Anhand der schrittweisen Entwicklung eines Baukastens wird im Folgenden das funktionale Engineering vermittelt. Der dabei entstehende Baukasten dient zur Erstellung einer Station Feeder; ein an der Hochschule Esslingen entwickelter Schulungsaufbau:
Dieser Film zeigt einen Zyklus des Schulungsaufbaus im Betrieb.
Der Aufbau des Tutorials (siehe folgende Abbildung) ist so gestaltet, dass alle Kapitel wahlweise erarbeitet werden können. Nach der Vorstellung der Beispielanlage ist ein mechatronischer Baukasten (Feeder) zu erstellen. Der Baukasten für den Feeder ist erweiterbar durch Disziplinen. Diese können unabhängig voneinander erarbeitet werden. Ziel jeder Disziplin ist die Generierung von Dateien, z.B. einer Komponentenliste oder einem Schaltplan.
Vorstellung der Beispielanlage (Beispiel Teilezuführung):
- Aus der Grafik der Beispielanlage folgt der funktionale Aufbau (Funktionaler Aufbau).
- Der funktionale Aufbau dient der Ableitung des abstrakten Baukastens (Baukasten).
- Anschließend wird das daraus resultierende Architekturmodell vorgestellt (Architekturmodell).
Nach der Vorstellung der Beispielanlage wird erklärt, wie die Entwicklung der Mechatronik erfolgt:
- Im ersten Schritt wird die allgemeine Architektur festgelegt (Architekturmodell erstellen).
- Darauf aufbauend werden die für die Teilezuführung notwendigen mechatronischen Komponenten spezifiziert ( Mechatronikbaukasten erstellen).
- Aus diesen wird dann die Teilezuführung mechatronisch aufgebaut (Projektierung).
- In eigenen Abschnitten wird die Variantenbildung per Disabler und die Variantenbildung per Parametrierung erklärt.
Wie mit der Textdisziplin eine Textdatei aus dem Mechatronischen Modell erzeugt werden kann wird am Beispiel einer Aktoren-Sensoren-Komponentenliste gezeigt:
- Die Komponentenliste wird als Generierungsergebnis einer neuen Disziplin verstanden (siehe Aufgabenstellung: Komponentenliste erzeugen).
- Das vorhandene mechatronische Modell der Teilezuführung wird dann um die Komponentenlisten-Disziplin erweitert (Mechatronikmodell um ListOfComponents-Disziplin erweitern).
- Wie es mit Hilfe des Plug-Socket-Konzepts möglich ist, eine Komponentenliste zu erzeugen, die sich im Aufbau von der funktionalen Sicht unterscheidet, wird im Abschnitt Mechatronikmodell: Erzeugen nicht funktionaler Strukturen gezeigt.
Die ECAD-Disziplin zeigt, wie ein Schaltplan für EPLAN Electric P8 aus dem mechatronischen Modell heraus erzeugt werden kann.
- Für diese Disziplin sind zunächst EPLAN Electric P8 Komponenten zu erstellen (EPLAN Electric P8 Komponenten erstellen).
- Das vorhandene mechatronische Modell der Teilezuführung wird um die EPLAN Electric P8-Disziplin erweitert (Mechatronikmodell um Schaltplan-Disziplin erweitern).
- Wie es mit Hilfe des Plug-Socket-Konzepts möglich ist, einen Schaltplan zu erzeugen, der sich an die verbauten Komponenten anpasst, zeigt der Test im Anschluss an den Abschnitt Formeln für Plugs, Sockets und SPS-Eingänge einsetzen.
Die ProPanel-Disziplin zeigt, wie ein Schaltschrank für EPLAN Pro Panel aus dem mechatronischen Modell heraus erzeugt werden kann.
- Für diese Disziplin sind zunächst die Disziplin-Komponenten zu erstellen (EPLAN Pro Panel Disziplin-Komponenten erstellen).
- Das vorhandene mechatronische Modell der Teilezuführung wird um die EPLAN Pro Panel-Disziplin erweitert (Mechatronikmodell um EPLAN Pro Panel-Komponenten erweitern).
- Wie es mit Hilfe des Disabler-Konzepts möglich ist, einen Schaltschrank zu erzeugen, der sich an die verbauten Komponenten anpasst, zeigt der Test im Anschluss an den Anschnitt Disabler für digitale Eingangskarten setzen.
Anhand der SPS-Disziplin wird gezeigt, wie aus dem mechatronischen Modell heraus ein Programm für Simatic Step7 erzeugt werden kann. Diese Disziplin ist in vier Abschnitte aufgeteilt:
- Der erste Abschnitt zeigt, wie ein Step7 Programm für die Beispielanlage Feeder zu erzeugen ist (Aufgabenstellung 1 - Step7 Programm für Feeder erzeugen).
- Im zweiten Abschnitt werden Adressen für die Ein- und Ausgänge zugewiesen (Aufgabenstellung 2 - Adressen für die Ein- und Ausgänge zuweisen).
