Verfahren zur rechnergestützten Simulation des Betriebs einer automatisiert arbeitenden Maschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur rechnergestützten Simulation des Betriebs einer automatisiert arbeitenden Ma schine. Ferner betrifft die Erfindung einen Simulationsrech ner sowie ein Computerprogrammprodukt und ein Computerpro gramm.

In industriellen Automatisierungssystemen werden für den Be trieb von automatisiert arbeitenden Maschinen speicherpro grammierbare Steuerungen genutzt, die auch als PLCs bezeich net werden (PLC = Programmable Logic Controller) . Auf den PLCs ist jeweils ein Softwarecode hinterlegt, der den Betrieb einer entsprechenden Maschine steuert. Dabei werden verschie dene Programmbausteine des Softwarecodes ausgeführt, welche vorgegebene Aufgaben der Maschine durchführen. Die Programm bausteine werden in der Regel zyklisch wiederholt und können verschiedene Funktionen übernehmen. Beispielsweise kann ein Programmbaustein einen Maschinenantrieb steuern und ein an derer Programmbaustein eine Bahnplanung für die Bewegung der Maschine durchführen. Für die Programmbausteine sind in der Regel Prioritäten festgelegt, so dass ein Programmbaustein mit einer höheren Priorität bevorzugt gegenüber Programmbau steinen mit niedrigerer Priorität ausgeführt wird.

Softwarecode für speicherprogrammierbare Steuerungen wird in der Regel weiterentwickelt, um beispielsweise neue Funktionen in dem Softwarecode zu implementieren. Deshalb besteht das Bedürfnis, den Softwarecode vor der eigentlichen Verwendung in der entsprechenden speicherprogrammierbaren Steuerung auf einem Simulationsrechner zu testen, d.h. den Betrieb der mit der speicherprogrammierbaren Steuerung gesteuerten Maschine mit dem entsprechenden Softwarecode zu simulieren. Über eine solche Simulation können vorab Programmierfehler erkannt wer- den, die zu einem fehlerhaften Verhalten der Maschine im Re albetrieb führen würden.

Bei der Simulation des Betriebs einer Maschine durch einen Simulationsrechner besteht das Problem, dass die Rechenge schwindigkeit des Prozessors des Simulationsrechners in der Regel deutlich von der Rechengeschwindigkeit der CPU einer speicherprogrammierbaren Steuerung abweicht. Dies kann dazu führen, dass die Ausführungsreihenfolge der Programmbausteine auf dem Simulationsrechner von der Ausführungsreihenfolge auf einer realen speicherprogrammierbaren Steuerung abweicht, so dass die Simulation andere Ergebnisse als die reale speicher programmierbare Steuerung liefert.

Um dieses Problem zu vermeiden, gibt es aus dem Stand der Technik Ansätze, wonach der Zeitverbrauch jeweiliger Instruk tionen des Softwarecodes auf einer realen speicherprogram mierbaren Steuerung abgeschätzt wird und die Ausführungszeit der entsprechenden Instruktionen auf den Simulationsrechner daran angepasst wird. Diese Vorgehensweise ist aufwändig, da eine Vielzahl von Instruktionen im Hinblick auf ihre Zeit dauer analysiert werden müssen. Ferner wird durch diesen An satz die Simulationsdauer auf dem Simulationsrechner verlän gert .

