DE112006000421T5

DE112006000421T5 - System und Verfahren zum Simulieren einer Gruppe vernetzter speicherprogrammierbarer Steuerungen

Info

Publication number: DE112006000421T5
Application number: DE112006000421T
Authority: DE
Inventors: David E. Jonesborogh Martin; Scott Jonesborogh Phillips; Eric C. Johnson City Gibson; Harry A. Johnson City Brian Jr.
Original assignee: Siemens Energy and Automation Inc
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2008-01-10
Also published as: US20060218263A1; WO2006091787A1; CN102692890A; US7487075B2; CN102692890B

Abstract

Ein Verfahren zum Simulieren einer Gruppe von vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerungen, das Folgendes umfasst:
Ermitteln, ob eine Konfiguration vernetzter speicherprogrammierbarer Steuerungen in einem Netzwerk existiert;
Bestücken einer Konfiguration durch Erzeugen einer Gruppe von speicherprogrammierbaren Steuerungen in dem Netzwerk, falls die Konfiguration nicht existiert, wobei das Bestücken der speicherprogrammierbaren Steuerungen unter Verwendung eines Netzwerk-Betrachters zum Sammeln von Netzwerkinformationen geschieht; und
Interagieren mit mindestens einer (1) der speicherprogrammierbaren Steuerungen, um mindestens eine (1) vernetzte speicherprogrammierbare Steuerung zu simulieren.

Description

VERWEIS AUF HIERMIT IN VERBINDUNG STEHENDE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht Nutzen der vorläufigen US-Patentanmeldung Nummer 60/656,592 , eingereicht am 25. Februar 2005.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Herkömmliche SPS-Simulatoren unterstützen derzeit nicht mehrere SPSs in einem Netzwerk. Es besteht deshalb in der Branche ein Bedarf an einer Software zum Simulieren ganzer SPS-Netze (eine oder mehrere SPSs), um eine Applikation testen zu können, bevor sie in einem realen Netzwerk installiert wird. Diese Simulationssoftware sollte einen Mechanismus zur Kommunikationsüberwachung und auch einen Mechanismus zum Erzeugen einer Vielzahl unterschiedlicher netzwerk-bezogener Fehler bieten. Zwecks Kommunikationstests sollten Applikationen mit Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) an das simulierte Netzwerk angeschlossen werden können.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es einem Benutzer, ganze Systeme zu simulieren, die mehrere speicherprogrammierbare Steuerungen (SPSs) enthalten können. Die Erfindung bietet einen Mechanismus zum Überwachen und Testen der Kommunikation zwischen Knoten (SPS, MMS und dergleichen) in einem System und bietet auch die Möglichkeit, netzwerk-bezogene Fehler zu erzeugen. Sie sollte auch Verbindungen verschiedener Arten simulieren, darunter etwa ein PROFIBUS-artiges (PROcess FIeld BUS) serielles Feldbus-Protokoll, Ethernet, Multi-Processor Interconnect (MPI) und andere proprietäre Netzwerkverbindungen.
Genauer gesagt, umfasst – gemäß einem Aspekt der Erfindung – ein Verfahren zum Simulieren einer Gruppe von vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerungen das Ermitteln, ob in einem Netzwerk eine Konfiguration vernetzter speicherprogrammierbarer Steuerungen existiert; das Bestücken einer Konfiguration durch Erzeugen einer Gruppe speicherprogrammierbarer Steuerungen in dem Netz, falls die Konfiguration nicht existiert; das Bestücken von speicherprogrammierbaren Steuerungen unter Verwendung eines Netzwerk-Betrachters zum Sammeln von Netzwerkinformationen; und das Interagieren mit mindestens einer (1) der speicherprogrammierbaren Steuerungen zum Simulieren mindestens einer (1) vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerung.
Gemäß diesem Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Netzwerkinformationen aus der Anzahl der speicherprogrammierbaren Steuerungen, aus den Typen der speicherprogrammierbaren Steuerungen, aus den an die speicherprogrammierbaren Steuerungen angeschlossenen E/A-Signalen, aus dem Anschlusstyp jeder der speicherprogrammierbaren Steuerungen oder aus verschiedenen Kombinationen dieser Informationen ausgewählt.
Gemäß diesem Aspekt können die Netzwerkinformationen auch mindestens ein (1) der vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerung zugeordneter Knoten sein, und das Verfahren kann das Entfernen des ausgewählten Knotens aus dem Netzwerk beinhalten. Weiterhin kann das Verfahren das Aktualisieren und Anzeigen der Konfiguration ausschließlich des ausgewählten Knotens beinhalten.
Außerdem können – gemäß diesem Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens – die Netzwerkinformationen mindestens einen (1) Knoten definieren und auch das Modifizieren des Knotens umfassen. Weiterhin kann das Verfahren das Aktualisieren und Anzeigen der Konfiguration einschließlich des modifizierten Knotens beinhalten.
