswählbare Abschnitte des Steuerungsprogramms 17 gezielt untersuchen . Dazu sind nicht darge- stellte Mittel vorgesehen, die z . B . Bestandteil der Schnitt stelle 14 oder der zugehörigen Schnittstel lenanschaltung sind und eine Fi lterung der protokollierten Parameter 36 -40 derart bewirken, dass nur solche Parameter 36-40 über die Schnittstelle 14 an das Programmiergerät 12 übermittelt werden, die zu solchen Anweisungen protokolliert wurden, die im Bereich der vorgegebenen Quell - oder Zwischencoderef erenznummern 30 , 34 liegen.

Damit lässt sich die Erfindung kurz wie folgt darstellen :

Zum Überwachen der Ausführung eines Steuerungsprogramms 17 auf einer Z ielhardware ist vorgesehen, das s beim Erzeugen des Steuerungsprogramms aus einem Ursprungscode - einem Quellcode oder einem auf dem Quellcode basierenden Zwischencode - j ede Anweisung des Ursprungscodes um Protokollierungsanweisungen 41 , 42 ergänzt wird . Die Protokollierungsanweisungen 41 , 42 bewirken di e Protokollierung sämtlicher Parameter 36 -40 die von der j eweiligen Anweisung verwendbar und/oder beeinf luss - bar sind. Die Protokollierungsanweisungen 41 , 42 werden dabei anhand von Informationen, die Bestandteil einer Transforma- tionsvorschrif t 53 zur Transformation der j eweiligen Anwei sung in eine ausführbare Form sind, ergänzt . Bei der Transformation der j eweiligen Anweisung in eine Ausführbare Form ist bekannt , welche Parameter - und ggf . Register, Flags und Speicherinhalte - 36-40 die Anweisung beeinflusst . Diese Parameter 3 6 -40 und die notwendigen Informationen zum Zugriff darauf sind Bestandteil der Protokollierungsanweisungen 41 , 42. Damit wird eine Überwachung des Ablaufs eines Steuerungsprogramms 17 anhand der protokollierten Parameter 36-40 unabhängig von der jeweiligen Zielhardware möglich, da jederzeit der jeweilige Wert der Parameter 36-40 protokolliert wird und kein Zugriff etwa mittels eines Programmiergerätes 12 auf Registerinhalte der Zielhardware erforderlich ist.

Claims

Patentansprüche

1. Zum Gewinnen eines auf einer Zielhardware ablaufenden oder ablauffähigen Steuerungsprogramms (17) , dem ein Ursprungscode mit einer Anzahl von Anweisungen (22, 31) zugrunde liegt, vorgesehene Umsetzeinrichtung (51) mit einem Zugriff auf eine Datenbasis (52) in der für jede Anweisung (22, 31) eine Transformationsvorschrift (53) hinterlegt ist, geke nn z e i c hne t du r ch Mittel (54, 55, 56) zum Ergänzen jeder Anweisung (22, 31) derart, dass der oder jeder Parame- ter (36-40), der von der Anweisung (22, 31) verwendet und/oder beeinflusst wird oder verwendbar und/oder beeinflussbar ist, protokollierbar ist, wobei die Transformations- vorschrift (53) Informationen zum Ergänzen der Anweisung (22, 31) im Hinblick auf die Protokollierung der jeweiligen Para- meter (36-40) umfasst.

2. Umsetzeinrichtung nach Anspruch 1, wobei der oder jeder Parameter (36-40) vor und/oder nach der Ausführung der Anweisung (22, 31) protokollierbar ist.

3. Umsetzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ursprungscode ein dem Steuerungsprogramm (17) zugrunde liegender Quellcode (18) mit einer Anzahl von QuellCodeanweisungen (22-25) ist und wobei die ergänzte oder zu ergänzende Anweisung die oder jede Quellcodeanweisung (22-25) ist.

4. Umsetzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei dem Steuerungsprogramm (17) ein auf einem Quellcode (18) mit einer Anzahl von Quellcodeanweisungen (22-25) basierender Zwi- schencode (19) mit korrespondierenden Zwischencodeanweisungen (31) zugrunde liegt und wobei der Ursprungscode der Zwischencode (19) und die ergänzte oder zu ergänzende Anweisung die oder jede Zwischencodeanweisung (31) ist.

5. Umsetzeinrichtung nach einem der obigen Ansprüche, wobei neben dem oder jedem Parameter (36-40) eine der jeweiligen Anweisung eindeutig zugeordnete Referenz protokollierbar ist.

6. Automatisierungsgerät mit einer Umsetzeinrichtung (51) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche .

7. Automatisierungsgerät nach Anspruch 6 mit Mitteln zum Aktivieren und Deaktivieren der Protokollierung.

8. Entwicklungsumgebung mit einem Automatisierungsgerät (11) nach Anspruch 6 oder 7 und einem Programmier- oder Überwa- chungsgerät (12) mit jeweils einer Schnittstelle (13, 14) und einer sich dazwischen erstreckenden Datenübertragungsstrecke (15) , über welche die protokollierten Parameter (36-40) an das Programmier- oder Überwachungsgerät (12) zu deren Darstellung übermittelbar sind.

9. Entwicklungsumgebung nach Anspruch 8, wobei die Mittel zum Aktivieren und Deaktivieren der Protokollierung durch das Programmier- oder Überwachungsgerät (12) ansteuerbar sind.