CN1647033A - 自动生成自动化软件的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动生成自动化软件的装置和方法，其中，包括至少一个软件生成器(11)和一个项目生成器(12)的生成器(10)，其中，借助该软件生成器(11)利用可预先给定或预先给定的第一数据，尤其是例如计划数据(17)、程序知识(18)和管理知识(19)，可以生成开发环境(14)，和在应用该开发环境(14)的条件下借助项目发生器(12)利用可预先给定或预先给定的第二数据，尤其是例如计划数据(17)、经验数据(20)和硬件知识(21)，生成控制软件(15)。

Description

自动生成自动化软件的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于自动生成自动化软件或尤其是诸如结构等部分的装置。本发明还涉及一种用于自动生成这种自动化软件的方法。

背景技术

在较早的德国专利申请DE 10206691中，公开了一种由用户使用至少一个存储在计算机存储器中的服务的方法。在此，服务是指根据用户特性提供软件。用户登录对服务访问进行监控的管理单元并描述所期望的服务。然后，管理单元为了调用对应于该描述的服务确定所需的各个组成部分，并由这些组成部分生成软件。此外，管理单元还为所需的每个单个组成部分在许可数据库的对应于该用户的许可数据组中生成一个条目。

在较早的德国专利申请DE 10209640中，公开了一种借助生成器从HMI(人机界面)程序中生成自动化程序的方法，其中所述生成器识别HMI程序的结构，并将该结构转换为自动化程序的结构。

发明内容

本发明要解决的技术问题是简化在产生自动化软件过程中的流程。

这种在产生自动化软件时的流程简化是用权利要求1中给出的装置实现的。为此，设置了一种自动生成自动化软件的装置，其具有一个包括至少一个软件生成器和一个项目生成器的生成器，其中借助该软件生成器利用可预先给定或预先给定的第一数据，尤其是例如计划数据、程序知识和管理知识，可以生成一个开发环境，并且在应用该开发环境的条件下借助项目发生器利用可预先给定或预先给定的第二数据，尤其是例如计划数据、经验数据和硬件知识，可以生成控制软件。这种简化同样可以由权利要求7中定义的对应方法完成。

本发明基于以下认识，软件的后续开发始终着眼于补充其它能够使用户想象地简化或加快解决实际任务的性能特征。但是，本发明将该任务置于突出的地位，并能自动地、为解决该任务而优化地生成自动化软件。在此，在访问不同类型数据时充分利用目前存在的方法。借助有效的搜索算法，如在利用互联网时用到的，可以针对可预先给定或预先给定的答案数据搜索到所存储的数据，如在描述按照诸如“啤酒厂”、“轧钢厂”等答案数据形式的任务时获得的数据。此外，还考虑到应用标准化界面的趋势。这些界面允许对按照如下形式的CAD数据进行再处理，即借助该CAD数据和与这些CAD数据的各数据组逻辑连接的库信息，可以获得包含在待自动化的技术过程中的全部组件，如电动机、阀门、终端开关等。借助预先给定或可以预先给定的规则，每个部件都可以对应于执行器或传感器的类型。为每个执行器设置合适数量的自动化硬件输出端，为每个传感器设置合适数量的输入端，从而由此待处理的数据空间已初步形成，并尤其是可以根据诸如计算效率和存储容量的原则选出中心自动化设备。

相反，自动化软件可以利用市场上常见的、通用标准开发环境来产生。这种标准开发环境和成批生产的服装一样提供多种功能和服务，而在此无需考虑单个用户的个别需求。根据本发明，为了自动生成自动化软件或尤其是诸如结构等部分，首先生成单独的开发环境，随后在应用该单独生成的开发环境的条件下生成控制软件。

控制软件是指那些控制和/或监控具体技术过程并在必要时包括借助操作和观察***或人机界面(HMI)进行图形用户引导的自动化软件，所述技术过程例如是生产线，如轧机或一系列装配自动机床。