Außerdem hat – gemäß diesem Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens – jede der vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerungen einen zugehörigen Betrachter, und das Verfahren kann außerdem das Öffnen von mindestens zwei der Betrachter der vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerungen zwecks Interaktion mindestens zweier der vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerungen umfassen. Außerdem kann das Verfahren das Zurückgeben einer Fehlermeldung an die vernetzte speicherprogrammierbare Steuerung zwecks Korrigierens einer falschen Reaktion durch die vernetzte speicherprogrammierbare Steuerung beinhalten.
Außerdem kann – gemäß diesem Aspekt der Erfindung – das Verfahren das Bewerten mehrerer speicherprogrammierbarer Steuerungen im Netzwerk, das Ermitteln einer Netzwerkzyklusdauer und das Zuteilen von individuellen Verarbeitungszeiten an jede der speicherprogrammierbaren Steuerungen im Netzwerk auf Basis der Netzwerkzyklusdauer beinhalten. Außerdem kann das Verfahren das Hinzufügen einer Verzögerungszeit zu mindestens einer (1) der Verarbeitungszeiten beinhalten.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung, beinhaltet ein Verfahren zum Simulieren einer Gruppe vernetzter speicherprogrammierbarer Steuerungen das Ermitteln, ob in einem Netzwerk eine Konfiguration vernetzter speicherprogrammierbarer Steuerungen existiert; das Bestücken einer Konfiguration durch Erzeugen einer Gruppe speicherprogrammierbarer Steuerungen in dem Netzwerk, falls die Konfiguration nicht existiert; das Bestücken von speicherprogrammierbaren Steuerungen unter Verwendung eines Assistenten in einem Netzwerk-Betrachter zum Eingeben von Netzwerkinformationen durch einen Benutzer; und das Interagieren mit mindestens einer (1) der speicherprogrammierbaren Steuerungen zum Simulieren einer vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerung.
Gemäß diesem Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhalten die Netzwerkinformationen die Anzahl der speicherprogrammierbaren Steuerungen, die Typen der speicherprogrammierbaren Steuerungen, die an die speicherprogrammierbaren Steuerungen angeschlossenen E/A-Signale, den Anschlusstyp jeder der speicherprogrammierbaren Steuerungen und verschiedene Kombinationen dieser Informationen.
Gemäß diesem Aspekt der Erfindung können die Netzwerkinformationen auch mindestens einen (1) der vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerung zugeordneten Knoten umfassen. Außerdem kann das Verfahren das Entfernen des ausgewählten Knotens aus dem Netzwerk beinhalten. Weiterhin kann das Verfahren das Aktualisieren und Anzeigen der Konfiguration ausschließlich des ausgewählten Knotens beinhalten.
Außerdem können – gemäß diesem Aspekt – die Netzwerkinformationen mindestens einen (1) Knoten definieren und das Verfahren kann auch das Modifizieren des Knotens umfassen. Weiterhin kann das Verfahren das Aktualisieren und Anzeigen der Konfiguration einschließlich des ausgewählten Knotens beinhalten.
Außerdem hat – gemäß diesem Aspekt der Erfindung – jede der vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerungen einen zugehörigen Betrachter, und das Verfahren kann das Öffnen von mindestens zwei der Betrachter der vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerungen zwecks Interaktion mindestens zweier der vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerungen umfassen. Außerdem kann das Verfahren das Bewerten mehrerer speicherprogrammierbarer Steuerungen im Netzwerk, das Ermitteln einer Netzwerkzyklusdauer und das Zuteilen von individuellen Verarbeitungszeiten an jede der speicherprogrammierbaren Steuerungen im Netzwerk auf Basis der Netzwerkzyklusdauer beinhalten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Simulieren einer Gruppe vernetzter speicherprogrammierbarer Steuerungen das Ermitteln, ob in einem Netzwerk eine Konfiguration vernetzter speicherprogrammierbarer Steuerungen existiert; das Bestücken einer Konfiguration durch Erzeugen einer Gruppe speicherprogrammierbarer Steuerungen in dem Netzwerk, falls die Konfiguration nicht existiert; das Bestücken von speicherprogrammierbaren Steuerungen unter Verwendung eines Mittels zum Einsammeln von Netzwerkinformationen; und das Interagieren mit mindestens einer der speicherprogrammierbaren Steuerungen zum Simulieren mindestens einer (1) vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerung. Das Mittel zum Einsammeln gemäß diesem Aspekt der Erfindung kann ein Netzwerk-Betrachter oder ein Assistent in einem Netzwerk-Betrachter sein.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im restlichen Teil der Beschreibung wird die vorliegende Erfindung vollständig und nachvollziehbar genauer beschrieben, einschließlich ihrer für den Fachmann besten Anwendungsweise; dort wird auch auf die beigefügten Abbildungen Bezug genommen, die Folgendes zeigen:
1 zeigt eine architekturelle Übersicht einer Simulation mehrerer SPSs gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt Verbindungen zwischen einem Netzwerk-Betrachter und mehreren SPSs wie in 1;
3 zeigt ein Balkendiagramm der Zeitscheibenverteilung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt ein Flussdiagramm gemäß einem Aspekt der Erfindung;
5 zeigt eine Fortsetzung des Flussdiagramms von 4;
6 zeigt eine Fortsetzung des Flussdiagramms von 5;
7 zeigt eine Fortsetzung des Flussdiagramms von 6;
8 zeigt eine Fortsetzung des Flussdiagramms von 7; und
9 zeigt eine Fortsetzung des Flussdiagramms von 8.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird nun ausführlich auf die Abbildungen Bezug genommen, die Beispiele für Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen. Die ausführliche Beschreibung benutzt aus Ziffern und Buchstaben bestehende Bezeichnungen, um auf einzelne Komponenten der Abbildungen Bezug zu nehmen. Für Bezüge auf gleiche oder ähnliche Teile der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Bezeichnungen in den Abbildungen und in der Beschreibung benutzt.