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur rech nergestützten Simulation eines Betriebs einer automatisiert arbeitenden Maschine zu schaffen, mit dem einfach und schnell der Realbetrieb der Maschine mittels eines Simulationsrech ners simuliert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 bzw. den Simulationsrechner gemäß Patentanspruch 7 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprü chen definiert.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur rechnergestützten Simulation des Betriebs einer automatisiert arbeitenden Ma- schine, welche im Realbetrieb mittels eines Softwarecodes auf einer speicherprogrammierbaren Steuerung steuerbar ist. Der Begriff der automatisiert arbeitenden Maschine ist weit zu verstehen. Im Besonderen kann eine solche Maschine auch meh rere Komponenten aufweisen und in diesem Sinne eine techni sche Anlage darstellen. Die Maschine kann dabei zur automati sierten Durchführung beliebiger Prozesse vorgesehen sein. Insbesondere kann es sich bei der Maschine um eine Werkzeug maschine handeln. Unter einer Werkzeugmaschine ist eine Ma schine zu verstehen, welche ein Werkstück spanend bearbeitet, wie z.B. eine Drehmaschine oder eine Fräsmaschine. Ebenso kann es sich bei der automatisiert arbeitenden Maschine um eine Produktionsmaschine handeln, wie z.B. um eine Verpa ckungsmaschine. Darüber hinaus kann die Maschine auch eine Logistikanlage oder ein Teil einer Logistikanlage sein, wie z.B. ein automatisiert bedientes Hochregal.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine simu lierte Steuerung der Maschine mittels des Softwarecodes auf einem Simulationsrechner durchgeführt. Mit anderen Worten wird der Softwarecode im Rahmen der Simulation nicht auf ei ner speicherprogrammierbaren Steuerung, sondern auf einem Si mulationsrechner, d.h. einer entsprechenden CPU dieses Rech ners, zur Ausführung gebracht. Die simulierte Steuerung ba siert dabei auf einem vorgegebenen Ausführungsmuster. In dem vorgegebenen Ausführungsmuster wird die zeitliche Ausfüh rungsreihenfolge von durch den Softwarecode ausgeführten Pro zessen basierend auf einer virtuellen Zeit festgelegt. Ebenso werden die Anfangszeitpunkte dieser Prozesse basierend auf der virtuellen Zeit spezifiziert. Darüber hinaus ist die Aus führungszeit jedes Prozesses in der virtuellen Zeit auf null gesetzt. Es wird somit in einer virtuellen Zeit, welche der Zeit im simulierten Realbetrieb entspricht, ein dem Realbe trieb entsprechendes Ausführungsmuster vorgegeben.

Durch das Setzen der Ausführungszeit der jeweiligen Prozesse auf null wird erreicht, dass das Ausführungsmuster determi nistisch und nicht basierend auf Prioritäten von Prozessen ausgeführt wird, denn jeder Prozess ist in der virtuellen Zeit instantan nach seinem Start zu Ende, so dass es nicht zu Prozessunterbrechungen aufgrund von anderen Prozessen mit hö heren Prioritäten kommen kann.

Erfindungsgemäß wird im Rahmen der simulierten Steuerung der Maschine erst nach Beendigung eines Prozesses in der Realzeit des Simulationsrechners der nächste Prozess, der auf den be endeten Prozess gemäß der Ausführungsreihenfolge folgt, ge startet, wobei die virtuelle Zeit bei Start des nächsten Pro zesses auf den Anfangszeitpunkt dieses nächsten Prozesses ge setzt wird. Mit diesem Merkmal wird sichergestellt, dass die tatsächliche Prozessausführung gemäß der Realzeit des Simula tionsrechners der simulierten Prozessausführung folgt und die virtuelle Zeit entsprechend nachgeregelt wird, obwohl die Ausführungszeiten der jeweiligen Prozesse in der virtuellen Zeit auf null gesetzt sind. Als Ergebnis der Simulation er hält man Ausgaben, die im Rahmen der Simulation durch die Ausführung des Softwarecodes erzeugt wurden. Entsprechende Eingaben, welche durch den Betrieb der realen Maschine her vorgerufen sind (z.B. Maschinenpositionen), werden dabei si muliert. Die durch die Simulation erhaltenen Ausgaben können anschließend ausgewertet werden, um zu bestimmen, ob der si mulierte Betrieb der Maschine einem gewünschten Verhalten entspricht .

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass auf einfache Weise ein bestimmtes Ausführungsmuster von Pro zessen in einem Simulationsrechner abgebildet werden kann. Dies wird durch die Festsetzung der Ausführungszeiten der Prozesse auf null in einer virtuellen Zeit erreicht sowie durch die Nachstellung der virtuellen Zeit bei der Beendigung eines entsprechenden Prozesses auf dem Simulationsrechner.

