TRACE MODE 6: Мощные средства отладки

TRACE MODE® 6 предоставляет разработчику широкий спектр средств отладки проекта на всех этапах разработки - от написания простейших алгоритмов до пуско-наладочных работ на "живом" технологическом процессе. Технологиям отладки в TRACE MODE 6 уделено особое внимание. Продуманный подбор методов отладки проекта позволяет уменьшить время разработки и пуско-наладки, а также повысить надежность АСУТП и АСУП.  

Средства отладки проекта АСУ ТП в TRACE MODE® 6 подразделяются на несколько групп:

• отладчики компонентов проекта, интегрированные с соответствующими редакторами среды разработки TRACE MODE® 6;
• средства отладки в реального времени, позволяющие отслеживать работу серверов TRACE MODE® 6 и T-FACTORY 6 в режиме исполнения проекта;
• средства диагностики работающей АСУТП на базе TRACE MODE® 6.

К первой группе относятся:

• отладчики программ 5 языков программирования TRACE MODE® 6 стандарта IEC 61131-3:
  • Techno FBD,
  • Techno LD,
  • Techno ST,
  • Techno IL,
  • Techno SFC;
• эмулятор графики, встроенный в редактор шаблонов экранов;
• отладчик шаблонов отчетов;
• отладчик SQL-запросов.

Во вторую группу входят:

• отладчик реального времени (профайлер) - специальный исполнительный модуль TRACE MODE® 6;
• SPY - удаленный отладчик распределенного проекта, встроенный в инструментальную систему TRACE MODE® 6.

Отладка программ в TRACE MODE® 6 производится в несколько этапов:

1. Отладка программ в редакторах инструментальной системы;
2. Отладка SQL-запросов в редакторе;
3. Отладка взаимодействия программ и SQL-запросов в рамках одного узла проекта без связи с контроллером;
4. Отладка взаимодействия нескольких узлов проекта TRACE MODE® между собой, осуществляемая на одном ПК (эмуляция распределенной системы управления на одном ПК);
5. Отладка обмена с контроллерами;
6. Локальная отладка на стадии пуско-наладки: отладка каждого узла проекта в профайлере;
7. Глобальная отладка на стадии пуско-наладки: отладка работающей распределенной АСУ ТП с удаленной рабочей станции в режиме слежения (SPY).

Параллельно с отладкой алгоритмов управления и контуров регулирования обычно отлаживается визуализация (HMI) и наполнение отчета тревог. Шаблоны технологических отчетов могут создаваться и отлаживаться независимо от готовности основной части проекта TRACE MODE® 6, но окончательная их отладка производится, как правило, после ввода АСУТП в опытную эксплуатацию, когда уже можно работать с реальными архивами данных СУБД SIAD/SQL 6 и отчета тревог.

Отладка программ на языках стандарта МЭК 61131-3

• пошаговое исполнение команд - в текстовых языках выполняется одна строка кода, а в визуальных - один функциональный блок;
• непрерывное исполнение программы - выполняется вся программа;
• циклическое исполнение - программа выполняется без остановок, за последней командой снова выполняется первая.

Независимо от режима отладки, после выполнения программы отладчик выводит ориентировочное время ее исполнения в микросекундах. Несмотря на некоторую погрешность измерения времени выполнения программы, разработчик имеет возможность сравнить эффективность алгоритмов, то есть, таким образом, получает незаменимый инструмент для оптимизации вычислений.

Для программы на любом языке МЭК 61131-3, как текстовом - Techno ST или Techno IL, так и визуальном - Techno FBD, Techno LD или Techno SFC, можно задавать точки останова, в которых прерывается исполнение программы в непрерывном и циклическом режимах отладки. Кроме того, для удобства навигации по программе предусмотрен механизм закладок. В текстовых языках закладки и точки останова обозначаются символическими цветными метками, а для визуальных языков цветом помечается функциональный блок. Голубым цветом выделяются закладки, а красным - точки останова. Зеленым цветом выделяется текущая исполняемая команда - строка или функциональный блок.

В настройках инструментальной системы для отладчиков программ IEC 61131-3 можно указать глубину стека вызова функций, задать опцию показа внутренних переменных функций в окне просмотра переменных, изменить величину задержки при циклическом выполнении программы.

В процессе отладки визуальных программ рядом с каждым входом и выходом функционального блока отображается его текущее значение, логическое или цифровое - в зависимости от типа сигнала.

