Überblick
UML allgemein
UML (Unified Modeling Language) ist eine grafische Sprache, die zur Analyse, Konstruktion und Dokumentation von Software genutzt werden kann. Besonders geeignet ist die Verwendung von UML bei objektorientierten Implementierungen. Durch die einheitliche Modellierung der SPS-Applikation entsteht eine allgemein verständliche Softwaredokumentation, die auch von anderen Fachbereichen - abgesehen von der Softwareentwicklung - analysiert und diskutiert werden kann.
Diagrammkategorien
Einige UML-Diagramme lassen sich als Strukturdiagramme und andere als Verhaltensdiagramme kategorisieren. Strukturdiagramme werden im Wesentlichen zur statischen Modellierung und Analyse eingesetzt, da sie die Softwarearchitektur schematisch darstellen. Verhaltensdiagramme dienen hingegen der dynamischen Modellierung. Bei dieser Art der UML-Diagramme handelt es sich um ausführbare Modelle, aus denen direkt Programmcode generiert werden kann.
UML in TwinCAT 3.1 PLC
Mit der Integration von UML (Unified Modeling Language) in TwinCAT 3.1 stehen zwei zusätzliche Editoren zur Modellierung von SPS-Software zur Verfügung. Die bestehenden TwinCAT-SPS-Programmiersprachen werden dabei um das UML-Klassen- und das UML-Zustandsdiagramm erweitert.
: die Funktionalität des Objekts UML-Klassendiagramm
: Programmierung einer POU in der Implementierungssprache UML-Zustandsdiagramm
UML-Klassendiagramm
Das UML-Klassendiagramm gehört zur Gruppe der UML-Strukturdiagramme und kann zur schematischen Darstellung der Softwarearchitektur verwendet werden. Dadurch können Objektklassen, die enthaltenen Elemente und die Objektbeziehungen übersichtlich abgebildet werden.
UML-Zustandsdiagramm
Das UML-Zustandsdiagramm ist hingegen Teil der UML-Verhaltensdiagramme und dient der dynamischen Softwaremodellierung. Dabei kann das Zeitverhalten bzw. der zustandsabhängige Ablauf eines Systems grafisch spezifiziert werden. Beim Kompilieren des Zustandsdiagramms wird Programmcode generiert, sodass die Zustandsmaschine direkt ausgeführt werden kann. Der Entwicklungsprozess wird durch ein mögliches Debuggen im Online-Modus unterstützt.
Vorteile
Die Vorteile, UML-Diagramme für die Analyse, Konstruktion und/oder Dokumentation von Software einzusetzen, sind vielfältig. Die wesentlichen Aspekte werden in den folgenden Punkten genannt:
- Zunächst bietet eine grafische Darstellung, bei der der Fokus nicht auf technischen Details liegt, eine gute Übersicht, um Softwareanforderungen vor der Implementierung zu überprüfen. Dies beugt einer unvollständigen oder fehlerhaften Applikationsumsetzung vor.
- Durch die grafische Abbildung des Steuerungscodes wird die Entwicklung einer durchdachten Softwarearchitektur erheblich unterstützt. Eine solche Architektur ist die Basis, um auch komplexe Systeme bzw. Anforderungen einfach und zielgerichtet umzusetzen. Des Weiteren kann eine durchdachte Softwarearchitektur dazu beitragen, autarke Module zu entwickeln, die zeit- und kostensparend wiederverwendet werden können. Generell führt eine gut geplante Software in der Regel zu weniger Programmierfehlern und somit zu einer höheren Codequalität.
- Der grafische Zugang zur Software erleichtert die Wartung und das Debugging.
- Mithilfe von UML-Diagrammen entsteht üblicherweise eine allgemein verständliche Dokumentation der Software. Diese kann zum einen als Koordinierungswerkzeug im Entwicklungsteam eingesetzt werden, um zum Beispiel Ideen und Konzepte auszutauschen oder Anforderungen festzulegen. Zum anderen kann die Steuerungsapplikation mittels der UML-Diagramme gegenüber anderen Technologiespezialisten, wie beispielsweise Maschinenbauern oder Prozesstechnikern, dargestellt werden.