Automatisierte Modelltransformation von Teilen der SysML in die IEC 61131-3-Funktionsbausteinsprache

Abstract

Das Ziel der folgenden Diplomarbeit ist es, Teile der System Modeling Language (SysML) in die standardisierte IEC 61131-3 Funktionsbausteinsprache automatisch überzuführen. Dazu werden die grundlegenden Konzepte und Elemente der beiden Sprachen vorgestellt. Es wird ein Einblick in den aktuellen Stand modellgetriebener Softwareentwicklung in Verbindung mit der IEC 61131-3 gegeben. Da diese Arbeit ihre Wurzeln im Bereich des Bahnwesens hat, wird ebenfalls auf die in diesem Bereich gültigen Normen eingegangen und deren Auswirkung auf die Anwendung einer automatisierten Transformation bei der Entwicklung sicherheitskritischer Software erläutert. Für die Modellierung der Software wird sowohl ein eigenes SysML-Profil vorgestellt, das es erlaubt, Zusatzinformationen in das Modell einzubringen als auch ein Metamodell der IEC 61131-3 Funktionsbausteinsprache, das für eine automatische Transformation benötigt wird. Es wird gezeigt, wie sich Blockdefinitionsdiagramme und Elemente des Aktivitätsdiagramms in die IEC 61131-3 Funktionsbausteinsprache abbilden lassen. Der im Zuge dieser Arbeit entwickelte Softwareprototyp ist in der Lage, ausgewählte Elemente der SysML automatisch zu transformieren und mit Hilfe des standardisierten XML-Formates in eine Entwicklungsumgebung für speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) zu importieren.<br />

The objective of this thesis is an automatic transformation from the so-called System Modeling Language (SysML) to the standardized IEC 61131-3 Function Block Diagram. For this reason, the concepts and elements of these two languages are introduced and the state-of-the-art of Model Driven Software Development in combination with the IEC 61131-3 is presented. Because this thesis has its roots in the field of railway applications, the currently valid standards are explored to check the impact of using an automated transformation tool for the development of safety-critical software.<br />For modeling the software, a SysML-profile is introduced which makes it possible to add additional information to the model. Also a meta-model of the IEC 61131-3 Function Block Diagram is presented, which is necessary for an automatic transformation. It is shown, how Block Definition Diagrams and elements of the Activity Diagram can be translated into the IEC 61131-3 Function Block Diagram.<br />As part of this work, a software prototype was developed, which is able to transform these parts of SysML automatically. The output of that transformation is a standardized XML-file, which can be imported into a Programmable Logic Controller (PLC) development environment.