Was ist ein Blockdiagramm?
Ein Blockdiagramm ist eine visuelle Darstellung eines System, in der Blöcke die einzelnen Komponenten bezeichnen und Signallinien die Beziehungen zwischen ihnen veranschaulichen. Ein Block in einem Blockdiagramm kann eine Funktion, einen Vorgang oder ein Modell definieren. Blockdiagramme können einen Überblick über ein System liefern, damit sich seine Komponenten leichter identifizieren und verstehen lassen.
Ein Simulink-Blockdiagramm-Modell eines Systems mit geschlossenem Kreislauf zur Regelung der Motorengeschwindigkeit. (Siehe Dokumentation.)
Anwendungen von Blockdiagrammen
Blockdiagramme können genutzt werden, um eine Vielzahl komplexer technischer Systeme zu modellieren. Mit ihrer Hilfe lassen sich Konzepte vor der Herstellung teurer Prototypen entwerfen und validieren. Blockdiagramme werden zur Darstellung technischer Systeme in einer Reihe von Anwendungen verwendet, darunter Folgende:
- Dynamische Systeme: Simulieren von virtuellen Modellen dynamischer Systeme, um Entwurfsentscheidungen zu bewerten.
- Regelungslogik: Entwickeln, testen und validieren von Regelungsalgorithmen vor der Bereitstellung.
- Eingebettete Systeme: Entwerfen von Regelungslogik, die in eingebetteter Hardware bereitgestellt wird.
- Model-Based Systems Engineering (MBSE): Erstellen visueller Darstellungen von Systemarchitekturen, wodurch die Einbindung von Systemkomponenten und ihrer Interaktionen vereinfacht wird.
Ein Blockdiagramm einer UAV-Flugsystemarchitektur in System Composer. (Siehe Modell.)
So erstellen Sie ein Blockdiagramm
Damit das Blockdiagramm das System fehlerfrei darstellt, müssen Sie zuerst die Anforderungen definieren. Bei diesem Schritt geht es um das Verständnis der Systemziele und die Ermittlung seiner Ein- und Ausgaben. Wenn Sie dies direkt am Anfang tun, können Sie den Anwendungsbereich des Blockdiagramms festlegen.
Sobald die Anforderungen klar sind, können Sie das Blockdiagramm ausgestalten. Ordnen Sie Blöcke in logischer Abfolge an, die den Informationsfluss wiedergibt. In der Regel erfolgt dies von links nach rechts oder von oben nach unten. Jeder Block sollte einen konkreten Vorgang oder eine bestimmte Komponente im System darstellen. Bei komplexen Systemen sollten Sie überlegen, wie in Beziehung stehende Blöcke gruppiert werden könnten, um die Gesamtstruktur zu vereinfachen und die Lesbarkeit zu verbessen.
Nach dem Anordnen der Blöcke berücksichtigen Sie, welche Informationen, Daten oder Parameter benötigt werden, um die Funktionalität des Blocks auszuführen. Geben Sie an, wie diese Informationen übertragen werden sollen. Zeichnen Sie dazu direktionale Signallinien, die in die Blöcke ein- oder von ihnen ausgehen und so Ein- und Ausgaben darstellen.
Hier sind einige bewährte Praktiken zur Erstellung eines Blockdiagramms:
- Verwenden Sie Signallinien, um Verbindungen zwischen Blöcken im Diagramm zu definieren.
- Stellen Sie aus Gründen der Übersichtlichkeit sicher, dass die Linien gerade sind und sich nach Möglichkeit nicht kreuzen.
- Kennzeichnen Sie wichtige Signallinien, um das Verständnis von Fluss und Funktion des Diagramms zu verbessern.
- Mit Beschriftungen können Sie Kontext für komplexe Teile des Blockdiagramms beitragen.
Blockdiagramme in Simulink
Sie können Blockdiagramme in Simulink® erstellen, die dynamische Systeme modellieren und simulieren. Um Ihr Blockdiagramm im Simulink Editor anzuordnen, nutzen Sie Drag and Drop, um Blöcke zu verschieben, die jeweils Teil eines größeren Systems sind, beispielsweise eine physische Komponente oder Funktion. Simulink-Blöcke besitzen vordefinierte Ein- und Ausgaben, die Sie miteinander verbinden können, um Signale zu erhalten. Außerdem können Sie Blöcke in Teilsysteme gruppieren damit sich Teilkomponenten großer Systeme leichter visualisieren lassen.
Ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Flugzeugzelle in Simulink. (Siehe Dokumentation.)
