Excel + VBA für Maschinenbauer

Transkript

1 Excel + VBA für Maschinenbauer

2 Harald Nahrstedt Excel + VBA für Maschinenbauer Programmieren erlernen und technische Fragestellungen lösen 4., aktuelle und erweiterte Auflage

3 Harald Nahrstedt Möhnesee, Deutschland ISBN DOI / ISBN (ebook) Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Springer Vieweg Springer Fachmedien Wiesbaden 2005, 2008, 2011, 2014 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Lektorat:ThomasZipsner Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. Springer Vieweg ist eine Marke von Springer DE. Springer DE ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media

4 V Vorwort zur 4. Auflage Warum dieses Buch Jeder Anwender eines Office-Pakets bekommt ohne zusätzliche Anschaffungskosten eine Entwicklungsumgebung mit VBA (Visual Basic for Application). Von allen Office Anwendungen wird insbesondere die Anwendung Excel im Ingenieurbereich vielfach eingesetzt. Oft auch ohne Kenntnisse der Entwicklungsmöglichkeiten. Was liegt also näher, als die Programmierung mittels VBA unter Excel an Beispielen aus der Praxis darzustellen. So entstand auch der Titel Excel VBA für Maschinenbauer. Ziel dieses Buches ist es, sowohl dem Ingenieurstudenten als auch dem praktizierenden Ingenieur Wege und Möglichkeiten der Entwicklung eigener Programme zu zeigen. Dabei gehe ich bewusst über eine einfache Strukturierung nicht hinaus. Es gibt sicher an manchen Stellen elegantere Möglichkeiten insbesondere auf die Fähigkeiten von VBA einzugehen. Dies überlasse ich gerne dem Leser. Weitere Hilfen finden sich auch auf meiner Website. Mit dieser Auflage bestätigt sich dieses Konzept. Versionen Die erste Auflage wurde mit der Version Microsoft Office Excel 2002 begonnen und mit der Version Microsoft Office Excel 2003 beendet. Die zweite und dritte Auflage wurden mit der Office Version 2007 erstellt. Diese Auflage wurde mit der Version 2010 ergänzt und überprüft. Test auf der Version 2013 zeigten ebenfalls keine Probleme. Zum Aufbau Das erste Kapitel gibt eine kurze Einführung in VBA und die Handhabung der Entwicklungsumgebung. Eine ausführlichere Einführung finden Sie auf meiner unten genannten Website. In den nachfolgenden vierzehn Kapiteln finden Sie ausgesuchte Anwendungsbeispiele aus verschiedenen Ingenieurbereichen. Neben einer grundlegenden Einführung in das jeweilige Thema, werden die Schritte von der Erstellung des Algorithmus bis zur Erstellung der Anwendung anschaulich wiedergegeben. Diese Auflage wurde ergänzt um die Methoden der modellbasierten Programmentwicklung mithilfe von UML- Diagrammen und ihre Anwendung an einem einfachen Beispiel. Danksagung Ich danke all denen im Hause Springer-Vieweg, die stets im Hintergrund wirkend, zum Gelingen dieses Buches beigetragen haben. Ein besonderer Dank gilt meinem Lektor Thomas Zipsner, der mir geduldig mit vielen wichtigen und richtigen Ratschlägen in allen vier Auflagen half, den für den Leser richtigen Weg einzuschlagen. An den Leser Dieses Buch soll auch zum Dialog zwischen Autor und Leser auffordern. Daher finden Sie sowohl auf der Homepage des Verlages wie auch auf der Homepage des Autors ein Forum für ergänzende Programme, Anregungen und Kommentare. Möhnesee, April 2014 Harald Nahrstedt