Die Abbildungen und die ausführliche Beschreibung stellen zusammen eine vollständige, detaillierte schriftliche Beschreibung der Erfindung und der Art und Weise und das Verfahren, sie zu implementieren und zu nutzen, dar, sodass ein Fachmann auf diesem Gebiet sie implementieren und nutzen kann. Die Abbildungen und die ausführliche Beschreibung beschrieben außerdem die beste Art, die Erfindung zu implementieren. Allerdings sind die in den Abbildungen und der ausführlichen Beschreibung gegebenen Beispiele nur als Erklärungen der Erfindung gedacht, und nicht dazu, die Erfindung abzugrenzen. Die vorliegende Erfindung umfasst deshalb jedwede Modifikation und Variation der folgenden Beispiele, soweit sie von den beigefügten Ansprüchen und deren Äquivalenten abgedeckt werden.
Wie in den Abbildungen allgemein ausgeführt, lädt ein Benutzer ein Simulationssystem von einem SPS-Programmierwerkzeug, um eine oder mehrere SPSs zu simulieren und um die Kommunikation zwischen den in dem System simulierten SPSs zu überwachen und zu testen. Wie unten genauer beschrieben wird, stellt das System außerdem eine Möglichkeit zur Verfügung, netzwerkbezogene Fehler zu erzeugen, um eine Vielzahl von Effekten an und Reaktionen von den simulierten SPSs zu beurteilen.
Es seien nun die 1 und 2 betrachtet, eine architekturelle Übersicht einer Netzwerksimulation oder ein Simulationsmodell mehrerer SPSs, allgemein durch die Komponentennummer 10 bezeichnet, die im Wesentlichen einen Netzwerk-Betrachter (also eine Netzwerkansicht) 12 beinhaltet. 2 zeigt insbesondere eine Ausführungsform von Verbindungen in der Netzwerksimulation 10 zwischen dem Netzwerk-Betrachter 12 und den individuellen CPU-Betrachtern 14. Wie gezeigt, ermöglicht es der Netzwerk-Betrachter 10 einem Benutzer, mehrere SPSs 16 zu erzeugen, die für verschiedene Systemsimulationen benötigt werden. Wie unten noch genauer beschrieben werden wird, werden – wenn der Benutzer Änderungen im Netzwerk-Betrachter 12 vornimmt – passende Fehlermeldungen bezüglich inkorrekten Verhaltens an die einzelnen SPSs 16 zurückgegeben. Ein Fachmann versteht, dass – obwohl alle SPSs 16 als in einer einzigen Applikation befindlich dargestellt sind – auch in mehreren Applikationen befindliche SPSs verbunden werden können; deshalb beschränkt sich die Erfindung nicht auf die in den Abbildungen gezeigten Beispiele.
Es sei nun 3 betrachtet. Timing-Probleme sind ein wichtiger Teil der als Beispiel in 2 gezeigten Netzwerksimulation 10. Deshalb bietet der Netzwerk-Betrachter 12 die Möglichkeit zum »Feinabstimmen« der Leistung der Netzwerksimulation 10 sowie auch Wege zum Testen von Timing-Problemen, die in dem realen Netzwerk auftreten können (siehe z. B. Schritt 225 in 6).
Wie in 3 gezeigt, bietet der Netzwerk-Betrachter 12 das Einrichten einer »Zeitscheiben-Zuteilung« für mehrere SPSs 16, um sicherzustellen, dass alle SPSs 16 dieselbe Menge an Verarbeitungszeiten erhalten. Dies ist erforderlich, um die SPSs 16 im Rahmen der Verarbeitungsmöglichkeiten eines PC (nicht abgebildet) zu simulieren, und kann insbesondere in größeren Systemen wichtig sein.
Genauer gesagt, zeigt 3, dass der Netzwerk-Betrachter 12 eine Schnittstelle für eine Zeitdauer bietet, die während einer vorgegebenen »Netzwerkzyklusdauer« – beispielsweise – den vier SPSs 16A, 16B, 16C und 16D zur Verfügung gestellt wird (siehe z. B. Schritt 230 in 6). In der vorliegenden Beschreibung wird unter einem Netzwerkzyklus die Zweitdauer verstanden, die alle SPSs in einem ausgewählten Netzwerk benötigen, um die ihnen zugeteilte Zeitscheibe abzuarbeiten, die vom Netzwerk-Betrachter festgelegt wird. Außerdem ist zu sagen, dass die Zeitscheiben-Einteilung auf der simulierten Zeit und nicht auf der PC-Zeit basiert.
