FupCheck - Toolbox Funktionsplanprüfung - alle Rechte vorbehalten - Dr. Geitner ETI/TU Dresden

Diese MATLAB-Toolbox ermöglicht die  Prüfung  graphisch mit der SIMULINK Erweiterungbibliothek  FUP  programmierter Funktionspläne zur Realisierung ereignisdiskreter zeitkontinuierlicher  mehrdimensionaler Bewegungsabläufe.  Nach Prüfung mit dieser Toolbox können die Funktionspläne  statisch  mit manual switch Blöcken und  dynamisch  mit Prozeßmodellen unter Einschluß  digitaler Regler  (z.B. mittels  BOD  oder  EEZ ) getestet werden. Hieran schließt sich die Generierung von  Echtzeit Maschinenkode  mit xPC Target (z.B. für embedded controller) und die Laborerprobung.

Die Prüffunktionen der Toolbox stehen vorzugsweise über ein GUI, bei Bedarf aber auch über m-File Scripte zur Verfügung. Die Scripte TEST_PARA, TEST_SYNT, TEST_SACK, TEST_WEIT entsprechen funktionell den vier weiter unten beschriebenen Teilprüfschritten und enthalten in geringem Umfang Anwenderdialoge. Das GUI wird durch Eingabe von FupCheck am MATLAB Prompt aufgerufen und verwendet als Anfangseinstellung die gültige Arbeitsdirektory.

Das GUI-Eröffnungsfenster bietet drei Auswahlmöglichkeiten:

• Direktory-Auswahl mit Eingabe eines Pfades und Laufwerkswechsel
• File-Auswahl mit Wechsel im Verzeichnisbaum und vollständiger Anzeige des Verzeichnisinhalts
• Funktionsplan-Auswahl mit Anzeige der Funktionsplannummer falls ein File mehrere Funktionspläne enthält

• Prüfschrittauswahl mit nachfolgender Auswahl von Parameter-, Syntax-, Sackgassen- oder Rückführschleifenprüfung. Die Voreinstellung ist Parameterprüfung.
• Vollständige Prüfung mit Vorgabe aller vier Teilprüfschritte. Wird danach einer der Prüfschritte erneut geklickt, so erfolgt die Umschaltung auf Teilschrittauswahl mit Vorgabe des ausgewählten Prüfschritts.
• Mit Kommentaren werden alle Analyse-, Hinweise- und Warnungsrückmeldungen ausgegeben.
• Ohne Kommentare erfolgt nur die Ausgabe von Fehlermeldungen, wenn vorhanden, und Prüfschrittabschluß.

• Die Start-Taste löst die gewünschte Prüfvariante aus. Ein neues GUI-Fenster öffnet sich. Diese Taste wird erst freigegeben, wenn ein Funktionsplan ausgewählt ist. Nach Wechsel der Einstellmöglichkeiten muß die Starttaste des GUI Hauptfensters erneut betätigt werden.
• Die Hilfe-Taste führt zur Anzeige dieses Textes.
• Die Ende-Taste schließt das GUI nach einer Sicherheitsabfrage.

• Keine Vorgabe "Break Library Link" für FUP-Bibliotheksblöcke
• Keine Teilsystemnamen mit Namen von FUP-Blöcken definieren
• Keine Veränderung von Namen der FUP-Bibliotheksblöcke, Namensverlängerung zulässig
• Keine Blocknamen mit ENTER o.ä. abschließen
• Keine Verbindung von FUP-Teilsystemen mit Konnektorblöcken (Tags), FUP- Teilsystemdefinitionen zulässig
• Keine "signal rounting blocks" innerhalb von FUP's, d.h. keine Mux, Demux, Goto, From ...
• Verwendung der Fileendung "mdl" für die Kodierung der Projektfiles (für aktuelle Version)

Prüfmöglichkeiten: Übersicht

		Parameter
		Syntax
		Sackgassen
		Rückführschleifen
		Vollständige Prüfung

Prüfmöglichkeiten: Details

• Prüfschritt: Parameter
  Im GUI-Unterfenster können beliebige Kombinationen folgender Prüfungen eingestellt werden:

  • FN -	Haben alle verwendeten Zustandsblöcke die gleiche, im GUI-Hauptfenster ausgewählte, Funktionsplannummer? Fehlerhafte Blöcke werden aufgelistet.