Die Simulation kann dabei mit der vollen Geschwindigkeit des Simulationsrechners durchgeführt werden. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, die Ausführungszeiten entsprechender Instruktionen auf der speicherprogrammierbaren Steuerung ab zuschätzen, wie dies im Stand der Technik der Fall ist. In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfah rens basiert das vorgegebene Ausführungsmuster auf einer rea len Prozessausführung, gemäß der Prozesse von einer realen automatisiert arbeitenden Maschine mittels eines Software codes auf einer realen speicherprogrammierbaren Steuerung ausgeführt wurden, wobei die zeitliche Ausführungsreihenfolge der Prozesse und deren Anfangszeitpunkte in der realen Pro zessausführung der Ausführungsreihenfolge und den Anfangs zeitpunkten der Prozesse in dem vorgegebenen Ausführungsmus ter entsprechen. Mit anderen Worten unterscheidet sich das vorgegebene Ausführungsmuster gegenüber der realen Prozess ausführung dahingehend, dass die Ausführungszeiten der ein zelnen Prozesse auf null gesetzt sind, was in der realen Pro zessausführung nicht der Fall ist.

In einer Variante der soeben beschriebenen Ausführungsform wird das vorgegebene Ausführungsmuster aus einer digitalen Spezifikation der realen Prozessausführung im Rahmen des er findungsgemäßen Verfahrens berechnet. Ebenso ist es möglich, dass ein vorgegebenes Ausführungsmuster basierend auf der re alen Prozessausführung bereits zu Beginn des erfindungsgemä ßen Verfahrens in digitaler Form vorliegt und im Rahmen des Verfahrens eingelesen wird.

Der Softwarecode, der bei der realen Prozessausführung ver wendet wurde, entspricht in einer Variante der Erfindung dem auf dem Simulationsrechner laufenden Softwarecode. Nichtsdes totrotz kann der Softwarecode auf dem Simulationsrechner auch Unterschiede zum Softwarecode der realen Prozessausführung aufweisen. Zum Beispiel kann der Softwarecode auf dem Simula tionsrechner eine Weiterentwicklung des Softwarecodes der re alen Prozessausführung sein, wobei es das Ziel des erfin dungsgemäßen Verfahrens ist, den weiterentwickelten Software code im Rahmen einer Simulation zu testen. Solche Tests wer den üblicherweise als Regressionstests bezeichnet.

In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in dem vorgegebenen Ausführungsmuster eine durch einen Programmbaustein des Softwarecodes ausgeführte Aufgabe, wel che ein oder mehrere Male durch einen anderen Programmbau stein unterbrochen wird, derart dargestellt, dass die benach bart zu den Unterbrechungen liegenden Ausführungsabschnitte der Aufgabe durch separate Prozesse mit der Anfangszeit des Beginns des Ausführungsabschnitts und einer Ausführungszeit von null repräsentiert werden. Auf diese Weise kann auch die Priorisierung von Aufgaben im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens deterministisch simuliert werden.

Je nach Verwendungszweck des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das vorgegebene Ausführungsmuster einen vorgegebenen Fehlerfall im Betrieb einer automatisiert arbeitenden Ma schine und/oder eine Steuerung einer automatisiert arbeiten den Maschine über eine speicherprogrammierbare Steuerung mit einer vorgegebenen Rechenleistung repräsentieren. Auf diese Weise können verschiedene Fehlerszenarien bzw. verschiedene Arten von speicherprogrammierbaren Steuerungen bei der Simu lation berücksichtigt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren vor der Ausführung der Prozesse auf dem Simulati onsrechner gemäß dem vorgegebenen Ausführungsmuster über prüft, ob das vorgegebene Ausführungsmuster auf einer real arbeitenden Maschine überhaupt ausführbar ist, wobei ein Feh lerzustand generiert wird, wenn das vorgegebene Ausführungs muster auf einer real arbeitenden Maschine nicht ausführbar ist. Je nach Ausgestaltung kann der generierte Fehlerzustand unterschiedliche Folgen haben. Gegebenenfalls kann lediglich ein entsprechender Fehler digital gespeichert werden, der später im Rahmen der Überprüfung der Simulation ausgelesen wird. Ebenso ist es möglich, dass bei der Generierung eines Fehlerzustands eine Warnmeldung über eine Benutzerschnitt stelle ausgegeben wird. Hierdurch wird ein Benutzer darauf hingewiesen, dass die Simulation gemäß dem vorgegebenen Aus führungsmuster überhaupt nicht in der Realität umsetzbar ist. Entsprechende Überprüfungen, ob das vorgegebene Ausführungs muster überhaupt ausführbar ist, liegen im Rahmen von fach- männischem Handeln. Beispielsweise ist das vorgegebene Aus führungsmuster dann nicht ausführbar, wenn hierdurch eine be stimmte Prioritätsreihenfolge der ausgeführten Programmbau steine nicht eingehalten wird.