В TRACE MODE® 6 реализована мощная функция on line отладки FBD-программ с данными реального времени. Нажав на кнопку on line отладки, пользователь получает реальные значения входов и выходов FBD-блоков, поступающие с контроллеров. После выхода из on line режима можно продолжить отладку в режиме эмуляции (ручной отладки), используя при этом данные загруженные из реального УСО.

Для текстовых языков программирования компиляция (в отличие от визуальных программ, где нет места синтаксическим ошибкам) не обязательно завершается успешно. В этом случае в окне вывода результатов работы компилятора вместо расчета времени исполнения программы выводится список найденных ошибок. По двойному клику на ошибке курсор перемещается на строку текста, в которой она была обнаружена. Как правило, дополнительной информации для устранения ошибки не требуется, ведь синтаксис языков IEC 61131-3 намного проще универсальных языков высокого уровня, таких как C++.

Не является препятствием для отладки и наличие в программе вложенных функций (подпрограмм), написанных на любом из 5-и языков. В пошаговом режиме исполнения отладчик может обрабатывать функцию за один шаг, либо исполнять каждую его команду. Если при компиляции была найдена ошибка во вложенной функции, написанной на Techno ST, отладчик по двойному клику на сообщении об ошибке откроет исходный текст этой функции.

При разработке территориально-распределенных систем АСУТП до 70% времени разработчика может занять перенос отредактированных программ в удаленные контроллеры и ПК. TRACE MODE® 6 устраняет и эту проблему. Инструментальная система TRACE MODE® 6 позволяет простым нажатием кнопки удаленно загружать отредактированные проекты в ПК и контроллеры по сети и перезапускать их. Это позволяет разработчику существенно поднять производительность труда и сократить время отладки территориально-распределенных систем.  

Таким образом, для отладки программ на языках МЭК 61131-3 в TRACE MODE® 6 разработчику АСУТП предлагается абсолютно полный набор инструментов, интегрированных в среду разработки. Он будет интуитивно понятен и опытному программисту и начинающему инженеру. Все функции отладчиков документированы и снабжены всплывающими подсказками.

Отладка других компонентов проекта

Отладчик шаблонов экранов устроен максимально просто: он позволяет отладить анимацию на мнемосхемах без привязки к источникам данных в режиме эмуляции. Вход в режим эмуляции производится нажатием одной кнопки в графическом редакторе. В процессе отладки можно вручную менять значения любых переменных (аргументов) экрана, имитируя таким образом источники данных. Эмулятор графического экрана это идеальное средство для отладки логики подключения внешних анимационных файлов (avi), всевозможных индикаторов и векторных преобразований над графическими объектами.

Отладчик шаблонов отчетов проверяет корректность html-кода шаблона и позволяет просмотреть примерный вид готового отчета. Так как формирование отчета на основе реальных данных не влияет на работу серверов реального времени, предварительную отладку можно не проводить, а отлаживаться сразу на рабочей системе.

Отладчик SQL-запросов представляет собой полнофункциональный клиент ODBC. Результаты обработки запросов отображаются в специальном окне. В случае, если связь с реальной базой данных невозможна, отладчик SQL-запросов просто проверит корректность синтаксиса.

Одна из наиболее интересных возможностей отладки с помощью эмуляции в профайлере это отладка распределенного проекта на одном компьютере. Она стала возможна благодаря появлению в TRACE MODE® 6 стиля разработки от технологии. Все каналы и программы распределенного проекта могут быть сосредоточены в одном виртуальном технологическом узле с сохранением всех привязок, начальных значений, периодов пересчета и т.д. При этом каждый узел проекта целесообразно разместить в отдельной группе. Технологический узел может быть отлажен в профайлере с использованием алгоритмов эмуляции источников данных. После отладки содержимое каждой из групп-узлов технологического узла переносится методом Drag&Drop в соответствующие реальные узлы (контроллеры или ПК) распределенной АСУТП. Разумеется, все связи между каналами разных узлов одного проекта при этом сохраняются. Таким образом, разработчик получает уникальную возможность отладить весь технологический процесс распределенной АСУТП с помощью одной инструментальной системы TRACE MODE® 6.

Отладка и диагностика проекта в реальном времени (на стадии пуско-наладки)

Локальная отладка проекта

Важный этап наладки АСУТП связан с запуском проекта TRACE MODE® 6 в отладочном мониторе реального времени - профайлере. От обычного исполнительного модуля - МРВ он отличается рядом дополнительных функций.