Außerdem zeigt 3, dass – bei Vorhandensein mehrerer SPSs 16 in einem System und bei Vorhandensein eines 100-ms-Zeitgebers in SPS 16A – der Zeitgeber nicht abläuft, bevor nicht die SPS 16A 100 ms an simulierter Zeit zugeteilt bekommen hat, gemessen ab dem Zeitpunkt, zu dem dieser Zeitgeber gestartet wurde. Da der Zeitgeber um ein gewisses Maß nach Beginn der Zeitscheibe der SPS 16A startet, sind drei Zeitscheiben nötig, bis der Zeitgeber abgelaufen ist. In diesem Beispiel betrüge die Netzwerkzyklusdauer 200 ms. Die Zeitscheiben-Zuteilung wird unten unter Bezugnahme auf 5 genauer beschrieben.
Die Erfindung lässt sich möglicherweise besser verstehen, wenn man sich jetzt die beispielhaften, in den 4–9 gezeigten Betriebsverfahren betrachtet.
4 zeigt beispielsweise, dass der Benutzer einen Netzwerk-Betrachter (100) wie etwa den oben vorgestellten Netzwerk-Betrachter 10 verwendet, um mehrere SPSs 16 zu erzeugen, bevor er das Herunterladen nach Öffnen des Netzwerk-Betrachters (105) startet. Wie gezeigt, hat der Benutzer die Wahl, eine vorhandene Konfiguration zu öffnen oder eine neue Netzwerkkonfiguration (110) zu erstellen. Wenn eine vorhandene Konfiguration geöffnet wird, wird die vorgegebene Konfiguration aus der gespeicherten Datei geladen und die aktuelle Konfiguration (115) wird angezeigt. Der Benutzer kann dann die Konfiguration modifizieren oder beginnen, die Konfiguration in ihrem momentanen Zustand zu verwenden (120).
Wenn sich der Benutzer dafür entscheidet, eine neue Netzwerkkonfiguration zu erstellen, wird eine leere Konfiguration angezeigt (125) und der Benutzer muss diese Konfiguration mit den im Netzwerk vorhandenen Knoten bestücken. Dies wird durch eins von zwei Verfahren (130) erreicht. Der erste Weg beinhaltet ein Abfragen des Programmierwerkzeugs nach Netzwerkinformationen durch den Netzwerk-Betrachter, basierend auf einem bestimmten Projekt im Programmierwerkzeug (135). Der Netzwerk-Betrachter sammelt sämtliche verfügbaren Informationen über das Netzwerk, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Anzahl der SPSs, die Typen der SPSs, die an die SPSs angeschlossenen E/A-Signale und die Anschlusstypen (PROFIBUS-Protokoll, Ethernet, MPI, etc.) jeder der SPSs. Wenn dieser Weg gewählt wird, bietet der Netzwerk-Betrachter eine Auswahlliste von SPSs, ergänzt mit den oben erwähnten einschlägigen Informationen, an (140). Die Anzeige dieser Informationen ist konfigurierbar (145).
Wenn die im oben erwähnten Schritt (140) nicht aus den Projektdaten im Programmierwerkzeug abgerufen werden kann oder wenn der Benutzer das Netzwerk manuell konfigurieren möchte, verwendet man ein zweites, in 5 gezeigtes Verfahren zum Bestücken des Netzwerks mit 1 bis n Netzwerkverbindungen (150). Wie gezeigt, bietet der Netzwerk-Betrachter einen Assistenten zum Erzeugen der benötigten Informationen für jede Netzwerkverbindung (155). Der Assistent fordert den Benutzer zum Eingeben aller einschlägigen Informationen auf, die zum Definieren des Knotens und dessen Verbindungen benötigt werden (160) und zeigt die Knoten und die zu diesen gehörenden Informationen an (165).
Es seien nun die 5 und 6 betrachtet. Unabhängig von der Wahl des Verfahrens zum Erzeugen der Konfiguration kann die momentan angezeigte Konfiguration jederzeit modifiziert werden (215). Insbesondere kann der Benutzer dem Netzwerk neue Knoten hinzufügen (150), wodurch erneut der Konfigurations-Assistent erscheint (155). Und wieder werden dann die Daten gesammelt (160) und der neue Knoten wird mitsamt seinen Daten angezeigt (165).
Wie 5 außerdem zeigt, kann der Benutzer existierende Knoten aus dem Netzwerk (170) entfernen. Wenn ein Knoten zum Entfernen ausgewählt ist, wird der Benutzer aufgefordert, das Entfernen zu bestätigen (175). Falls der Benutzer das Entfernen bestätigt, wird das Profil des Knotens aus der Konfiguration (180) entfernt und die so aktualisierte Konfiguration wird angezeigt (185). Der Benutzer kann auch die Daten für einen ausgewählten Knoten modifizieren (190). Sobald das Modifizieren abgeschlossen ist, wird die modifizierte Konfiguration angezeigt (195). Wie gezeigt, kann der Benutzer an der existierenden Konfiguration so viele Modifikationen vornehmen, wie er möchte (200).