Neben dem oben beschriebenen Verfahren betrifft die Erfindung einen Simulationsrechner zur rechnergestützten Simulation des Betriebs einer automatisiert arbeitenden Maschine, welche im Realbetrieb mittels eines Softwarecodes auf einer speicher programmierbaren Steuerung steuerbar ist, wobei der Simulati onsrechner zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. einer oder mehrerer bevorzugter Varianten des erfin dungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Computerprogramm produkt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespei cherten Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. einer oder mehrerer bevorzugter Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn der Programmcode auf einem Computer, der einem zuvor beschriebenen Simulationsrechner entspricht, ausgeführt wird.

Darüber hinaus umfasst die Erfindung ein Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. einer oder mehrerer bevorzugter Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn der Programmcode auf einem Computer, der einem zuvor beschriebenen Simulationsrechner entspricht, ausgeführt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Zeitdiagramm, welches die Ausführung von Pro zessen in einer realen automatisiert arbeitenden Maschine basierend auf unterschiedlichen speicher programmierbaren Steuerungen mit verschiedenen Re- chenleistungen gemäß dem gleichen Softwarecode auf den Steuerungen wiedergibt;

Fig. 2 eine schematische Darstellung, welche die wesentli chen Komponenten eines Simulationsrechners dar stellt, der in einer Ausführungsform der Erfindung zur Simulation des Betriebs einer automatisiert ar beitenden Maschine verwendet wird; und

Fig. 3 ein Zeitdiagramm, welches die Ausführung von Pro zessen auf dem Simulationsrechner der Fig. 2 ba sierend auf einer realen Prozessausführung aus Fig. 1 verdeutlicht.

Nachfolgend wird eine Variante des erfindungsgemäßen Verfah rens beschrieben, mit welcher der Betrieb einer automatisiert arbeitenden Maschine, wie z.B. einer Werkzeugmaschine oder einer Produktionsmaschine, für zwei speicherprogrammierbare Steuerungen mit unterschiedlichen Rechenleistungen simuliert wird. Als Grundlage der Simulation werden Ausführungsmuster genutzt, die in der hier beschriebenen Ausführungsform auf den jeweiligen Prozessausführungen EX1 und EX2 der Fig. 1 be ruhen, die für eine reale Maschine erfasst wurden.

Die Prozessausführung EX1 betrifft die Durchführung von Pro zessen in einer automatisiert arbeitenden Maschine M mit ei ner speicherprogrammierbaren Steuerung CO mit hoher Prozes sorleistung und damit schneller Rechenzeit, wohingegen die Prozessausführung EX2 mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung CO mit geringerer Prozessorleistung und damit nied rigerer Rechengeschwindigkeit durchgeführt wurde. Beide spei cherprogrammierbaren Steuerungen verwenden den gleichen Soft warecode COD ' , wobei jedoch aufgrund der unterschiedlichen Rechenleistungen der speicherprogrammierbaren Steuerungen verschiedene Prozessausführungen EX1 und EX2 erhalten werden.

Gemäß dem Diagramm der Fig. 1 ist entlang der Abszisse die reale Zeit der beiden Prozessausführungen EX1 und EX2 ange- deutet. Durch die in Fig. 1 wiedergegebenen Balken mit den unterschiedlichen Musterfüllungen wird die Ausführung von Programmbausteinen des Softwarecodes COD mit jeweiligen speicherprogrammierbaren Steuerungen CO angedeutet. Balken mit der gleichen Musterfüllung betreffen dabei den gleichen Programmbaustein. Für die Bezeichnung der Programmbausteine werden die Bezugszeichen OBI, OB30 und OB90 verwendet. Weiße Balken repräsentieren in Fig. 1 Zeitabschnitte, in denen kein Programmbaustein ausgeführt wird. Durch das Bezugszeichen E werden ferner die Endzeitpunkte der Ausführung der entspre chenden Programmbausteine angedeutet. Mit anderen Worten stellen Übergänge zwischen verschiedenen Balken, welche nicht mit dem Bezugszeichen E versehen sind, nicht das Ende des links vom Übergang liegenden Programmbausteins dar, sondern es wird hierdurch eine Unterbrechung dieses Programmbausteins angedeutet .

