Objektorientierte Software-Technik für industrielle Steuerungssysteme

Abstract

In der Arbeit werden vier aufeinander aufbauende objektorientierte Konzepte (sowie deren Implementierungen) am Anwendungsbeispiel industrieller Steuerungssysteme (z.B. Robotersteuerung, speicherprogrammierbare Steuerung und numerische Steuerung) vorgestellt. Die zentralen Anforderungen, die bei der Entwicklung der Ansätze beachtet werden, sind u.a. die Integration verschiedener Steuerungstypen in einem System, Unterstützung unterschiedlicher Plattformen und Multitasking. Die vier realisierten Ansätze sind: Die Entwicklung einer initialen universellen objektorientierten Robotersteuerung zum Nachweis der objektorientierten Realisierbarkeit derartiger Systeme. Zum zweiten ist auf Basis der universellen objektorientierten Steuerung ein Architekturmuster entwickelt worden, das den generellen Aufbau sowie die Lösung von Designdetails beschreibt. Zur Verbesserung der Wiederverwendbarkeit wird als dritter Ansatz ein konventionelles objektorientiertes Steuerungs-Framework beschrieben. Von diesem können neue Steuerungssysteme durch Anpassung des Codes abgeleitet werden. Aufgrund der mangelnden Flexibilität des konventionellen Framework wird abschließend ein Architekturmodell zur Entwicklung flexibler komponentenbasierter Frameworks vorgestellt. Das Ergebnis dieser Entwicklung ist ein neues Vorgehen zum Bau wesentlich flexiblerer Systeme als bisher. Die vier Konzepte sind auf unterschiedlichen Plattformen (z.B. SPARC Workstation, Windows NT PC, Linux PC, Sicomp Industrie PC) umgesetzt worden. Neben einem Steuerungssystem für verschiedene Automatisierungsgeräte (z.B. SCARA Roboter oder Portalsysteme) ist ein Visualisierungs- und Simulationssystem (RoboSiM) entwickelt worden.

The thesis introduces four different object-oriented concepts based on each other (and how these concepts may be implemented). The application domain is the world of industrial control systems like robot controls, programmable logic controllers and numerical controls. The most important requirements which have to be met are the integration of different control types in one system, the support of multiple platforms and concurrent control application tasks. The four approaches are: First the development of an initial universal object-oriented robot control to prove that such systems may be realized. On base of this universal robot control an architectural pattern describes the general architecture as well as specific design details. In order to improve reusability in the third step a conventional object-oriented framework has been developed. From this framework new control systems may be derived by adaptation of the framework's code. The fourth approach is an architectural model for component-based frameworks to overcome the limited flexibility of a conventional framework. This leads to a new method of building highly flexible reusable component-based systems. These four concepts have been implemented on different platforms (e.g. SPARC workstation, Windows NT PC, Linux PC, Sicomp industrial PC). Additionally to the control system for different automation devices (e.g. SCARA robot or portal system) a visualization and monitoring system has been developed.