Wie unterteilen wir das gesamte Maschinenprogramm richtig in Module?
Wir müssen uns die Maschine ansehen, ihren Aufbau, aus welchen Maschinenteilen sie besteht, wie sie mit Sensoren und Aktoren ausgestattet ist und wie der Ablauf und die Funktionalitäten der Maschine aussehen.

Ein Modul führt eine Funktion der Maschine oder eines Maschinenteils aus und kapselt alles, was für die Funktion benötigt wird. Es hat normalerweise einige Eingänge, Ausgänge, interne Funktionen und kann andere untergeordnete Module enthalten.

Das Modul ist ein Werkzeug, mit dem wir einen Teil der Maschine steuern.
Das Modul sammelt Informationen von Peripheriegeräten oder untergeordneten Modulen, verarbeitet sie und gibt Befehle an diese Peripheriegeräte oder untergeordneten Module aus.
Es liefert auch Informationen über seinen Status für Elternmodule und für die Visualisierung und führt Befehle aus, die von den Elternmodulen und der Visualisierung kommen.

Die Module sind wie Schachteln, die wir ineinander stecken.
Elternmodul enthält ein oder mehrere untergeordnete Module.
Mit dieser Modularisierung schaffen wir eine hierarchische Struktur des Maschinenprogramms.
Die Anzahl der Ebenen in der Struktur ist nicht begrenzt.
Im Allgemeinen sind wir auf höheren Ebenen abstrakter und losgelöst von den realen physischen Geräten, aber wenn wir es brauchen, können wir Peripheriegeräte auf jeder Ebene anschliessen (Siehe „Button Z“ in der Abbildung unten.).

Beginnen wir die Modularisierung mit der untersten Ebene der Maschine – mit Sensoren und Aktoren. (Siehe „Module A“ und „Module B“ in der Abbildung unten.)

Dann müssen wir eine sinnvolle Gruppierung von Modulen der niedrigsten Ebene finden.
Wir gruppieren einige Module zusammen, wenn wir sehen, dass sie eine Teilfunktion der Maschine ausführen können. Dadurch werden die Module der zweiten Ebene erstellt. (Siehe „Module C“ in der Abbildung unten.)

Die richtige Gruppierung der Module erkennt man daran, dass das Elternmodul alles (alle notwendigen untergeordneten Module) zur Verfügung hat, was es für seine Funktion benötigt.
Dies ist die richtige Kapselung und Abstraktion, die das Programm richtig strukturiert macht.

Wir legen kleine Schachteln in eine grössere Schachtel. Dann packen wir grössere Schachteln in eine noch grössere Schachtel und so weiter. Und schliesslich enthält die grösste Schachtel genau alles, was wir brauchen und repräsentiert somit unsere Maschine / Anlage oder das ganze System.

Abbildung: Verschachtelung der Module; Modulschnittstellen

Erklärung der Abbildung:
Die Abbildung ist ein Beispiel für die Verschachtelung von Modulen der untersten Hierarchieebene (Modul A und Modul B) im Elternmodul (Modul C).
Die Abbildung zeigt auch 3 verschiedene Typen von Modulschnittstellen: Schnittstelle zu Peripheriegeräten, Schnittstelle zum Elternmodul und Schnittstelle zur Visualisierung (Human Machine Interface).

Die Ellipse repräsentiert die programmierte Funktion des Moduls.
Die in das Modul zeigenden Pfeile repräsentieren die definierten Eingänge des Moduls.
Die aus dem Modul herauszeigenden Pfeile repräsentieren die definierten Ausgänge des Moduls.

Modul A ist ein Modul auf der untersten Ebene der hierarchischen Struktur.
Dieses Modul verfügt über definierte Eingänge für einen Sensoranschluss. (Dieser Anschluss kann z. B. ein 4-20mA Analogsignal sein.)
Das Modul verfügt ausserdem über eine definierte Schnittstelle (Ein- und Ausgänge) zur Kommunikation mit dem Elternmodul und Ausgänge zur Bereitstellung von Informationen an die Visualisierung (Human Machine Interface).

Modul B ist auch ein Modul auf der untersten Ebene der hierarchischen Struktur.
Dieses Modul verfügt über definierte Ein- und Ausgänge für einen Aktoranschluss. (Diese Verbindung kann z. B. ein Profibus-Signal sein.)
Weiterhin verfügt das Modul über eine definierte Schnittstelle (Ein- und Ausgänge) zur Kommunikation mit dem Elternmodul und Ausgänge zur Bereitstellung von Informationen an die Visualisierung (Human Machine Interface).

Modul C ist ein Elternmodul für die Module A und B.
Modul C hat einen digitalen Eingang zum Anschluss eines Tasters (Button Z).
Modul C verfügt zusätzlich über eine definierte Schnittstelle (Ein- und Ausgänge) zur Kommunikation mit einem Elternmodul.
Modul C hat Eingänge zum Abrufen von Befehlen von der Visualisierung und Ausgänge zum Bereitstellen von Informationen an die Visualisierung (Human Machine Interface).