Drath Datenaustausch in der Anlagenplanung mit AutomationML

Integration von CAEX, PLCopen XML und COLLADA
1. Auflage 2009
ISBN: 978-3-642-04674-2
Verlag: Springer
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 326 Seiten

Reihe: Computer Science and Engineering (German Language)

Das Buch gibt erstmals einen umfassenden Überblick über die Technologie AutomationML und die Integration von CAEX, COLLADA und PLCopen XML. Mit AutomationML soll die Interoperabilität zwischen digitalen Werkzeugen im Engineering-Prozess gefördert werden. Es ist das erste kostenfrei zugängliche, offene und XML-basierte Format, das übergreifend eine Vielzahl von Planungsaspekten kombiniert. Das Buch ist ein Gemeinschaftswerk des AutomationML-Konsortiums. Es wurde so konzipiert, dass es als Kompendium und zugleich als Entscheidungshilfe dienen kann.

Dr.-Ing. Rainer Drath studierte an der Technischen Universität Ilmenau Automatisierungstechnik und ist nach seiner Promotion als Automatisierungsingenieur und einem Forschungsaufenthalt in Japan seit 2001 im ABB Forschungszentrum Ladenburg in Projekt- und Linienverantwortung tätig. Dort beschäftigt er sich als Senior Principal Scientist unter anderem mit der Entwicklung neuer Methoden und Werkzeuge zur Steigerung der Effizienz im Engineering. Im AutomationML-Konsortium vertritt er die Themen Architektur, CAEX, Anlagenstrukturen, Bibliotheken sowie Logik.

Autoren/Hrsg.