Durch die Höhe der Balken wird die Priorität der Programmbau steine bei deren Ausführung repräsentiert. Mit anderen Worten ist die Priorität des entsprechenden Programmbausteins umso höher, je höher der Balken ist. In dem Szenario der Fig. 1 hat somit der Programmbaustein OBI die niedrigste Priorität, was bedeutet, dass die zur Ausführung anstehenden Programm bausteine OB30 und OB90 einen gerade ausgeführten Programm baustein OBI unterbrechen. Demgegenüber hat der Programmbau stein OB30 mittlere Priorität, d.h. dieser Programmbaustein wird nur durch den Programmbaustein OB90 unterbrochen. Der Programmbaustein OB90 hat die höchste Priorität, d.h. eine anstehende Ausführung dieses Programmbausteins führt immer zur Unterbrechung der beiden anderen Programmbausteine OBI und OB30.

Gemäß der Prozessausführung EX1 der schnelleren speicherpro grammierbaren Steuerung wird der Prozess OBI einmal durch den Prozess OB30 und ein anderes Mal durch den Prozess OB90 un terbrochen. Demgegenüber wird der Prozess OB30 kein einziges Mal durch den Prozess OB90 unterbrochen. Im Unterschied hier zu wird bei der Prozessausführung EX2 der langsameren spei- cherprogrammierbaren Steuerung sowohl der linke Programm baustein OB30 als auch der zeitlich spätere rechte Programm baustein OB30 einmal durch einen entsprechenden Programmbau stein OB90 unterbrochen. Darüber hinaus existieren eine grö ßere Anzahl an Unterbrechungen des Programmbausteins OBI . Die höhere Anzahl an Unterbrechungen resultiert aus der höheren Rechenzeit bei der Ausführung der einzelnen Programmbau steine, so dass öfter Unterbrechungen durch höher priori- sierte Programmbausteine auftreten.

In der hier beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemä ßen Verfahrens wird ein Ausführungsmuster zur Simulation des Betriebs der Maschine M sowohl basierend auf der schnellen speicherprogrammierbaren Steuerung entsprechend der Prozess ausführung EX1 als auch basierend auf der langsameren spei cherprogrammierbaren Steuerung entsprechend der Prozessaus führung EX2 verwendet.

Das Ausführungsmuster, welches in der weiter unten beschrie benen Fig. 2 mit SP (SP = Sequence Pattern) bezeichnet ist, gibt die in den jeweiligen Prozessausführungen EX1 und EX2 dargestellten Programmbausteine in der Form von Prozessen wieder. Ein Prozess entspricht dabei der zusammenhängenden Ausführung des jeweiligen Programmbausteins bis zu seinem En de bzw. einer Unterbrechung. Mit anderen Worten besteht ein Programmbaustein, der ein oder mehrmals durch andere Pro grammbausteine unterbrochen wird, aus mehreren Prozessen, welche die jeweiligen Teilabschnitte des Programmbausteins zeitlich benachbart zu den Programmbausteinen darstellen, welche die Unterbrechung verursachen. Sollte ein Programmbau stein nicht unterbrochen werden, entspricht dieser Programm baustein einem einzelnen Prozess des Ausführungsmusters. In dem Ausführungsmuster sind ferner die Anfangszeitpunkte der jeweiligen Prozesse hinterlegt.

Das Ausführungsmuster kann vorab berechnet worden sein und aus seinem Speicher ausgelesen werden. Ebenso ist es möglich, dass das Ausführungsmuster mit den entsprechenden Prozessen und deren Anfangszeitpunkten im Rahmen des Simulationsverfah rens aus den jeweiligen Prozessausführungen der Fig. 1 be rechnet wird.

In Fig. 1 sind ferner durch strichpunktierte Pfeile zwei Zeitpunkte tl und t2 angedeutet. Der Zeitpunkt tl repräsen tiert den Befehl des Einlesens der aktuellen Zeit durch den Programmbaustein OB90 der Prozessausführung EX1. Dieser Be fehl wird auch im entsprechenden Programmbaustein OB90 der Prozessausführung EX2 durchgeführt, jedoch zu dem späteren Zeitpunkt t2, der aus der langsameren Prozessausführung re sultiert. Das hier beschriebene Verfahren beruht auf der An nahme, dass der Unterschied zwischen solchen Zeiten innerhalb eines jeweiligen Programmbausteins keine Relevanz auf die weitere Prozessausführung hat, so dass für diese Zeiten auch der Anfangszeitpunkt des entsprechenden Programmbausteins verwendet werden kann.