Es sei insbesondere 6 betrachtet. Nachdem die Netzwerkverbindungen festgelegt sind, kann jede SPS-Verbindung vom Benutzer ausgewählt werden, um einen SPS-Betrachter für die betreffende SPS zu öffnen (205). Sobald der SPS-Betrachter offen ist, kann der Benutzer mit dem SPS-Betrachter für die ausgewählte SPS interagieren (210). Jeder SPS-Betrachter gehört ausschließlich zu der ausgewählten SPS, doch können mehrere SPS-Betrachter gleichzeitig geöffnet sein, was die Möglichkeit zur Interaktion mit mehreren SPSs gibt. Gemäß einem Aspekt der Erfindung können SPSs durch den Netzwerk-Betrachter gelöscht werden. Jede SPS hat ihren eigenen SPS-Betrachter, der aber nur dann angezeigt wird, wenn die SPS im Netzwerk-Betrachter ausgewählt ist. Mit anderen Worten, es ist nicht nötig, dass die Betrachter aller SPSs zu jedem Zeitpunkt aktiv sind. Zwar wird dies vom System in keiner Weise verhindert, doch ist es nur erforderlich, wenn der Benutzer sich entschließt, alle Betrachter aktiv zu machen.
Es sei immer noch 6 betrachtet. Das Problem des zur Kommunikation zwischen SPSs zulässigen Timings wird vom Netzwerk-Betrachter behandelt, wie oben mit Bezug auf 3 gesagt. Wie dort beschrieben, können Timing-Probleme ein wesentlicher Teil der Netzwerksimulation sein. Deshalb ermöglicht der Netzwerk-Betrachter – wie in 6 gezeigt – es dem Benutzer, die Zeitdauer festzulegen, die für die Kommunikation zwischen den einzelnen SPSs im Netzwerk zur Verfügung steht (235). Die zusätzliche Zeitdauer liegt außerhalb der oben erwähnten Netzwerkzyklusdauer. Mit anderen Worten, wenn ein simuliertes System eine Netzwerkzyklusdauer von 200 ms und ein Kommunikationszeitintervall von 50 ms hat, dann beginnen die Netzwerkzyklen nicht häufiger als alle 250 ms. Während dieses bestimmten Intervalls erscheinen nur diejenigen Kommunikationspakete, die innerhalb des zugeteilten Kommunikationszeitintervalls verarbeitet werden können. Mit anderen Worten, falls mehr Kommunikationspakete vorhanden sind, als in der zugeteilten Zeit verarbeitet werden können, so werden die restlichen Pakete bis zum nächstfolgenden Kommunikationsintervall verzögert und dann als erste verarbeitet.
Um einige der besonderen Timing-Probleme zwischen den SPSs zu testen, wie es 6 außerdem zeigt, bietet der Netzwerk-Betrachter auch die Möglichkeit, bei Bedarf eine »Verzögerungszeit« in das Kommunikationszeitintervall einzufügen (240); dies kann wie folgt realisiert werden. Wie in dem oben gegebenen Beispiel, legt der Benutzer ein 50 ms langes Kommunikationszeitinterval fest. Um Fehlerbedingungen während einer Kommunikation zu testen, gibt der Benutzer den Wert 30 ms als Kommunikationsverzögerungszeit ein. Nachdem diese Werte im Netzwerk-Betrachter festgelegt worden sind, kann der Benutzer die Verzögerung ein- und ausschalten, indem er in der Schnittstelle des Netzwerk-Betrachters die Verzögerungsoption wählt. Wenn die Verzögerungsfunktion aktiviert ist, findet in den ersten 30 ms des Kommunikationszeitintervalls keine Kommunikation statt. Während der letzten 20 ms erfolgt die Kommunikation normal, indem die Pakete, die während dieser Zeit verarbeitet werden können, verarbeitet werden und die restlichen Pakete bis zum nächstfolgenden Kommunikationszeitintervall zurückgestellt werden. Dieser Prozess wird so lange fortgesetzt, bis die Verzögerungsfunktion deaktiviert wird.
Es seien nun die 3 und 7 betrachtet. Zusätzlich zu den Möglichkeiten der Manipulation des Timings für die Kommunikation zwischen den SPSs in dem simulierten Netzwerk bietet der Netzwerk-Betrachter einen Kommunikationsmonitor zum Beobachten und weiteren Manipulieren der Kommunikationsparameter des simulierten Netzwerks (220). Insbesondere zeigt 7, dass der Netzwerk-Betrachter einen Kommunikationsverfolgungs-Assistenten bietet (280), um zu konfigurieren, welche Kommunikation überwacht werden soll, und um es dem Benutzer zu ermöglichen, eine Protokolldatei für einen Speicherauszug der Kommunikation anzugeben (295).
Der Assistent in 7 ermöglicht es dem Benutzer, festzulegen, welcher Kommunikationsverkehr er überwachen möchte (285). Der Benutzer kann wählen, ob die ausgewählten Informationen in einer Datei protokolliert (290) oder mithilfe eines Softwaremonitors angezeigt werden sollen (315). Die zum Überwachen ausgewählten Informationen werden dann gesammelt (305) und in die vorgegebene Datei geschrieben (310), wenn der Schalter für die Nachverfolgung aktiviert ist (300).