Drath, Rainer

Inhaltsverzeichnis

1;Einleitung;30
2;1.1 Lesefahrplan: welche Kapitel Sie nicht lesen müssen;30
3;1.2 Motivation und Problembeschreibung;31
3.1;1.2.1 Motivation;31
3.2;1.2.2 Problembeschreibung;32
3.3;1.2.3 Ansätze;35
4;1.3 Initiatoren;38
5;1.4 Ziele von AutomationML;39
5.1;1.4.1 Übersicht;39
5.2;1.4.2 Offenheit;41
5.3;1.4.3 Datenaustausch im Engineering;41
5.4;1.4.4 Hoher Abdeckungsgrad;42
5.5;1.4.5 Hohe Marktdurchdringung;43
5.6;1.4.6 Kombination bewährter Datenformate;43
5.7;1.4.7 Erweiterbarkeit und Standardisierung;44
5.8;1.4.8 Abgrenzung;44
6;1.5 Vergleich von Planungsprozessen;45
6.1;1.5.1 Ein typischer Planungsprozess in der Automobilindustrie;45
6.2;1.5.2 Ein typischer Planungsprozess in der Prozessindustrie;48
6.3;1.5.3 Gemeinsamkeiten von Fertigungs- und Prozesstechnik;51
6.4;1.5.4 Problematik heterogener CAE-Systeme;52
7;1.6 AutomationML in a Nutshell: ein Architekturüberblick;54
7.1;1.6.1 Architekturanforderungen und Architekturübersicht;54
7.2;1.6.2 Beschreibung der Anlagentopologie;57
7.3;1.6.3 Geometrie- und Kinematikbeschreibung;59
7.4;1.6.4 Beschreibung von Abläufen und Verhalten;60
7.5;1.6.5 Schnittstellen- und Rollen-Bibliotheken;62
7.6;1.6.6 Erweiterte AutomationML-Konzepte;63
8;1.7 Anwendungen und Beispiele;64
9;1.8 Standardisierungsvorhaben;68
10;1.9 Möglichkeiten der Mitgestaltung;71
11;Literatur;72
12;Grundarchitektur: das Objektmodell;74
13;2.1 Die Architektur von AutomationML;74
14;2.2 Ein Wort zur Objektorientierung in der Anlagenplanung;75
15;2.3 Einführung in CAEX;77
15.1;2.3.1 Überblick über wesentliche CAEX-Elemente;77
15.2;2.3.2 CAEX-Bibliotheken;78
15.3;2.3.3 Die Instanz-Hierarchie;79
15.4;2.3.4 Das CAEX-Rollenkonzept;81
16;2.4 AutomationML-spezifische Festlegungen zu CAEX;83
16.1;2.4.1 Drei Wege zum Umgang mit der Instanzhierarchie;83
16.2;2.4.2 Objektidentifizierung;84
16.3;2.4.3 Unterstützung mehrerer Rollen;85
17;2.5 Beziehungen zwischen CAEX-Objekten;87
17.1;2.5.1 Überblick;87
17.2;2.5.2 Vater-Kind-Relationen;88
17.3;2.5.3 Vererbungsbeziehungen;89
17.4;2.5.4 Klassen-Instanz-Relationen;90
17.5;2.5.5 Relationen zwischen Instanzen;91
18;2.6 Referenzierung extern gespeicherter Informationen;93
18.1;2.6.1 Referenzierung von COLLADA- und PLCopen-XML-Daten;93
18.2;2.6.2 Relationen zwischen extern gespeicherten Informationen;93
19;2.7 AutomationML-Standardbibliotheken;96
19.1;2.7.1 AutomationML-Schnittstellenbibliothek;96
19.2;2.7.2 AutomationML-Basis-Rollenbibliothek;97
19.3;2.7.3 Fertigungstechnische Rollenbibliothek;98
19.4;2.7.4 Leittechnische Rollenbibliothek;98
20;2.8 Abbildung nutzerdefinierte Daten;99
20.1;2.8.1 Übersicht;99
20.2;2.8.2 Nutzerdefinierte Attribute;99
20.3;2.8.3 Nutzerdefinierte SystemUnit-Klassen;100
20.4;2.8.4 Nutzerdefinierte Rollenbibliotheken;101
20.5;2.8.5 Fazit;102
21;2.9 Erweiterte AutomationML-Konzepte;103
21.1;2.9.1 Überblick;103
21.2;2.9.2 AutomationML Port-Konzept;103
21.3;2.9.3 AutomationML Facetten-Konzept;106
21.4;2.9.4 AutomationML Gruppen-Konzept;108
21.5;2.9.5 Kombination aus Gruppen- und Facetten-Konzept;109
21.6;2.9.6 Ressource-Produkt-Prozess-Konzept;112
22;2.10 Import und Export von AutomationML-Objekten;120
23;Literatur;123
24;Beschreibung von Geometrie und Kinematik mit COLLADA;124
25;3.1 Übersicht zu COLLADA 1.5;124
26;3.2 Geometriebeschreibung;125
26.1;3.2.1 Einführung;125
26.2;3.2.2 Aufbau eines COLLADA-Dokuments;126
26.3;3.2.3 Boundary Representation (BREP);127
26.4;3.2.4 Tessellierte Geometrien;132
26.5;3.2.5 Modellieren von Produktbäumen;136
26.6;3.2.6 Modellieren von Materialien;137
26.7;3.2.7 Modellieren unterschiedlicher Detaillierungsgrade;140
27;3.3 Kinematikbeschreibung;140