- Der dritte Abschnitt zeigt, wie eine Symboltabelle erzeugt wird (Aufgabenstellung 3 - Symboltabelle erzeugen).
- Im letzten Abschnitt wird gezeigt, wie Störmeldungen in das Step7 Programm eingefügt werden (Aufgabenstellung 4 - Störmeldungen in den Step7-Code einfügen).
Die Office-Disziplin zeigt, wie eine tabellarische Aktoren-Sensoren-Komponentenliste in Form einer Word-Datei aus dem mechatronischen Modell erzeugt werden kann:
- Für diese Disziplin werden zunächst Word-Komponenten erstellt ( Word-Komponenten erstellen).
- Das vorhandene mechatronische Modell der Teilezuführung wird dann um die Word-Komponentenliste erweitert (Mechatronikmodell um ListOfComponents erweitern).
- Wie es mit Hilfe des Plug-Socket-Konzepts möglich ist, eine Komponentenliste zu erzeugen, die sich im Aufbau von der funktionalen Sicht unterscheidet, wird im Abschnitt Erzeugen nicht funktionaler Strukturen gezeigt.
Die GRAPH2D-Disziplin bezieht sich nicht auf das Modell der Beispielanlage und bringt deshalb ein eigenständiges Mechatronik-Modell mit. Die Disziplin zeigt, wie die Büroinfrastruktur mit Hilfe eines grafischen Diagramms konfiguriert werden kann.
- Es wird eine Diagrammkonfiguration von Grund auf erstellt (Diagrammkonfiguration anlegen).
- Es werden Containerobjekte (Etage, Raum) als Polygone definiert und mit Form-UIs verknüpft, um Daten eingeben zu können (Konfiguration um Knoten für Etage und Raum erweitern und Konfiguration von Tooltips zur Anzeige von Form-UIs).
- Räume können Geräte und Personen als Bilder aufnehmen. Diese können durch Verbindungen miteinander in Beziehung gebracht werden. Per-Form-UI-Aufrufe sind auch diese Objekte mit Daten zu versehen (Konfiguration von Verbindungen).
- Die Geräte erhalten Slave-Objekte, mit denen sie gekennzeichnet sind und über die sie miteinander verbunden werden können, um eine IT-Landschaft abzubilden (Konfigurieren von Slave-Knoten als Label).
- Containerobjekte, Geräte, Personen und Verbindungen werden in einer Werkzeugpalette gesammelt (Konfiguration von Paletteneinträgen).
- Commands ermöglichen das Erstellen von Knoten aus dem Projektbaum und das Instanziieren von neuen Knoten und Kanten aus der Werkzeugpalette heraus (Commands zum Einfügen von Raumkomponenten (RoomComponent) aus dem Projektbaum und Test 7 - Einfügen von Knoten und Verbindungen aus der Palette).
Die Projekterzeugung per Import zeigt, wie auf Basis des mechatronischen Baukastens per Import-Assistent eine komplette Konfiguration der Station Feeder erstellt wird.
- Es wird mit Hilfe des Imports von IMX- und XML-Dateien gezeigt, wie eine Konfiguration erzeugt wird.
- Es wird gezeigt, wie durch den Import von IMX- und XML-Dateien einzelne Komponenten in der Konfiguration auf Einfügeplätzen eingebaut werden.
- Wie Komponenten auf Einfügeplätzen und Erweiterungspunkten platziert werden, wird am Beispiel des Imports einer IMX-Datei gezeigt.
- In der fertigen Konfiguration werden Parameterwerte per Import von CSV-Dateien gesetzt. Dies wird mit einzelnen Parametern unterschiedlichen Typs gezeigt, aber auch mit einem Parameter des Typs Map, der mit Schlüssel-Wert-Paaren gefüllt wird.
- Ein weiteres Szenario zeigt, wie die Importe statt per Import-Assistent mit Hilfe von Actions in einem Konfigurations-UI angestoßen werden.
Die Anwendung des Job Servers zeigt, wie auf Basis des mechatronischen Baukastens durch den Job Server, bzw. den daran registrierten Worker, eine Konfiguration der Station Feeder erzeugt wird.
- Es wird eine Jobdefinition erstellt, um per fileTrigger eine Konfiguration zu erzeugen.
- Es wird gezeigt, wie die Jobdefinition erweitert wird, um die erzeugt Konfiguration in einem bestimmten lokalen Ordner zu speichern.
- Im nächsten Schritt wird gezeigt, wie die zu importierende IMX-Datei geändert wird, um Komponenten auf Einfügeplätzen und Erweiterungspunkten zu platzieren.
- Ein weiteres Szenario gezeigt, wie ein Job aus dem Browser heraus gestartet wird, um eine Konfiguration der Station Feeder zu erzeugen.
- Der letzte Abschnitt zeigt, wie mit Hilfe von POST Job Parametern an der URL Schlüssel-Wert-Paare übergeben werden, um diese in einem Parameter in der Konfiguration zu speichern.
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