Наиболее востребованная из них - окно просмотра компонентов, вызываемое из меню Вид. В нем реализованы ряд возможностей для отладки математической обработки данных одного узла (одной рабочей станции) в реальном времени:

• отображение всех каналов данного узла и их текущих реальных значений;
• отображение всех атрибутов выбранного канала и их текущих значений;
• ввод и посылка произвольного значения в любой атрибут любого канала;
• отображение пользователей подключенных к данному узлу;
• индикация сетевой активности всех узлов проекта.

Таким образом, разработчик получает средство отладки взаимодействия всех программ и потоков данных распределенной АСУ в рамках одного узла. По желанию разработчик может отключить в проекте TRACE MODE® 6 связь каналов с источниками данных и отлаживать узел, имитируя различные состояния процесса.

Другая, не менее важная функция профайлера - протоколирование своей работы в реальном времени. Протокол профайлера сохраняется в обычный текстовый файл. Характер информации, вносимой в протокол, определяется настройками профайлера. Максимально в протокол могут заносится сообщения 16 различных категорий - от результатов загрузки ресурсных библиотек при старте до каждого изменения значения атрибута любого канала TRACE MODE® 6.

Отладка в профайлере может производиться как на реальных устройствах, так и с помощью виртуальных источников данных. Разработчик АСУТП может сам описать алгоритмы эмуляции устройств, либо воспользоваться одним из простейших генераторов сигналов TRACE MODE® 6. Каждый источник данных индивидуально настраивается и на работу с реальным устройством, и с эмулятором. Т.е. не обязательно эмулировать все сигналы, можно настроить часть каналов на работу с реальным оборудованием. Более того, каждому источнику данных можно сопоставить несколько разных эмуляторов, то есть создать несколько режимов отладки. Эмуляция активируется одной опцией среды разработки в настройках проекта, поэтому при переходе к опытной эксплуатации АСУТП ничего перепривязывать не придется, и в любой момент можно вернуться к отладке с помощью виртуальных источников данных.

Глобальная отладка проекта

Завершающий этап отладки проекта в реальном времени осуществляется с помощью отладчика SPY, встроенного в инструментальную систему. Отладчик SPY разработан специально для больших распределенных проектов, но может он быть использован и как средство отладки малых АСУТП и АСУП, состоящих из одного узла, т.е. одной рабочей станции, выполняющей в том числе и функции сервера TRACE MODE® 6. Отладчик SPY позволяет удаленно через сеть TCP/IP подключаться к любому работающему проекту TRACE MODE® 6 и получать информацию о значениях любых атрибутов каналов в любом узле и в реальном времени.

Работа SPY никак не влияет на работу серверов TRACE MODE® 6, кроме некоторого увеличения нагрузки на сеть, отсюда и название отладчика, которое в переводе с английского означает "шпион". Пользователям не следует опасаться несанкционированного доступа к системе с помощью SPY, так как подключение к работающему проекту возможно только, если он был соответствующим образом сконфигурирован. В противном случае, его работа будет блокирована системой безопасности TRACE MODE® 6.

Режим SPY активируется кнопкой на основной панели инструментов среды разработки, при этом появляется специальное окно, разделенное на две панели. В левой панели отображается дерево проекта со всеми узлами, группами компонентов и каналами, напротив которых отображены их текущие реальные значения. При выделении любого канала в правой панели окна SPY отображается список всех его атрибутов и их значения. С помощью SPY одновременно можно наблюдать динамику значений каналов нескольких узлов одного проекта TRACE MODE® 6, что является уникальной возможностью, способной существенно облегчить отладку распределенного проекта. Средства отладки SPY не ограничены пассивными функциями наблюдения, при желании посредством SPY можно менять значения любых параметров системы в реальном времени. Это позволяет наладчику отлаживать взаимосвязь алгоритмов распределенных вычислений с недоступной ранее эффективностью, не покидая своего рабочего места.

Для настройки сложных контуров управления технологическим процессом не потребуется создавать экранные формы с таблицами настроечных коэффициентов, отладочные средства TRACE MODE® 6 предоставляют доступ ко всем данным проекта без каких-либо усилий со стороны пользователя.

Таким образом, для каждого этапа разработки АСУТП на базе TRACE MODE® 6 системный интегратор получает мощные и удобные средства отладки проекта, удовлетворяющие всем современным требованиям комфорта и эффективности.