单独的开发环境是指所有用于生成控制软件所需的部件(如库或库的组成部分等)、用于控制特定过程或自动化部件(如网络连线、通信界面等)的驱动程序以及根据编译器、解释器等的类型用于生成可在目标硬件上执行的控制软件的转换程序。

本发明的优选结构在从属权利要求中给出。根据这些优选结构，生成器还包括设备配置器，并且借助该设备配置器利用可预先给定或预先给定的第三数据，尤其是例如硬件知识，可以获得自动化硬件的配置。由此完成了自动化软件的自动产生，其中首先生成开发环境并在应用该开发环境的条件下生成实际的控制软件，该控制软件可以利用自动化硬件的配置直接运行。

附图说明

下面借助附图对本发明的实施方式进行详细描述。附图中对应的部件使用相同的附图标记。其中：

图1是利用所需的数据自动生成自动化软件的示意图，

图2示出了自动生成自动化软件时的各方法步骤，

图3示出了自动生成自动化软件时的数据流向图。

具体实施方式

图1以示意性概略图示出具有软件生成器11、项目生成器12和设备配置器13的生成器10。

软件生成器11用于生成开发环境14和项目生成器12，以生成控制软件15。设备配置器13用于确定适当的配置16，以便在自动化硬件上运行控制软件15。未示出的自动化硬件是指单个自动化设备，如存储器可编程控制设备或过程计算机，或这样的设备与例如分散的***接入设备和/或具有例如生产计划功能的控制计算机的连接。必要时，设备配置器13也通过将各配置16，即配置数据发送到自动化硬件，自己来进行自动化硬件的配置。控制软件15控制自动化硬件，并由此控制和/或监控技术过程(未示出)，如焊接线(汽车生产等等)或轧机(钢材生产)。

通过软件生成器11来生成开发环境14借助可预先给定或预先给定的第一数据进行，尤其是借助例如计划数据17、程序知识18和管理知识19。计划数据17包括诸如构造数据的数据，如由CAD***处理或已经生成的数据。此外，计划数据17还可包括任务描述和/或问题描述和/或已经进行的项目的数据。程序知识18包括函数数据，如性能范围或可利用性、结构、版本和/或例如各函数之间的相关性。管理知识19包括用于使用管理的数据、用于计算的数据和/或更新服务的数据。

借助软件生成器11分析可供使用的各第一数据。借助例如构造数据可以确定在技术过程中存在的频率调节的驱动。这样的驱动要求特殊的执行器。这些执行器又需要特殊的软件来控制。由此作为按照要求所确定的软件是要自动产生的开发环境14的必要组成部分。借助任务或问题描述，特别是结合已进行的项目的数据，利用部分任务或部分问题，必要时在考虑已进行项目中的处理的条件下，可以确定还有哪些组成部分对开发环境14是必要的。对每个开发环境14所需要的组成部分来说，借助程序知识18可以确定哪些组成部分，如软件模块、库等等对开发环境14来说是必要的。为此，例如访问功能范围的数据或结构的数据。通常，开发环境14需要的组成部分还需要接收其它组成部分，因为在所需的组成部分和其它每个组成部分之间存在相关性，例如导入关系。为此，例如访问相关性数据或结构数据。此外，必须保证进入开发环境14的组成部分的兼容性。为此，例如访问版本和/或相关性数据。最后，必须保证所需的各组成部分的可用性和必要时的更新。为此，需要访问使用管理数据和/或更新服务数据。为了能计算所应用的组成部分或组成部分的应用，需要访问计算数据。最后，在考虑所有可供使用的第一数据之后，产生与提出的各任务或问题匹配的开发环境14。

