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E-Book

Datenaustausch in der Anlagenplanung mit AutomationML

Integration von CAEX, PLCopen XML und COLLADA

Autor	Rainer Drath
Verlag	Springer-Verlag
Erscheinungsjahr	2009
Seitenanzahl	326 Seiten
ISBN	9783642046742
Format	PDF
Kopierschutz	DRM
Geräte	PC/MAC/eReader/Tablet
Preis	86,99 EUR

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.

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Blick ins Buch

Inhaltsverzeichnis

Einleitung	30
1.1 Lesefahrplan: welche Kapitel Sie nicht lesen müssen	30
1.2 Motivation und Problembeschreibung	31
1.2.1 Motivation	31
1.2.2 Problembeschreibung	32
1.2.3 Ansätze	35
1.3 Initiatoren	38
1.4 Ziele von AutomationML	39
1.4.1 Übersicht	39
1.4.2 Offenheit	41
1.4.3 Datenaustausch im Engineering	41
1.4.4 Hoher Abdeckungsgrad	42
1.4.5 Hohe Marktdurchdringung	43
1.4.6 Kombination bewährter Datenformate	43
1.4.7 Erweiterbarkeit und Standardisierung	44
1.4.8 Abgrenzung	44
1.5 Vergleich von Planungsprozessen	45
1.5.1 Ein typischer Planungsprozess in der Automobilindustrie	45
1.5.2 Ein typischer Planungsprozess in der Prozessindustrie	48
1.5.3 Gemeinsamkeiten von Fertigungs- und Prozesstechnik	51
1.5.4 Problematik heterogener CAE-Systeme	52
1.6 AutomationML in a Nutshell: ein Architekturüberblick	54
1.6.1 Architekturanforderungen und Architekturübersicht	54
1.6.2 Beschreibung der Anlagentopologie	57
1.6.3 Geometrie- und Kinematikbeschreibung	59
1.6.4 Beschreibung von Abläufen und Verhalten	60
1.6.5 Schnittstellen- und Rollen-Bibliotheken	62
1.6.6 Erweiterte AutomationML-Konzepte	63
1.7 Anwendungen und Beispiele	64
1.8 Standardisierungsvorhaben	68
1.9 Möglichkeiten der Mitgestaltung	71
Literatur	72
Grundarchitektur: das Objektmodell	74
2.1 Die Architektur von AutomationML	74
2.2 Ein Wort zur Objektorientierung in der Anlagenplanung	75
2.3 Einführung in CAEX	77
2.3.1 Überblick über wesentliche CAEX-Elemente	77
2.3.2 CAEX-Bibliotheken	78
2.3.3 Die Instanz-Hierarchie	79
2.3.4 Das CAEX-Rollenkonzept	81
2.4 AutomationML-spezifische Festlegungen zu CAEX	83
2.4.1 Drei Wege zum Umgang mit der Instanzhierarchie	83
2.4.2 Objektidentifizierung	84
2.4.3 Unterstützung mehrerer Rollen	85
2.5 Beziehungen zwischen CAEX-Objekten	87
2.5.1 Überblick	87
2.5.2 Vater-Kind-Relationen	88
2.5.3 Vererbungsbeziehungen	89
2.5.4 Klassen-Instanz-Relationen	90
2.5.5 Relationen zwischen Instanzen	91
2.6 Referenzierung extern gespeicherter Informationen	93
2.6.1 Referenzierung von COLLADA- und PLCopen-XML-Daten	93
2.6.2 Relationen zwischen extern gespeicherten Informationen	93
2.7 AutomationML-Standardbibliotheken	96
2.7.1 AutomationML-Schnittstellenbibliothek	96
2.7.2 AutomationML-Basis-Rollenbibliothek	97
2.7.3 Fertigungstechnische Rollenbibliothek	98
2.7.4 Leittechnische Rollenbibliothek	98
2.8 Abbildung nutzerdefinierte Daten	99
2.8.1 Übersicht	99
2.8.2 Nutzerdefinierte Attribute	99
2.8.3 Nutzerdefinierte SystemUnit-Klassen	100
2.8.4 Nutzerdefinierte Rollenbibliotheken	101
2.8.5 Fazit	102
2.9 Erweiterte AutomationML-Konzepte	103
2.9.1 Überblick	103
2.9.2 AutomationML Port-Konzept	103
2.9.3 AutomationML Facetten-Konzept	106
