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M2M, IoT, Industrie 4.0

Cyber Physical Systems sinnvoll 'modellieren'

9. Juni 2016, 9:58 Uhr | Autoren: Marco Meier, Dr. Matthias Riedl, Holger Zipper / Redaktion: Günter Herkommer

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Objekte beschreiben sich selbst

Bild 3 zeigt schematisch eine verteilte Applikation, bei der das Objekt-Netzwerk auf drei CPS verteilt ist. Die Farben der Ports symbolisieren die unterschiedlichen Port-Typen. Die Middleware etabliert nur Verbindungen zwischen Ports mit gleichem beziehungsweise kompatiblem Typ. Je nach Lokalität des Kommunikationspartners werden automatisch die ‚richtigen‘ Verbindungen etabliert, das heißt bei einer Verbindung zu einem entfernten Objekt wird eine Netzwerk-Verbindung automatisch eingerichtet. Wichtig für die Etablierung solcher Systemaufbauten auf Basis von CPS (Systems of CPS) ist die Möglichkeit, die Fähigkeiten der CPS jederzeit zu erkunden. Das bedeutet, dass vorgefertigte Komponenten mit statisch festgelegten Funktionen (entspricht heutzutage zum Beispiel Feldgeräten mit Funktionsvorverarbeitung) oder dynamisch ladbare Funktionen zur Laufzeit über offen gelegte Schnittstellen ermittelt werden können.

Diese Grundkonzepte in der Middleware DOME liefern die Basis für vielfältige Applikationsmuster. So lassen sich klassische Funktionsblock-Konzepte der IEC 61131 realisieren, IEC-61499-konforme Applikationen erstellen oder Applikationen auf Basis von formalen Zustandsmaschinen entwerfen, wobei diese verteilt auf den CPS abgearbeitet werden können. Unter Anwendung des so genannten ‚State Design Pattern‘ lassen sich Zustandsmaschinen in eine objektorientierte Darstellung überführen. Einzelne Zustände werden dabei als Klasse modelliert, welche die gleiche Basisklasse implementieren. In dieser sind alle möglichen Transitionen als Methode hinterlegt. Jeder Zustand implementiert die Transitionen, auf welche der Zustand schalten kann. Eine Klasse zur Verwaltung regelt den Zustandswechsel auf generische Weise, indem er Methoden für Transitionen (=> Signale) bereitstellt und den aktuellen Zustand mitführt.