在应用开发环境14的条件下，利用可预先给定或预先给定的第二数据通过项目生成器12来生成控制软件15，尤其是利用例如计划数据17以及经验数据20和硬件知识21。借助计划数据17，尤其是借助例如任务和问题描述，必要时结合已进行的项目的数据，可以针对所需功能和调用这些功能的顺序来确定控制软件15的结构。已进行的项目的数据越详细，就越能广泛地利用程序指令来填充所确定的结构。如果不能自动生成这样的程序指令，则可以至少利用这样的信息(例如以注释行的形式)来填充结构，该信息在后续的再处理过程中向程序员给出关于在控制软件15的具***置上有哪些操作的信息。

经验数据20包括例如专家或分支领域知识的数据。这样的数据也可以考虑当前趋势。借助这些数据，例如可以自动确定在临界工业环境中设置***保护的现场设备或具有特殊保护类型、例如IP65的现场设备。这些现场设备是相对于标准场设备为各供应商提供的特殊解决方案。如果可以获得例如具有1或2比特(数字I/O)的信道粒度的标准现场设备，则可提供只有很少配置例如8比特和16比特(数字I/O)的特殊现场设备。也就是说，在考虑分支领域或专家知识的条件下，可以给出现场设备的另一种配置，这种配置不同于在不考虑这些信息情况下的配置。如果确定一个或多个具有8个数字输入/输出信道的特殊现场设备作为需要的现场设备，则也需要对控制这些现场设备的控制软件15进行相应的匹配。

此外或作为另一种选择，经验数据20还可以包括具有例如模板解决方案的制造商库(Herstellerbibliothek)。借助这些模板解决方案，可以利用合适的程序指令来填充控制软件15的自动生成的结构，以例如保证具体现场设备的正确操作。

最后，经验数据20还可以包括经验数据库。从这样的经验数据库中可以提取出对于类似问题或部分问题或类似任务或部分任务产生的具体、必要时自动生成的自动化软件的信息。由此，根据发展策略的类型，可以将适当的解决方案与不适当的或不够适当的解决方案区分开来。对于各控制软件16，优选对被认为是适当的解决方案检查其可应用性。

经验数据20可以被连续更新，因为每个生成的控制软件16都提供新的、可用于后续项目的经验数据20。

控制软件15中的各个程序指令都针对自动化硬件的控制。为了保证自动化硬件或自动化硬件的各个自动化部件的正确控制，例如从技术过程中接收数据或向技术过程发送控制信息的输入/输出组件，第二数据还包括硬件知识21。借助硬件知识21，例如可以确定哪些措施需要用于激活自动化硬件的特定现场设备的特定输出。由此，可以为控制软件15自动生成相应的程序指令，以例如激活现场设备的第三输出。现场设备通常通过现场总线与中心自动化设备、例如存储器可编程控制设备连接。借助硬件知识，可以为控制软件15自动生成将传输协议用于各应用的现场总线的程序指令。

可以在应用第三数据、例如硬件知识21的条件下通过设备配置器13自动生成配置16。在生成控制软件16的过程中，给出所需的自动化硬件的类型和范围。此后例如已知，必须通过哪些性能，例如处理速度或存储容量来使用中心自动化设备。由此，可以借助属于硬件知识21的、必要时涉及制造商的目录数据确定哪些自动化设备满足这些要求。在通过这种方式确定具体的自动化设备之后，还可以借助其它硬件知识21确定如何和在哪些范围内配置自动化设备。借助控制软件15的要求，可以确定各所需的配置16，并在必要时按照合适的形式传送到该自动化设备。同样，还从所需自动化硬件的范围和类型中给出，是否必须通过现场总线连接和按照什么样的形式相互连接各自动化部件。基于可借助控制软件15获得的期望的数据空间，给出现场总线的数据传输率。数据传输率有时影响所使用的协议。通过这种方式确定的、针对协议和数据传输率的配置数据同样被放入配置16中。然后，向各自动化硬件的组件发送配置16还包括配置每个与现场总线连接的自动化设备。