Die Hauptfunktion von Simulink besteht darin, das Verhalten eines Systems im Zeitverlauf zu simulieren. Im einfachsten Fall besteht diese Aufgabe darin, einen Takt zu halten, die Reihenfolge der zu simulierenden Blöcke festzulegen und die im Blockdiagramm berechneten Ausgaben auf dem Weg durch die Blöcke im Blockdiagramm weiterzugeben.
Bei jedem Zeitschritt werden die Blöcke in einer festgelegten Reihenfolge simuliert, um ihre Ausgaben anhand ihrer Eingaben zu berechnen. Sobald alle Berechnungen im Blockdiagramm in einem bestimmten Zeitschritt erfolgt sind, bestimmt Simulink den nächsten Zeitschritt (basierend auf der Modellkonfiguration und den Algorithmen des numerischen Solvers) und schaltet zum nächsten Simulationstakt weiter. Die Ausgabe jedes Blocks wird dann für diesen neuen Zeitschritt berechnet. Dies setzt sich fort, bis die Stoppzeit der Simulation erreicht wurde. Alle während der Simulation erfassten Daten können analysiert werden.
Beispiele und Erläuterungen
Software-Referenz
Blockdiagramm FAQs
Ein Blockdiagramm ist eine visuelle Darstellung eines Systems, bei der Blöcke einzelne Komponenten und Signalleitungen die Beziehungen zwischen ihnen darstellen. Jeder Block kann eine Funktion, Operation oder ein Modell definieren und bietet einen Überblick, der das Identifizieren und Verstehen von Systemkomponenten erleichtert.
Blockdiagramme bestehen aus Blöcken, die bestimmte Operationen oder Komponenten darstellen, und Signallinien, die den Fluss von Informationen, Daten oder Parametern zwischen Blöcken veranschaulichen. Beschriftungen und Anmerkungen werden hinzugefügt, um das Verständnis des Ablaufs und der Funktion des Diagramms zu verbessern.
Beginnen Sie mit der Definition der Anforderungen und der Identifizierung der Systemeingänge und -ausgänge, ordnen Sie dann die Blöcke in einer logischen Reihenfolge an, die den Informationsfluss widerspiegelt. Zeichnen Sie gerichtete Signallinien, um zu zeigen, wie Informationen zwischen Blöcken übertragen werden, und verwenden Sie klare Beschriftungen und Anmerkungen für komplexe Teile.
Blockdiagramme vereinfachen komplexe technische Systeme, wodurch es einfacher wird, Komponenten zu identifizieren und Beziehungen zu verstehen. Sie ermöglichen Ingenieuren, Konzepte zu entwerfen und zu validieren, virtuelle Modelle zu simulieren und Designentscheidungen vor der Implementierung oder Prototypenerstellung zu bewerten.
Blockdiagramme werden verwendet, um dynamische Systeme zu modellieren, Steuerungslogik zu entwickeln und zu testen, eingebettete Geräte zu entwerfen und visuelle Darstellungen von Systemarchitekturen im modellbasierten Systems Engineering zu erstellen. Sie helfen Ingenieuren, Konzepte zu entwerfen und zu validieren, bevor teure Prototypen hergestellt werden.
In Simulink modelliert und simuliert ein Blockdiagramm dynamische Systeme, indem Blöcke verbunden werden, die jeweils einen Teil eines größeren Systems darstellen, wie eine physikalische Komponente oder eine Funktion. Blöcke haben vordefinierte Eingänge und Ausgänge, die Signale bilden, und können für groß angelegte Systeme zu Subsystemen zusammengefasst werden.
Simulink führt eine Uhr und bestimmt die Reihenfolge, in der Blöcke simuliert werden, und berechnet in jedem Zeitschritt die Ausgabe eines Blocks aus seinen Eingängen. Die Simulation schreitet in Zeitschritten voran, bis die Stoppzeit erreicht ist, sodass gesammelte Daten analysiert werden können.
Platzieren Sie Blöcke in einer logischen Ausrichtung von links nach rechts oder von oben nach unten. Verwenden Sie Signallinien, um Verbindungen zu definieren, sorgen Sie dafür, dass Linien gerade sind und sich nicht kreuzen, um die Übersichtlichkeit zu gewährleisten, beschriften Sie bedeutende Signalverbindungen deutlich und fügen Sie Anmerkungen hinzu, um komplexe Teile zu erläutern.
Siehe auch: Agiles Model-Based Design, Modellierung und Simulation, Simulationssoftware, System-Modellierung und -Simulation, Model-Based Systems Engineering, Steuerungs- und Regelungssysteme