  • ZN -	Haben alle verwendeten Zustandsblöcke des ausgewählten Funktionsplanes eine andere Zustandsnummer? Fehlerhafte Blöcke werden aufgelistet.

  • KB -	Ist an allen Zustandsblöcken des ausgewählten Funktionsplanes ein KB-Block angeschlossen und sind alle KB-Blöcke mit dem Ausgang eines Zustandsblocks verbunden? Fehlerhafte Blöcke werden aufgelistet.

  • FVZ -

    Sind die im ausgewählten Funktionsplan verwendeten FVZ-Blöcke richtig angeschlossen und parametriert?

    • Anschluß am enable Eingang eines EX-Blocks
    • Übereinstimmung von FN mit nachfolgendem Zustandsblock
    • Verwendung einer FN von anderem FUP im Projekt
    • Unzulässiger Anschluß an EX-Blöcke des Normalablaufs
    • Unzulässiger Anschluß an EX-Blöcke nicht unmittelbar nach ZF-Block
    • Verwendung von FVZ-Blöcken ohne Programmierung eines ZF-Blocks
    • Fehlende FVZ-Blöcke an EX enable Eingang nach ZF-Block

  • FUV -

    Sind alle im Projekt in FUV-Blöcken verwendeten Variablen auch in KB-Blöcken definiert? Bei Freigabe der Kommentare im GUI-Hauptfenster erfolgt eine Auflistung der vereinbarten Variablen und ein Hinweis auf mehrfach von FUV-Blöcken empfangene Variablen.

  • VAR in KB -

    Sind alle im Projekt in KB-Blöcken verwendeten Variablen auch in VAR-Blöcken definiert? Für Variablen die nur ein einziges mal in einem KB-Block gesetzt werden erfolgt eine Warnung.

  • ZN in FVZ -

    Werden alle Zustandsnummern des Normalablaufes in der Fehlerbehandlung verwendet?

    • Auflistung der Fehlerbehandlungszustände
    • Fehlende Zustände des Normalablaufs
    • Falsche - zur Fehlerbehandlung gehörige - Zustandsnummern
    • Nicht existente Zustandsnummern

  Insbesondere beim Kopieren von Teilabläufen zwischen verschiedenen Projekten, sowie innerhalb eines Projektes in Subsystemen sind die FN- und ZN-Prüfung zu empfehlen.
  Der Umfang der Prüfergebnisausgabe wird im GUI-Hauptfenster mit den Kommentareinstellmöglichkeiten festgelegt.

  

• Prüfschritt: Syntax
  Im GUI-Unterfenster kann zur Anzeige fehlerhafter Verbindungen zwischen "SIMULINK Blocknamen" (Voreinstellung) und "Blocktyp mit FN/ZN" umgeschalten werden. Geprüft wird die Syntax nach VDI/VDE-Richtlinie 3684 "Beschreibung ereignisgesteuerter Bewegungsabläufe mit Funktionsplänen":

  Folgende Syntaxsonderfälle sind zulässig:

  • Direkte Verbindung zwischen Parallelverzweigung und -zusammenführung durch Zustandsblöcke
  • Direkte Verbindung zwischen Alternativverzweigung und -zusammenführung durch Ereignisblöcke

  