在所有这些步骤之后，产生了自动生成的自动化软件，该软件包括开发环境14、控制软件15和必要时的配置16。在此，第一数据影响开发环境14的自动生成。第二数据和开发环境14影响控制软件15的自动生成。第三数据和控制软件15影响配置16的自动生成。也就是说，为此第一数据的每次改变都会影响开发环境14，并因此至少间接地影响控制软件15和配置16。相应的，第二数据的每次改变都会影响控制软件15并至少间接地影响配置16。最后，第三数据的每次改变都会影响配置16。作为第一、第二或第三数据的改变，应理解为各数据的范围和/或可利用性的改变，以及各数据的更新。上述改变当然只在涉及那些在自动生成时应用或可以应用的数据时才影响自动生成的自动化软件。

借助图2可以看出，一起给出在自动生成自动化软件时的迭代过程。第一方法步骤22包括确定所应用或可以应用的第一、第二和第三数据。该第一方法步骤22包括通过描述将要自动化的技术过程来手动描述(例如计划数据17)。此外或作为另一种选择，该第一方法步骤22还包括导入可以导入的数据或提供一种导入这些数据的方法。最后，第一方法步骤22还可以包括对导入界面的选择或确定，借助该界面可以导入第一、第二或第三数据。

第二方法步骤23包括自动生成开发环境14、控制软件15和必要时的配置16。第三方法步骤24包括借助开发环境14来处理和扩展控制软件15。在第四方法步骤25中，向自动化硬件发送所生成的自动化软件，也就是控制软件15和必要时的配置16。

使用者可以在每个方法步骤22-24中进行更改，并接着重新自动生成自动化软件。使用者可以频繁实施各方法步骤以及其中需要的匹配或补充，直至最后得到完成的自动化软件。第一、第二和第三数据的范围越广泛，通过生成器10自动生成的自动化软件就越详细。使用者在第三方法步骤24中补充不能自动生成的自动化软件的组成部分或序列。在此，使用者根据自动设置到控制软件15中的非自动生成序列的方法来支持附加的注释。这些注释包含对非自动生成序列的功能的说明以及优选包含对用于非自动生成序列的数据的说明。

生成器10产生单独确定的自动化软件。对于例如新的功能，自动更新所产生的自动化软件。也就是说在开发环境14中，可以利用该新功能，从而该新功能在必要时也会成为最后生成的控制软件15的组成部分。由此用户省去了软件、项目和库的管理任务。作为附加信息，要记录哪些数据、也就是哪些功能是自动生成自动化软件实际所需的。由此，借助实际投入的性能具体计算可能发生的许可费用。自动化软件的供应商，可能是用于产生自动化软件的开发环境的供应商要避免这样的必要性，即必须以不同的、通常还作为分散软件包的版本维持和支持分别具有不同性能范围和功能范围的分散软件包，因为自动化软件以及由此的各开发环境是根据使用者的具体要求而单独生成的。

图3示出在自动生成自动化软件过程中的数据流图。与图1相似，在中心示出了具有软件生成器、项目生成器12和设备配置器13的生成器10。生成器10处理输入数据26并产生输出数据27。输入数据27包括第一、第二和第三数据。第一数据又包括计划数据17、程序知识18和管理知识19。第二数据包括计划数据17、经验数据20和硬件知识21。第三数据至少包括硬件知识21。

借助可预先给定或预先给定的第一数据，软件生成器11生成开发环境14。借助可预先给定或预先给定的第二数据以及在应用开发环境14的条件下，项目生成器12生成控制软件15。设备配置器13最后借助可预先给定或预先给定的第三数据生成各自动化硬件的配置16。

使用者可能的重要影响一方面在于提供和完整的适当的第一、第二和第三数据，另一方面在于使用者可以输入28的形式在每个方法步骤22-25(图2)中通过手动补充或修改来影响自动生成。

