Fach: Softwareentwicklung für technische Systeme (SOFT) Berufsbezogener Lernbereich Schwerpunkt: Informations- und Automatisierungstechnik

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Dominic Ackermann
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1 Fach: Softwareentwicklung für technische Systeme (SOFT) Berufsbezogener Lernbereich Schwerpunkt: Informations- und Automatisierungstechnik Aufgaben und Ziele des Faches: Für den zukünftigen Techniker ist es wichtig, unter der Vielzahl von Softwareentwicklungs-werkzeugen für Aufgabenstellungen im Bereich industrieller Systeme gezielt auswählen zu können. So geht es in diesem Fach nicht darum, die Studierenden zu Spezialisten einer bestimmten Programmiersprache zu machen, sondern ihnen die Einarbeitung in unterschiedliche Werkzeuge zur Softwareentwicklung zu ermöglichen, in dem gemeinsame und grundlegende Strukturen herausgearbeitet werden. Softwareentwicklung findet wesentlich in vernetzten Systemen statt. Industrie-PCs, Embedded Mikrocontroller und natürlich auch Standard-PCs bilden wichtige Plattformen, die über das Netz miteinander kommunizieren. In diesem Szenario gewinnen die Internettechnologien immer mehr an Bedeutung, auch im industriellen Umfeld.. Bezüge zu anderen Fächern bzw. Lerninhalten: Wichtige Voraussetzungen werden im 1. Jahr im Fach Informationstechnik geschaffen in dem die Schüler herangeführt werden an die Grundprinzipien strukturierter Programmierung mit der Programmiersprache C. In allen anderen Fächern des berufsbezogenen Bereiches spielt die softwaregestützte Datenverarbeitung mittlerweile eine große Rolle. Sowohl im Fach Prozessautomatisierung als auch im Fach Mikrocontrollertechnik werden die Schüler mit unterschiedlichen Möglichkeiten der anwendungsbezogenen Programmierung konfrontiert. Eine gute Abstimmung zwischen den Fächern ist nötig, um die gemeinsamen Strukturprinzipien von Anwendungssoftware und deren Handhabung zu verdeutlichen. Für die Erstellung von Intranet- und Internetanwendungen sind die im Fach Datenkommunikation vermittelten Kenntnisse über Kommunikationsabläufe und Protokolle eine wichtige Voraussetzung. Eine Reihe von Handlungs- und Lernzielen des Fachs Datenkommunikation wird mit Inhalten des Fachs Softwareentwicklung eng verzahnt.

2 Handlungs- und Lernbereiche: Erstellen einfacher Programmfunktionen in C Die Studierenden können unterschiedliche Programmiersprachen unterschiedlichen Anwendungsbereichen zuordnen. Sie nutzen die Sprachelemente der Programmiersprache C zur Lösung konkreter Aufgaben. Sie finden selbständig Syntaxfehler und logische Fehler in den von ihnen erstellten Programmen. Sie können ihre Programme sinnvoll kommentieren und nutzen bei der Planung der Ablaufstrukturen handelsübliche Hilfsprogramme wie z.b. Visio oder Word. 30 Unterrichtsstunden - Vergleich wichtiger Programmiersprachen und deren Einsatzmöglichkeiten - Überblick über Softwareentwicklungsphasen und Entwicklungsmodelle - Unterschiede zwischen Compiler- und Interpretersprachen - Deutung von Compiler- und Linkerfehlern - Entwurf von Algorithmen mittels Struktogrammen und Programmablaufplänen - Strukturierte Programmierung von Funktionen in C - Parameterübergabe an Funktionen (call by value, call by pointer) - Fehlerauswertung über Funktions-Rückgabewerte - Entwurf und Durchführung von Testverfahren zur Fehlersuche - Erstellen von Header-Dateien und Bibliotheksfunktionen

3 Anwendung grundlegender Prinzipien der objektorientierten Softwareentwicklung in C++ 16 Unterrichtsstunden Die Studierenden beurteilen die Unterschiede zwischen objektorientierter Softwareentwicklung und klassischer prozeduraler Programmentwicklung. Sie planen eine Klassenbibliothek und setzen diese programmtechnisch um. Bei der Planung nutzen sie Werkzeuge der UML. - Vergleich prozeduraler und objektorientierter Softwareentwicklung - Datenkapselung - Vererbungsbeziehungen - abstrakte und konkrete Klassen - Entwurf von Klassendiagrammen (UML) - Programmierung einer Klassenbibliothek - Konzept der Ausnahmen und der Ausnahmebehandlung Erstellung eines SPS-Programms in ST entsprechend der Norm IEC Unterrichtsstunden Die Studierenden entwerfen die Struktur von SPS-Projekten entsprechend der IEC-Norm. Sie setzen die Programmorganisationseinheiten sinnvoll ein und entscheiden sich bewusst für den Einsatz der geeigneten Programmiersprache. Die Studierenden bewerten Möglichkeiten der Programmierung in ST. - Übersicht über die Norm IEC Architektur einer SoftSPS bestehend aus Entwicklungsumgebung und Laufzeitsystem - Programmorganisationseinheiten: Program, FC und FB - Sprachelemente der Programmiersprache ST - Entwurf von Algorithmen - Einsatz von Test- und Simulationsverfahren

4 Anpassung und Erweiterung vorhandener Softwareprogramme 18 Unterrichtsstunden Die Studierenden analysieren vorgegebenem Quellcode und beschreiben die Architektur von Softwareprogrammen. Sie nehmen Anpassungen und Erweiterungen der Programme vor. Sie sind in der Lage, den programmtechnischen Ablauf einer Netzwerkkommunikation zu beschreiben. Unterrichtshinweis Dieser Lernbereich ist eng verknüpft mit dem Lernbereich 5 des Fachs Datenkommunikation in vernetzten Systemen und muss mit diesem abgestimmt werden. - Softwarearchitektur komplexerer Programme (Schichtung) - Analyse von Programmcode und der darin enthaltenen Algorithmen - Grundlagen der Socketprogrammierung CGI-Programmierung zur Visualisierung und Bedienung von Prozessabläufen 20 Unterrichtsstunden Die Studierenden setzen Webtechnologien ein, um eine browsergestützte Visualisierung und Bedienung von automatisierten Prozessen zu gestalten. - Grundprinzipien der Kommunikation über HTTP - Statische und dynamische Internetseiten - GET und POST - HTML-Formulare - Aufbau der URL und Extrahierung von URL-Daten - Datenaustausch über CGI - Erstellung von CGI-Programmen auf einem IPC - Callback-Funktionen

5 OPC zur Auswertung von Prozessdaten nutzen Die Studierenden beurteilen die Bedeutung von OPC für die Automatisierungstechnik. Sie setzen OPC-Server für den Prozessdatenaustausch mit Officeprogrammen ein. Sie nutzen ActiveX-Controlls, um aus Officeprogrammen auf OPC-Server zuzugreifen. Sie programmieren und gestalten Tabellen kalkulationsprogramme, um Prozessdaten zu archivieren und auszuwerten. 12 Unterrichtsstunden - Übersicht über OPC-Spezifikationen - COM- bzw. DCOM-Architektur für OPC DA - ActiveX-Controlls auf einem Windows-PC - Grundlagen der VBA-Programmierung in Excel - Möglichkeiten der Datenauswertung mit Excel

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