Wie in 7 gezeigt, bietet der Netzwerk-Betrachter auch die Möglichkeit, den Kommunikationsverkehr mithilfe eines Softwaremonitors aktiv zu überwachen. Dieser Monitor sammelt (330) die ausgewählten Daten und zeigt sie an (335), wenn er mittels eines Monitorschalters aktiviert ist (320). Falls der Schalter aktiviert, aber der Monitor momentan nicht angezeigt ist, so startet die Erfindung den Monitor (325). Der Monitor bleibt angezeigt, bis er vom Benutzer geschlossen wird – unabhängig davon, ob er aktiv seine Anzeige aktualisiert oder nicht.
Die gesamte Kommunikationsüberwachung wird über die Kommunikationsnachverfolgungs-Schnittstelle konfiguriert, ganz gleich, ob die Daten in einer Datei protokolliert oder aktiv über den Softwaremonitor überwacht werden. Die Schnittstelle liefert auch statistische Werte wie etwa durchschnittliche Anzahl von Paketen, durchschnittliche Zeit von Paketübertragungen, Anzahl der Zwischenstationen zwischen Knoten sowie die Anzahl von Zyklen, die für alle Pakete innerhalb einer abzuliefernden Nachricht erforderlich sind. Abfragbare statistische Werte können die der vorstehenden Aufzählung, aber auch weitere sein. Dieser Monitor und die gelieferten statistischen Werte ermöglichen es dem Benutzer, festzustellen, ob die Kommunikationsaufgaben innerhalb der zugeteilten Zeitdauer stattfinden. Der Monitor ermöglicht es dem Benutzer außerdem, die Gültigkeit und Integrität von Punkt-zu-Punkt-Kommunikationen zu überprüfen. Dies ist besonders wichtig beim Überprüfen der korrekten Ablieferung von Daten an die MMS-Schnittstellen.
Es sei nun nochmals kurz die 6 betrachtet. Der Netzwerk-Betrachter ermöglicht es dem Benutzer auch, eine Anzahl von Netzwerksystem-Fehlern und -Belastungen zu simulieren (245). Hierzu gehören unter anderem Ausfälle einzelner Knoten, »Kabel«fehler, »Gebrabbel« im Netzwerk, Übertragung korrupter Pakete, Verlust von Paketen sowie Überlastung des Netzwerks mit Kommunikationsverkehr. Wie in der Branche bekannt, ist »Gebrabbel« ein Ausdruck für eine Kommunikation, die als »Datenmüll-Kommunikation« oder Rauschen gilt.
Es seien nun die 8 und 9 betrachtet. Der Netzwerk-Betrachter bietet eine grafische Ansicht des Netzwerks, die sämtliche Knoten im Netzwerk und deren Verbindungen enthält. Falls die grafische Ansicht nicht gestartet ist, wenn der Benutzer einen Netzwerkfehler simulieren will (340), so wird sie gestartet (345), um die Schnittstelle zum Simulieren von Netzwerkfehlern bereitzustellen. Wie gezeigt, wählt der Benutzer – um einen Ausfall eines einzelnen Knotens zu simulieren (350) – einfach einen Knoten und setzt dessen Zustand auf »Ausgefallen« (355). Dies ist von der Wirkung her dasselbe, wie wenn man die reale SPS aus dem Gestell zieht und sie damit aus dem Netzwerk entfernt. Der Benutzer kann diese Aktion für jede beliebige Anzahl von Knoten in dem simulierten Netzwerk durchführen, um Mehrfachausfälle zu simulieren. Der/die ausgewählten Knoten verbleiben im Zustand »Ausgefallen«, bis sie ausgewählt und in den Zustand »In Ordnung« gebracht werden (425). Durch Letzteres wird das Zustandsflag »Ausgefallen« für den Knoten (430) gelöscht.