为了处理输入数据26，为生成器10设置了预处理器29。该预处理器29保证了导入第一、第二或第三数据的可能性，其中定义一个界面来访问这些数据，或者将这些数据转换为适用于例如通过软件生成器11或项目生成器12来进一步处理的格式。

此外，预处理器29还考虑未单独示出的规则数据库的预先给定或可预先给定的规则，以及由此特别是可以更改和可以扩展的规则。借助这些根据需要自动选择和应用的规则，可以对第一、第二和第三数据进行分析和处理。

一条这样的规则例如是：如果设置或需要分散的现场设备，则必须在该现场设备或每个分散的现场设备和中心自动化设备之间进行现场总线连接。而其它规则例如针对可达到的最大数据吞吐量而涉及现场总线连接的类型。另一些规则可能例如影响保护性的自动化部件的应用。一条这样的规则例如可能是：在连续的、尤其是不可中断的过程中，必须设置保护性的或容错的自动化组件。这样的规则是一个可扩展规则的例子，在该可扩展规则中用户例如可以给出：用于提炼原油的化学过程是这种连续的、不可中断的过程。当前的技术过程是否是用于提炼原油的过程，这通过第一数据，尤其是通过计划数据例如任务或问题描述给出。

如果全部数据具有标准化的标识并且该标识可以被识别，则可以简化第一、第二和第三数据的自动处理、相互之间存在关系的确定、匹配规则的选择等等。这样的标识的格式优选遵循已有或已描绘的标准。因此，例如W3C(万维网联盟)针对消息格式和消息交换、用于存储服务描述的目录服务(UDDI)和用于服务描述的语言(WSDL)对万维网服务，也就是在互联网上提供或可调用的服务进行了规范化。

这样的规范也可以用于第一、第二和第三数据的识别和对应性。

这样，在计划数据17内，为已进行的项目的数据分配标识，该标识给出利用哪些软件功能来规划各组成部分或序列的说明。如果现在考虑后面再将这些组成部分或序列用于新的控制软件15，则借助该标识可以确定，在开发环境14中必须设置哪些功能来操作可接管的组成部分或序列。

应用标准化的标识来识别和对应用于自动生成自动化软件的数据和信息的另一个例子涉及计划数据17和更准确地涉及构造数据，如由CAD程序提供的构造数据，和硬件知识21，如产品目录数据(Katalogdaten)。如果构造数据具有唯一的、给出含有信息的标识以例如应用和功能化各组件(例如电动机、阀门、诸如探头或光栅的传感器等等)，则可以根据对应的特征搜索目录数据或已进行的项目，并在其中进行针对目标的选择。

上述类型的标识例如可以涉及

-分支领域、应用领域、产品，

-制造原理(输送带、导管…)，

-项目结构化(技术的、功能的、面向CPU的…)，

-编程语言或编程方法(面向流程的、连续的、联系计划、功能计划)

-规则算法、规则参数，

-分过程(输送带控制、搅拌、加热、压制、弯曲等等)

-其它。

所有需要的数据都通过标准界面和标准网络提供给生成器10。一个例子是可扩展的声明语言ebXML。ebXML用于在互联网上开发商务过程。存在消息格式和消息更换、登录服务和复位服务的规范以及特定商务对象和过程的模板。用万维网服务以及当前用ebXML进行消息发送的基础都是简单对象存取协议(SOAP)，这是一种基于XML、用于针对RPC或消息的通信协议，该协议通常用HTTP封装，并保证可靠的消息交换。

W3C已针对消息格式和消息交换、用于存储服务描述的目录服务(UDDI)和用于服务描述的语言(WSDL)对万维网服务进行了规范化。

在识别出开发环境和/或控制软件15作为需要确定的组成部分之后，在第一、第二和第三数据中搜索这些组成部分，并选出合适的组成部分来使用。可使用的前提是软件和各组成部分的细模块化的结构，该结构通过预先定义的界面允许软件和各组成部分的组合。