Fig. 2 verdeutlicht ein virtuelles Ausführungssystem VES (VES = Virtual Execution System) für eine speicherprogrammierbare Steuerung, das Bestandteil eines Simulationsrechners SC ist. Neben dem Ausführungssystem enthält der Simulationsrechner eine CPU bzw. einen Prozessor, der in Fig. 2 mit PRO bezeich net ist. Mittels des Prozessors wird ein Softwarecode COD ausgeführt. Dieser Softwarecode stellt eine Weiterentwicklung des entsprechenden Softwarecodes COD aus Fig. 1 dar. Es soll nunmehr im Rahmen eines Regressionstests durch Simulation er mittelt werden, ob der weiterentwickelte Softwarecode COD zu einem Fehler im Maschinenbetrieb bei dessen Verwendung in ei ner realen speicherprogrammierbaren Steuerung führen würde. Hierzu wird der Softwarecode COD auf dem Rechner SC durch den Prozessor PRO ausgeführt, was durch den Pfeil PI sowie das rechte Rechteck innerhalb des virtuellen Ausführungssystems VES angedeutet ist. Der Prozessor PRO arbeitet dabei mit der Realzeit RT .

Zum Test des Softwarecodes COD wird das Ausführungsmuster SP verwendet, wobei dieses Muster je nach ausgeführtem Test auf der Prozessausführung EX1 für die schnellere speicherprogram mierbare Steuerung oder auf der Prozessausführung EX2 für die langsamere speicherprogrammierbare Steuerung beruht. Das Aus führungsmuster SP enthält die Ausführungsreihenfolge der oben beschriebenen Prozesse entsprechend der Prozessausführung EX1 bzw. EX2. Diese Ausführungsreihenfolge ist in Fig. 2 mit EO (EO = Execution Order) bezeichnet, wohingegen die Prozesse sind mit PR bezeichnet sind. Ferner sind die entsprechenden Start _Z eitpunkte der jeweiligen Prozesse PR mit ST bezeichnet.

Das virtuelle Ausführungssystem VES verwendet für das Ausfüh rungsmuster SP eine virtuelle Zeit VT, durch welche die Zeit der Prozessausführung auf der jeweiligen speicherprogrammier baren Steuerung repräsentiert wird. Mit anderen Worten sind die Start _Z eitpunkte ST in dem Ausführungsmuster SP in der virtuellen Zeit VT angegeben. Ein erfindungswesentlicher As pekt besteht nunmehr darin, dass die Ausführungsdauer für ei nen jeweiligen Prozess PR auf null gesetzt wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Ausführungsreihenfolge EO eingehalten wird und es nicht zu Unterbrechungen bei der Aus führung von Prozessen kommt, denn die jeweilige Ausführung eines Prozesses ist instantan beendet.

Das virtuelle Ausführungssystem VES beinhaltet ferner eine Zeitverwaltungseinheit TM, die auf der virtuellen Zeit VT ba siert, wie durch den Pfeil P2 angedeutet ist. Mit dieser Zeitverwaltungseinheit werden u.a. zu bestimmten Zeitpunkten gemäß Instruktionen aus dem Softwarecode COD Zeitlesebefehle ausgeführt, was durch den Pfeil P3 angedeutet ist. Da die entsprechende Ausführungszeit der Prozesse null ist, werden auf diese Weise die in Fig. 1 angedeuteten Zeitpunkte tl und t2 auf die entsprechende virtuelle Anfangszeit des Programm bausteins OB90 abgebildet.

Das virtuelle Ausführungssystem VES der Fig. 2 beinhaltet ferner einen deterministischen Zeitplaner, der mit Bezugszei chen SBS (SBS = Sequence based Scheduler) bezeichnet ist. Dieser Planer verarbeitet das Ausführungsmuster SP, wie durch den Pfeil P4 angedeutet ist. Der Zeitplaner wird basierend auf der virtuellen Zeit VT mittels der Zeitverwaltungseinheit TM ausgelöst, wie durch den Pfeil P5 angedeutet ist. Der Zeitplaner SBS startet die Prozesse gemäß den Programmbau steinen des Softwarecodes COD, wie durch den Pfeil P6 ange deutet ist.