27.1;3.3.1 Anforderung an ein Kinematikbeschreibung;140
27.2;3.3.2 Beschreibung von Gelenken;141
27.3;3.3.3 Kinematische Modelle;142
27.4;3.3.4 Abbildung von Formeln;144
27.5;3.3.5 Artikulierte Systeme;145
27.6;3.3.6 Vereinen von Kinematik und Geometrie;150
27.7;3.3.7 Zusammengesetzte Kinematiken;152
27.8;3.3.8 Verknüpfung von CAEX und COLLADA ;153
28;3.4 Beispiele;157
28.1;3.4.1 BREP: Flansch mit Loch;157
28.2;3.4.2 Dreieckmodell: Flansch mit Loch;159
28.3;3.4.3 Kinematik einer Schraube mit Formel;162
29;3.5 Zusammenfassung;162
30;Literatur;163
31;Verhaltensbeschreibung mit PLCopen XML;164
32;4.1 Überblick;164
33;4.2 Beschreibungsmittel zur Verhaltensmodellierung;168
33.1;4.2.1 Verhaltensinformationen einer Anlagenkomponente;168
33.2;4.2.2 Beschreibungsmittel für Verhalten;169
33.3;4.2.3 Beschreibungsmittel im Engineering-Prozess;170
33.4;4.2.4 Gantt Charts;172
33.5;4.2.5 PERT Charts;173
33.6;4.2.6 Impuls-Diagramme;174
33.7;4.2.7 Sequential Function Charts;176
33.8;4.2.8 Logiknetzwerke;178
33.9;4.2.9 State Charts;179
34;4.3 PLCopen XML 2.0;182
34.1;4.3.1 Überblick;182
34.2;4.3.2 Das AutomationML addData-Schema;185
35;4.4 Der Intermediate Modelling Layer IML;189
35.1;4.4.1 Motivation;189
35.2;4.4.2 IML-Modellelemente;190
35.3;4.4.3 IML-Definition und Klassendiagramm;192
35.4;4.4.4 Transformation von Gantt Charts nach IML ;192
35.5;4.4.5 Transformation von PERT Charts nach IML;196
35.6;4.4.6 Transformation von Impuls-Diagrammen nach IML;198
35.7;4.4.7 Transformation von State Charts nach IML;203
35.8;4.4.8 Vergleich der Abbildungsvorschriften nach IML;206
35.9;4.4.9 Transformation von IML nach PLCopen XML;208
35.10;4.4.10 Vorgehensweise bei der Implementierung von IML;210
36;4.5 Verriegelungslogik;212
36.1;4.5.1 Übersicht;212
36.2;4.5.2 Signal- und Komponentengruppen;212
36.3;4.5.3 Beschreibung boolescher Verriegelungsbedingungen;215
36.4;4.5.4 Erweiterte Verriegelungskonzepte;216
37;4.6 Integration von Verhaltensbeschreibung in CAEX;217
37.1;4.6.1 Referenzierung von PLCopen-XML-Daten;217
37.2;4.6.2 Verknüpfung von Verhaltensbeschreibung;218
38;4.7 Zusammenfassung;220
39;Literatur;221
40;Ansatz zur integrierten Prozessbeschreibung;223
41;5.1 Einleitung;223
42;5.2 Übersicht und Motivation;224
42.1;5.2.1 Problembeschreibung;224
42.2;5.2.2 Anforderungen an AutomationML;226
42.3;5.2.3 Vision;228
42.4;5.2.4 Bestehende Datenformate zur Prozessdarstellung;229
43;5.3 Modellierung von Bearbeitungsprozessen;229
43.1;5.3.1 Übersicht;229
43.2;5.3.2 Basisanforderungen an eine Prozessbeschreibung;230
43.3;5.3.3 Die Eckpfeiler der Prozessbeschreibung;230
43.4;5.3.4 Von der Prozessbeschreibung zum Roboter-Code;232
44;5.4 Datentechnische Inhalte der Objekte;233
44.1;5.4.1 Übersicht;233
44.2;5.4.2 Modellierung des Bahn-Objektes;234
44.3;5.4.3 Modellierung des Werkzeug-Objektes;236
44.4;5.4.4 Modellierung des Prozess-Objektes;241
45;5.5 Beispielmodellierung mit AutomationML;242
46;5.6 Zusammenfassung;248
47;Literatur;248
48;Praktische Anwendung;249
49;6.1 Überblick;249
50;6.2 Referenzwerkzeuge;252
50.1;6.2.1 Editieren und Visualisieren mit dem AutomationML Editor;252
50.2;6.2.2 AutomationML Logic Editor;257
50.3;6.2.3 AutomationML Engine;261
50.4;6.2.4 COLLADA Tools;267
51;6.3 Graphic Conditioner Pipeline Framework;267
51.1;6.3.1 Motivation;267
51.2;6.3.2 Anforderungen;268
51.3;6.3.3 Umsetzung des Graphic CPF;271
51.4;6.3.4 Fazit;275
52;6.4 Das Logic CPF;275
52.1;6.4.1 Übersicht;275
52.2;6.4.2 Rahmenapplikation;277
52.3;6.4.3 IML-DOM;278
52.4;6.4.4 Plugins;281
52.5;6.4.5 Beispiel;282
52.6;6.4.6 Erweiterungsmöglichkeiten;284
52.7;6.4.7 Aufbau der Pipeline-Konfigurationsdatei;285