为了进一步生成控制软件15，首先访问计划数据17内已进行的项目。在多个已进行的项目中的选择要着眼于尽可能多地与各具体要求一致来进行。从已进行的项目中接管的组成部分或序列形成将要产生的自动化软件的基础。该基础可以用从其他已进行的项目、制造商库、产品目录等等中适当获得的组成部分来补充。

控制软件15可以由单个的、可互不相关地生成并实施的程序组成。为了一起控制技术过程，通常需要在这些原理上不相关的程序之间进行通信。各程序间可能的通信途径是通过计划数据17获得的，并通过标准机制建立(.net，以太网等)。

最后，生成器10还包括用于记录所应用的数据的协议单元30。所记录的数据还包括该软件组成部分或每个所采用的软件组成部分的数据，以及在生成开发环境14或生成控制软件15时是否应用了这些软件组成部分。借助这些数据可以在访问维持在中心的服务器、尤其是可通过互联网访问的服务器上的管理***31之后，在考虑所应用的数据的条件下为使用者生成账单32。

由此，本发明可以简短地描述如下：

本发明脱离了用于解决问题的死板的程序和库以及补充输入数据。与此相反，本发明提供合适的数据或对这些数据的访问，利用这些数据首先自动生成单个的、针对具体自动化问题的开发环境14，接着在应用该开发环境14的条件下自动生成实际的控制软件15。在此，可以充分利用通过互联网和标准化的程序或数据界面(例如XML)对迄今为止还本地保留的计划工具等的信息和库或存在的项目进行数据访问的可能性。在此，各自动化计划的边界条件形成了自动化软件的单个的、自动生成的元件的输出，如实际的控制程序15、必要时补充的HMI程序和另外的设备配置16。

Claims (12)

1.一种用于自动生成自动化软件的装置，其具有一个包括至少一个软件生成器(11)和一个项目生成器(12)的生成器(10)，其中，

-借助该软件生成器(11)利用可预先给定或预先给定的第一数据，尤其是例如计划数据(17)、程序知识(18)和管理知识(19)，生成开发环境(14)，和

-在应用该开发环境(14)的条件下借助项目发生器(12)利用可预先给定或预先给定的第二数据，尤其是例如计划数据(17)、经验数据(20)和硬件知识(21)，生成控制软件(15)。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述生成器(10)还包括设备配置器(13)，并且借助该设备配置器(13)利用可预先给定或预先给定的第三数据，尤其是例如硬件知识(21)，可以获得自动化硬件的配置(16)。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第一数据包括计划数据(17)、程序知识(18)和/或管理知识(19)。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第二数据包括计划数据(17)、经验数据(20)和/或硬件知识(21)。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第三数据包括硬件知识(21)。

6.根据上述权利要求之一所述的装置，其中，所述控制软件(16)包括人机界面。

7.一种自动生成自动化软件的方法，其利用一个包括至少一个软件生成器(11)和一个项目生成器(12)的生成器(10)，其中，

-该软件生成器(11)利用可预先给定或预先给定的第一数据，尤其是例如计划数据(17)、程序知识(18)和管理知识(19)，生成一个开发环境(14)，和

-该项目发生器(12)在应用该开发环境(14)的条件下利用可预先给定或预先给定的第二数据，尤其是例如计划数据(17)、经验数据(20)和硬件知识(21)，生成控制软件(15)。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述生成器(10)还包括设备配置器(13)，并且该设备配置器(13)利用可预先给定或预先给定的第三数据，尤其是例如硬件知识(21)，确定并在必要时执行自动化硬件的配置(16)。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述第一数据包括计划数据(17)、程序知识(18)和/或管理知识(19)。

10.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述第二数据包括计划数据(17)、经验数据(20)和/或硬件知识(21)。

11.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述第三数据包括硬件知识(21)。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，其中，所述控制软件(16)包括人机界面。

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