Um sicherzustellen, dass nach Ausführung der jeweiligen Pro zesse die virtuelle Zeit VT nachgeführt wird, wird diese Zeit basierend auf dem Ausführungsmuster SP nachgestellt, was durch den Pfeil P7 angedeutet ist. Diese Nachstellung läuft derart ab, dass erst nach der Beendigung eines entsprechenden Prozesses in der Realzeit RT des Prozessors PRO die virtuelle Zeit VT neu gesetzt wird, und zwar auf den Anfangszeitpunkt des nächsten Prozesses des Ausführungsmusters SP.

Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, wird durch das System der Fig. 2 auf einfache Weise eine deterministische Prozessausführung zur simulierten Steuerung einer Maschine basierend auf einer schnellen und einer langsamen speicher programmierbaren Steuerung erreicht. Erfindungswesentlich ist dabei, dass in einer virtuellen Zeit die Ausführungszeit der Prozesse auf null gesetzt wird, um hierdurch die Ausführungs reihenfolge einzuhalten, und dass ferner die virtuelle Zeit auf den Anfangszeitpunkt eines nachfolgenden Prozesses ge setzt wird, wenn der vorhergehende Prozess gemäß der Realzeit des Simulationsrechners abgeschlossen ist.

Fig. 3 verdeutlicht beispielhaft nochmals eine Prozessausfüh rung EX2 ' gemäß dem Ausführungsmuster SP der Fig. 2, und zwar basierend auf der Prozessausführung EX2 einer langsamen spei cherprogrammierbaren Steuerung. Die Abszisse repräsentiert dabei die virtuelle Zeit. Wie sich aus Fig. 3 ergibt, exis tiert für jeden zusammenhängenden Abschnitt der Balken aus der Prozessausführung EX2 der Fig. 1 ein entsprechender Pro zess in Fig. 3, wobei die Prozesse in Fig. 3 als schmale Bal ken wiedergegeben sind. Wurde der Prozess in Fig. 1 nicht un- terbrochen, entspricht der Balken in Fig. 3 einem Programm baustein. Dies ist für die Programmbausteine OB90 der Fall.

Demgegenüber existieren für aus Unterbrechungen resultierende Teilabschnitte von Programmbausteinen aus Fig. 1 entspre chende separate Prozesse in der Prozessausführung EX2 ' der Fig. 3. Für den Programmbaustein OBI existieren somit auf grund dessen Unterbrechungen vier Prozesse OBl-a, OBl-b, OB1- c und OBl-d. Ferner wurde auch der linke Programmbaustein OB30 der Fig. 1 durch den Programmbaustein OB90 unterbrochen, woraus zwei Prozesse OB30-a und OB30-b resultieren. Entspre chend gibt es aufgrund der Unterbrechung des rechten Pro grammbausteins OB30 auch zwei Prozesse OB30-a und OB30-b.

Durch die Wiedergabe von schmalen Balken wird in Fig. 3 ange deutet, dass die Programmbausteine bzw. deren Teilabschnitte in dem Ausführungsmuster SP eine Ausführungszeit von Null ha ben. Die Positionen der Balken in Fig. 3 entsprechen somit den Anfangszeitpunkten der jeweiligen Prozesse.

Die im Vorangegangenen beschriebene Ausführungsform der Er findung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Durch die Verwen dung einer virtuellen Zeit im Rahmen der Simulation eines Ma schinenbetriebs kann eine Ausführungszeit von Null für ent sprechende Prozesse festgelegt werden. Auf diese Weise kann ein deterministischer Zeitablauf der Prozessausführung er reicht werden. Darüber hinaus können Codeunterbrechungen durch die Definition von separaten Prozessen für entspre chende Teilabschnitte von Programmbausteinen abgebildet wer den und hierdurch ein prioritätsbasiertes Verhalten simuliert werden. Der Prozessor des Simulationsrechners kann dabei mit voller Geschwindigkeit arbeiten und wird nicht durch die vir tuelle Zeit verzögert. Durch die Verwendung eines vordefi nierten Ablaufverhaltens basierend auf einem entsprechenden Ausführungsmuster können speicherprogrammierbare Steuerungen mit verschiedenen Leistungsklassen im Rahmen der Simulation berücksichtigt werden.