5 VI Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Einführung in VBA Die VBA Entwicklungsumgebung Der Visual Basic-Editor Projekt und Projekt-Explorer Der Objektkatalog Das Eigenschaftsfenster Die Direkt-, Lokal- und Überwachungsfenster Objekte, Anwendungen, Formulare und Module Objekte, allgemein Anwendungen und Makros Steuerelemente in Anwendungen Formulare und Steuerelemente Module Die Syntax von VBA Konventionen Prozeduren und Funktionen Datentypen für Konstante und Variable Parameterlisten Benutzerdefinierte Aufzähl-Variable Benutzerdefinierte Datentypen Operatoren und Standardfunktionen Strukturen für Prozedurabläufe Geltungsbereiche Fehlerbehandlung in Prozeduren Algorithmen und ihre Darstellung Der Algorithmus Top-Down-Design Flussdiagramm Struktogramm Aktivitätsdiagramm Objekte unter Excel Application-Objekt Workbook-Objekte Worksheet-Objekte Range-Objekte Zeilen und Spalten Zellen und Zellbereiche Objektvariable Eigene Klassen und Objekte Klassendiagramm Sequenzdiagramm Definition einer Klasse Konstruktor und Destruktor Instanziierung von Objekten Das Arbeiten mit Objekten 47

6 Inhaltsverzeichnis VII Objektlisten Vererbung Events und eigene Objekte Aktionen unter Excel Neue Excel-Anwendung starten Der Excel-Anwendung einen Namen geben Dem Excel-Arbeitsblatt (Tabelle) einen Namen geben In der Excel-Anwendung ein neues Arbeitsblatt anlegen Dem Projekt und dem Arbeitsblatt einen Namen geben Prozeduren mit Haltepunkten testen Codefenster teilen Symbolleiste für den Schnellzugriff ergänzen Makros aus dem Menübereich Add-In aufrufen Berechnungsprozeduren als Add-In nutzen Eigene Funktionen schreiben und pflegen Code mit Code erzeugen 70 2 Berechnungen aus der Statik Kräfte im Raum Kräfte in Tragwerken Biegeträger 89 3 Berechnungen aus der Dynamik Massenträgheitsmomente Mechanische Schwingungen Festigkeitsberechnungen Hauptspannungen eines zusammengesetzten Biegeträgers Die Anwendung der Monte-Carlo-Methode auf ein Biegeproblem Objektorientiertes Bestimmungssystem Klassen und ihre Objekte Polymorphie Vererbung Berechnungen von Maschinenelementen Volumenberechnung nach finiten Elementen Durchbiegung von Achsen und Wellen Technische Statistik und Wahrscheinlichkeitsrechnung Gleichverteilung und Klassen Normalverteilung Probabilistische Simulation Wirtschaftliche Berechnungen Maschinenbelegung nach Johnson Optimale Losgröße Berechnungen aus der Strömungslehre Rotation von Flüssigkeiten Laminare Strömung in zylindrischen Rohren Berechnungen aus der Thermodynamik Nichtstationäre Wärmeströmung durch eine Wand Der Carnotsche Kreisprozess für ideale Gase Allgemeine Zustandsgleichung für Gase und Gasgemische Isochore Zustandsänderung Isobare Zustandsänderung 213

7 VIII Inhaltsverzeichnis Isotherme Zustandsänderung Adiabatische Zustandsänderung Der Carnotsche Kreisprozess Berechnungen aus der Elektrotechnik Spannungen und Ströme in Gleichstromleitungen Rechnen mit komplexen Zahlen Gesamtwiderstand einer Wechselstromschaltung Berechnungen aus der Regelungstechnik Der PID-Regler Fuzzy-Regler Berechnungen aus der Fertigungstechnik Stauchen eine spanlose Formgebung Drehen eine spanende Formgebung Die belastungsoptimale Pressverbindung Berechnungen aus der Antriebstechnik Ermittlung der Zahnflankentragfähigkeit geradverzahnter Stirnräder Lagerreaktionen beim Schneckengetriebe Technische Dokumentation mit Excel Aufteilung von Informationen Beziehungen zwischen Informationen Verknüpfungen mit Objekten Technische Darstellungen Visualisierung von Daten Das Steuerelement TreeView HTML XML Technische Modelle mit Excel Shape-Bewegungen als Grundlage von Modellen Ein Zylinder-Modell Ein Motor-Modell 304 Literaturverzeichnis 271 Sachwortverzeichnis Technik 273 Sachwortverzeichnis Excel + VBA 276