• Prüfschritt: Sackgasse
  Geprüft wird die Existenz von Zustandskombinationen im ausgewählten Funktionsplan die kein Weiterschalten mehr ermöglichen (sogenannnte Verklemmungen). Im GUI-Unterfenster kann zwischen der Prüfung auf eine erste Sackgasse (Eine Sackgasse finden) und vollständiger Prüfung (Alle Sackgassen finden) gewählt werden.
  Bei Freigabe aller Rückmeldungen (GUI-Hauptfenster: Mit Kommentaren) wird die jeweilige Anzahl der durch Reduktion bzw. Kompression eliminierten Zustandsübergänge sowie die Anzahl danach untersuchter Zustände angezeigt. Mit Auswahl "Ohne Kommentare" im GUI-Hauptfenster ist die Anzeige der Kompressionsläufe nicht abschaltbar. Die Ausgabe erkannter Sackgassen erfolgt zeilenweise anhand sortierter Kombinationen von Zustandsnummern (ZN).

  Beispiel - Für " b3_ko2t.mdl " mit FN=7 resultiert folgende vollständige Ausgabe:
  Schritt 1: Analyse von Funktionsplan 7
  Anzahl der Zustandsblöcke{ZA, ZX, ZE, ZF} = 13
  Zustandsnummer Anfangszustand(ZA) = 100
  Schritt 2: Prüfung auf Sackgassen
  Anzahl durch Reduktion eliminierter Zustandsübergänge: 1
  Kompressionslauf 1: 1 Zustände eliminiert
  Kompressionslauf 2: 2 Zustände eliminiert
  Kompressionslauf 3: 1 Zustände eliminiert
  Summe durch Kompression eliminierter Zustandsblöcke: 4
  Anzahl der Zustandssackgassen dieses Funktionsplanes: 1
  Zustandskombinationen =
  30 31
  Die Anzahl untersuchter Zustände beträgt: 120
  Prüfung abgeschlossen!

  

• Prüfschritt: Rückführschleifen
  Das GUI-Unterfenster enthält keine weiteren Einstellmöglichkeiten. Geprüft wird die Entkopplung von Rückführschleifen. Prinzipiell können Rückführschleifen in jedem Simulations- bzw. Gleichungssystem zu arithmetischen Schleifen führen. Bei Anwendung der SIMULINK Erweiterungsbibliothek FUP muß deshalb in jeder Rückführschleife ein Block ZA (Anfangszustand) oder ZE (Zustand mit Entkopplung) vorhanden sein.
  Bei Freigabe aller Rückmeldungen (GUI-Hauptfenster: Mit Kommentaren) werden die Anzahl der Normalablauf- und Fehlerablaufrückführschleifen, die ermittelten Rückführpfade insgesamt, sowie fehlerhafte Pfade angezeigt. Die Pfadausgabe erfolgt zeilenweise in der Reihenfolge der zu durchlaufenden Zustandsnummern (ZN).

  Beispielausgabe
  Insgesamt wurden 3 Normalablauf- und 0 Fehlerablauf-Rückführschleifen ermittelt.
  Ermittelte Rückführschleifen Normalablauf insgesamt:
  
  
  

  -->	100	11	13	2	3
  -->	13	2	3	12
  -->	100	4	2	3

  
  Warnung: Folgende Normalablauf-Pfade enthalten mehr als einen Block ZE oder ZA!
  
  

  Pfad1	=	100	11	13	2	3
  Pfad2	=	13	2	3	12

  
  Bei gestraffter Ausgabe (Auswahl: Ohne Kommentare im GUI-Hauptfenster) erscheinen nur fehlerhafte Pfade und eine Abschlußmeldung.

  

• Vollständige Prüfung
  Das GUI-Unterfenster enthält keine weiteren Einstellmöglichkeiten. Alle Prüfschritte werden automatisch nacheinander ausgeführt. Folgende Voreinstellungen sind gültig:
  • Parameter: Alle Teilprüfungen auswählen
  • Syntax: SIMULINK Blocknamen verwenden
  • Sackgassen: Eine Sackgasse finden
  • Rückführschleifen: keine

  Die Steuerung der Rückmeldungen über "Hinweise" im GUI-Hauptfenster ist wirksam. Die einzelnen Prüfschritte sind numeriert und weisen jeweils ein Endemeldung auf.