Programmierung von Steuerungen künftig objektorientiert?

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1 1 Programmierung von Steuerungen künftig objektorientiert? R. Hungerbühler, Dozent BFH R. Hungerbühler Dozent Automation BFH 2 Sichten auf Fragestellung Wissenstand Mitarbeiter /Ausbildung Entwickler, Bediener, Servicepersonal Systemabhängigkeit / Einsatzbereiche Systemlieferant, Branchen, Kunden Technologie Steuerungssystem, Entwicklungsumgebung 1

2 3 Entwickler Einen neuen Mitarbeiter mit AWL zu konfrontieren ist eine Zumutung ST SW-Projekte: Vorgehensmodelle? Projektierungswerkzeuge? Service / Wartung Ausbildung mit Paradigmawechsel Kosten für Requalifizierung, Nutzen? 4 Komponenten verschiedener Hersteller Schnittstellen Abbildung von Fremdsystemen in Objekten Kommunikation, Datenaustausch Offenheit (open systems) Erfüllt, solange keine Fremdsysteme integriert 2

3 5 Integration ins Management Prozessabläufe: MES: Manufacturing Execution System ANSI/ISA-95: Enterprise-Control System Models of Manufacturing Operation Management Business to Manufacturing Transactions 6 Thema der Objektorientierung Schnee von gestern? Thema in der Software Thema bei Steuerungen 70er Jahren: neue Konzepte in SW: OOP 80er Jahren: C++ 90er Jahren: VB, Java, UML 1993: IEC : IEC Sigmatek: seit ca. 9 Jahren CoDeSys: seit ca. 3 Jahren 3

4 7 Basis der Objektorientierung Kapselung Vererbung Polymorphie gekapselte Datenstrukturen (Get, Set) gekapselte Implementierung (Protokolle) Subklassen erben Struktur und Verhalten von Oberklassen Hierarchie mit Generalisierung, Spezialisierung Vielgestaltigkeit Objekte reagieren auf Meldungen individuell Polymorphie zu Laufzeit: späte Bindung 8 OO-Programmierung von Steuerungen? Objekterzeugung zur Laufzeit? HW-Objekte sind meist gegeben Interessant allenfalls im Zusammenhang mit Datenmanagement? Konservative Branche / konservative Kunden? Knowhow und Hardware Unterschiedliche Ausbildungslevels 4

5 9 Instantiierung von FB s als Objektorientierung? Step 7 Instantiierung eines Funktionsbausteins Kapselung der Daten? Keine expliziten Methoden (FB = Methode) 10 Kapselung durch Instantiierung von POU CoDeSys Instanzen von Ampel Keine Vererbung, keine Polymorphie Statische Instantiierung (frühe Bindung) 5

6 11 Grundlagen: Objekte als Basis IEC Funktionalität in POU: Programm, Funktionsblock, Funktion Sprachen: AWL, FUB, KOP, AS und ST 12 Erweiterung der Standards IEC IEC definiert generisches Modell für verteilte Steuerungssysteme Objektorientierte Weiterentwicklung der IEC Basis für künftige Entwicklungen? 6

7 13 Designwerkzeuge Wahrheitstabelle und schaltalgebraische Gleichung? Zustandsübergangsdiagramm?? 14 Mögliches Designwerkzeug Ansatz UML und IEC Use-Case (Anwendungsfall) Statisches Klassendiagramm Zustandsdiagramm Verteilungs- und Komponentendiagramm Als Entwurfswerkzeug in künftigen IDE? 7

8 15 oder Petrinetze IEC HighGraph von Siemens Objektorientiert? 16 Entwicklungsumgebung Entwicklungs-Software Einzelne Tools integrierte Entwicklungsumgebung Funktionalität SPS-Programmierung Motion / Robot Control Technologiefunktionen Visualisierung / Safety Debugging / Simulation Konfiguration / Kommunikation 8

9 17 Lösungsansatz 0 Erweiterung der POU aus IEC 61131: Methoden Eigenschaften Aktionen Transitionen 18 Lösungsansatz 1 Beckhoff mit TwinCat XAT Extended Automation Technology XAA Extended Automation Architecture XAE Extended Automation Engineering XAR Extended Automation Runtime Visual Studio, C/C++ Matlab/Simulink Integration über Betriebssystem 9

10 19 Lösungsansatz 2 Sigmatek Integration durch Software-Klassen 20 Fazit Objektorientierung attraktiv für Entwickler Wahl des Lösungsansatz je nach Zielmarkt Anfangsinvestitionen rasch amortisiert Zukunft führt kaum an OO-Programmierung - auch in der Steuerungstechnik - vorbei 10

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