Wie 9 außerdem zeigt, kann der Benutzer auch einen Kabelbruch simulieren (360), indem er die Verbindung (das »Kabel«) zwischen den Knoten auswählt und dessen Zustand auf »Ausgefallen« setzt (365). Wenn ein Kabel sich im Zustand »Ausgefallen« befindet, kann über diese Verbindung keinerlei Kommunikation stattfinden. Es können mehrere Kabel ausgewählt werden, um mehrere Kabelbrüche in dem Netzwerk zu simulieren. Das/die ausgewählte/n Kabel verbleiben im Zustand »Ausgefallen«, bis sie ausgewählt und in den Zustand »In Ordnung« gebracht werden (435). Durch Letzteres wird das Zustandsflag »Ausgefallen« für den Knoten (440) gelöscht. Ein oder mehrere Kabel (375) können ausgewählt werden, um das Netzwerk mit Gebrabbel zu beaufschlagen (370). Dies kann getan werden, um sicherzustellen, dass Knoten mit dem Fall fertig werden, dass sie über eine bestimmte Verbindung Datenmüll empfangen (380). Ein oder mehrere Kabel können dafür ausgewählt werden, die über sie laufenden Pakete zu verfälschen (400). Es gibt zwei unterschiedliche Arten von Paketverfälschungen (405). Verfälschungen der ersten Art entstehen, wenn die Daten zwischen dem Sender und dem Empfänger verfälscht werden (410). Wenn diese Option gewählt wird, verfälscht die Erfindung einzelne Pakete. Verfälschungen der zweiten Art entstehen, wenn Pakete verloren gehen, sodass beim Empfänger eine unvollständige Nachricht ankommt (415). Wenn diese Option gewählt wird, löscht die Erfindung die vorgegebene Anzahl von Paketen (420). Der Benutzer kann auch bestimmen, dass ein oder mehrere bestimmte Kabel oder das gesamte Netzwerk (390) mit Datenkommunikation überlastet werden (385). Dadurch werden die Kommunikationsbandbreiten zwischen den Knoten stark beansprucht (395). Außerdem ist diese Möglichkeit nützlich, wenn man die Verbindung zu einer MMS auswählt, sodass die Kommunikation zu dem MMS-Gerät im stark durch Kommunikation belasteten Zustand getestet werden kann.
Es sei nun nochmals kurz die 5 betrachtet. Wenn der Benutzer das Simulieren des Netzwerks beendet hat, wählt er im Netzwerk-Betrachter den Befehl »Schließen« (250). Er wird dann aufgefordert, zu bestätigen, dass er das Simulieren beenden möchte (255). Nachdem er das Beenden der Simulation bestätigt hat, wird er aufgefordert, die Konfiguration zu speichern (260). Wenn er sich dafür entscheidet, die Konfiguration zu speichern, dann speichert die Erfindung die Konfiguration in der vorgegebenen Datei (265). Nach dem Speichern der Konfiguration oder wenn der Benutzer sich dafür entschieden hat, die Konfiguration nicht zu speichern, wird der Netzwerk-Betrachter geschlossen (270), sodass die Simulation beendet wird (275).
Zwar sind nun bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben worden, doch kann der Fachmann erkennen, dass an den vorstehenden Ausführungsformen noch andere Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne dabei den Bereich und den Geist der Erfindung zu verlassen. Alle solchen Änderungen und Modifikationen, die unter den Bereich der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente fallen, sollen als zu der Erfindung gehörend gelten.
Zusammenfassung
Ein System und Verfahren zum Simulieren einer Gruppe vernetzter speicherprogrammierbarer Steuerungen, gemäß einem Aspekt der Erfindung beinhaltend das Ermitteln, ob eine Konfiguration vernetzter speicherprogrammierbarer Steuerungen existiert; das Bestücken einer Konfiguration durch Erzeugen einer Gruppe von speicherprogrammierbaren Steuerungen in einem Netzwerk, falls die Konfiguration nicht existiert; das Bestücken der speicherprogrammierbaren Steuerungen unter Verwendung eines Netzwerk-Betrachters zum Sammeln von Netzwerkinformationen; und das Interagieren mit mindestens einer (1) der speicherprogrammierbaren Steuerungen zwecks Simulieren einer vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerung.

Claims

Ein Verfahren zum Simulieren einer Gruppe von vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerungen, das Folgendes umfasst: Ermitteln, ob eine Konfiguration vernetzter speicherprogrammierbarer Steuerungen in einem Netzwerk existiert; Bestücken einer Konfiguration durch Erzeugen einer Gruppe von speicherprogrammierbaren Steuerungen in dem Netzwerk, falls die Konfiguration nicht existiert, wobei das Bestücken der speicherprogrammierbaren Steuerungen unter Verwendung eines Netzwerk-Betrachters zum Sammeln von Netzwerkinformationen geschieht; und Interagieren mit mindestens einer (1) der speicherprogrammierbaren Steuerungen, um mindestens eine (1) vernetzte speicherprogrammierbare Steuerung zu simulieren.
Das Verfahren von Anspruch 1, wobei die Netzwerkinformationen mindestens eine (1) ausgewählte aus der Anzahl der speicherprogrammierbaren Steuerungen, die Typen der speicherprogrammierbaren Steuerungen, die an die speicherprogrammierbare Steuerungen angeschlossenen E/A-Signale und den Anschlusstyp jeder der speicherprogrammierbaren Steuerungen beinhaltet.
Das Verfahren von Anspruch 1, wobei die Netzwerkinformationen mindestens einen (1) zu der vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerung gehörenden Knoten definieren.
Das Verfahren von Anspruch 3, zusätzlich beinhaltend das Entfernen des ausgewählten Knotens aus dem Netzwerk.
Das Verfahren von Anspruch 4, zusätzlich beinhaltend das Aktualisieren und Anzeigen der Konfiguration ausschließlich des ausgewählten Knotens.
Das Verfahren von Anspruch 1, wobei die Netzwerkinformationen mindestens einen (1) Knoten definiert und wobei das Verfahren zusätzlich das Modifizieren des Knotens beinhaltet.
Das Verfahren von Anspruch 6, zusätzlich beinhaltend das Aktualisieren und Anzeigen der Konfiguration beim modifizierten Knoten.
Das Verfahren von Anspruch 1, wobei jede der vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerungen einen zugehörigen Betrachter für speicherprogrammierbare Steuerungen hat und wobei das Verfahren zusätzlich das Öffnen von mindestens zwei Betrachtern der vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerungen zwecks Interagierens von mindestens zwei der vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerungen beinhaltet.
Das Verfahren von Anspruch 1, zusätzlich beinhaltend das Zurückgeben einer Fehlermeldung an die vernetzte speicherprogrammierbare Steuerung zwecks Korrigierens einer falschen Reaktion durch die vernetzte speicherprogrammierbare Steuerung.
Das Verfahren von Anspruch 1, zusätzlich beinhaltend das Bewerten einer Anzahl von speicherprogrammierbaren Steuerungen in dem Netzwerk, das Ermitteln einer Netzwerkzyklusdauer und das Zuteilen individueller Verarbeitungszeiten für jede der speicherprogrammierbaren Steuerungen in dem Netzwerk auf Basis der Netzwerkzyklusdauer.
Das Verfahren von Anspruch 10, zusätzlich beinhaltend das Hinzufügen einer Verzögerungszeit zu mindestens einer (1) der Verarbeitungszeiten.
Ein Verfahren zum Simulieren einer Gruppe von vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerungen, das Folgendes umfasst: Ermitteln, ob eine Konfiguration vernetzter speicherprogrammierbarer Steuerungen in einem Netzwerk existiert; Bestücken einer Konfiguration durch Erzeugen einer Gruppe von speicherprogrammierbaren Steuerungen in dem Netzwerk, falls die Konfiguration nicht existiert, wobei das Bestücken der speicherprogrammierbaren Steuerungen unter Nutzung eines Assistenten in einem Netzwerk-Betrachter geschieht und dieser Assistent einem Benutzer das Eingeben von Netzwerkinformationen ermöglicht; und Interagieren mit mindestens einer (1) der speicherprogrammierbaren Steuerungen, um eine vernetzte speicherprogrammierbare Steuerung zu simulieren.
Das Verfahren von Anspruch 12, wobei die Netzwerkinformationen mindestens eine (1) ausgewählte aus der Anzahl der speicherprogrammierbaren Steuerungen, die Typen der speicherprogrammierbaren Steuerungen, die an die speicherprogrammierbare Steuerungen angeschlossenen E/A-Signale und den Anschlusstyp jeder der speicherprogrammierbaren Steuerungen beinhaltet.
Das Verfahren von Anspruch 1, wobei die Netzwerkinformationen mindestens einen (1) zu der vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerung gehörenden Knoten definieren.
Das Verfahren von Anspruch 14, zusätzlich beinhaltend das Entfernen des ausgewählten Knotens aus dem Netzwerk.
Das Verfahren von Anspruch 14, zusätzlich beinhaltend das Aktualisieren und Anzeigen der Konfiguration ausschließlich des ausgewählten Knotens.
Das Verfahren von Anspruch 12, wobei die Netzwerkinformationen mindestens einen (1) Knoten definiert und wobei das Verfahren zusätzlich das Modifizieren des Knotens beinhaltet.
Das Verfahren von Anspruch 17, zusätzlich beinhaltend das Aktualisieren und Anzeigen der Konfiguration beim modifizierten Knoten beinhaltet.
Das Verfahren von Anspruch 12, wobei jede der vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerungen einen zugehörigen Betrachter für speicherprogrammierbare Steuerungen hat und wobei das Verfahren zusätzlich das Öffnen von mindestens zwei Betrachtern der vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerungen zwecks Interagierens von mindestens zwei der vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerungen beinhaltet.
Das Verfahren von Anspruch 1, zusätzlich beinhaltend das Bewerten einer Anzahl von speicherprogrammierbaren Steuerungen in dem Netzwerk, das Ermitteln einer Netzwerkzyklusdauer und das Zuteilen individueller Verarbeitungszeiten für jede der speicherprogrammierbaren Steuerungen in dem Netzwerk auf Basis der Netzwerkzyklusdauer.
Ein Verfahren zum Simulieren einer Gruppe von vernetzten speicherprogrammierbaren Steuerungen, das Folgendes umfasst: Ermitteln, ob eine Konfiguration vernetzter speicherprogrammierbarer Steuerungen in einem Netzwerk existiert; Bestücken einer Konfiguration durch Erzeugen einer Gruppe von speicherprogrammierbaren Steuerungen in dem Netzwerk, falls die Konfiguration nicht existiert, wobei das Bestücken der speicherprogrammierbaren Steuerungen durch Mittel zum Sammeln von Netzwerkinformationen geschieht; und Interagieren mit mindestens einer (1) der speicherprogrammierbaren Steuerungen, um mindestens eine (1) vernetzte speicherprogrammierbare Steuerung zu simulieren.
Das Verfahren von Anspruch 21, wobei das Mittel zum Sammeln entweder ein Netzwerk-Betrachter oder ein Assistent in einem Netzwerk-Betrachter ist.