2.9.4 AutomationML Gruppen-Konzept	108
2.9.5 Kombination aus Gruppen- und Facetten-Konzept	109
2.9.6 Ressource-Produkt-Prozess-Konzept	112
2.10 Import und Export von AutomationML-Objekten	120
Literatur	123
Beschreibung von Geometrie und Kinematik mit COLLADA	124
3.1 Übersicht zu COLLADA 1.5	124
3.2 Geometriebeschreibung	125
3.2.1 Einführung	125
3.2.2 Aufbau eines COLLADA-Dokuments	126
3.2.3 Boundary Representation (BREP)	127
3.2.4 Tessellierte Geometrien	132
3.2.5 Modellieren von Produktbäumen	136
3.2.6 Modellieren von Materialien	137
3.2.7 Modellieren unterschiedlicher Detaillierungsgrade	140
3.3 Kinematikbeschreibung	140
3.3.1 Anforderung an ein Kinematikbeschreibung	140
3.3.2 Beschreibung von Gelenken	141
3.3.3 Kinematische Modelle	142
3.3.4 Abbildung von Formeln	144
3.3.5 Artikulierte Systeme	145
3.3.6 Vereinen von Kinematik und Geometrie	150
3.3.7 Zusammengesetzte Kinematiken	152
3.3.8 Verknüpfung von CAEX und COLLADA	153
3.4 Beispiele	157
3.4.1 BREP: Flansch mit Loch	157
3.4.2 Dreieckmodell: Flansch mit Loch	159
3.4.3 Kinematik einer Schraube mit Formel	162
3.5 Zusammenfassung	162
Literatur	163
Verhaltensbeschreibung mit PLCopen XML	164
4.1 Überblick	164
4.2 Beschreibungsmittel zur Verhaltensmodellierung	168
4.2.1 Verhaltensinformationen einer Anlagenkomponente	168
4.2.2 Beschreibungsmittel für Verhalten	169
4.2.3 Beschreibungsmittel im Engineering-Prozess	170
4.2.4 Gantt Charts	172
4.2.5 PERT Charts	173
4.2.6 Impuls-Diagramme	174
4.2.7 Sequential Function Charts	176
4.2.8 Logiknetzwerke	178
4.2.9 State Charts	179
4.3 PLCopen XML 2.0	182
4.3.1 Überblick	182
4.3.2 Das AutomationML addData-Schema	185
4.4 Der Intermediate Modelling Layer IML	189
4.4.1 Motivation	189
4.4.2 IML-Modellelemente	190
4.4.3 IML-Definition und Klassendiagramm	192
4.4.4 Transformation von Gantt Charts nach IML	192
4.4.5 Transformation von PERT Charts nach IML	196
4.4.6 Transformation von Impuls-Diagrammen nach IML	198
4.4.7 Transformation von State Charts nach IML	203
4.4.8 Vergleich der Abbildungsvorschriften nach IML	206
4.4.9 Transformation von IML nach PLCopen XML	208
4.4.10 Vorgehensweise bei der Implementierung von IML	210
4.5 Verriegelungslogik	212
4.5.1 Übersicht	212
4.5.2 Signal- und Komponentengruppen	212
4.5.3 Beschreibung boolescher Verriegelungsbedingungen	215
4.5.4 Erweiterte Verriegelungskonzepte	216
4.6 Integration von Verhaltensbeschreibung in CAEX	217
4.6.1 Referenzierung von PLCopen-XML-Daten	217
4.6.2 Verknüpfung von Verhaltensbeschreibung	218
4.7 Zusammenfassung	220
Literatur	221
Ansatz zur integrierten Prozessbeschreibung	223
5.1 Einleitung	223
5.2 Übersicht und Motivation	224
5.2.1 Problembeschreibung	224
5.2.2 Anforderungen an AutomationML	226
5.2.3 Vision	228
5.2.4 Bestehende Datenformate zur Prozessdarstellung	229
5.3 Modellierung von Bearbeitungsprozessen	229
5.3.1 Übersicht	229
5.3.2 Basisanforderungen an eine Prozessbeschreibung	230
5.3.3 Die Eckpfeiler der Prozessbeschreibung	230
5.3.4 Von der Prozessbeschreibung zum Roboter-Code	232
5.4 Datentechnische Inhalte der Objekte	233
5.4.1 Übersicht	233
5.4.2 Modellierung des Bahn-Objektes	234
5.4.3 Modellierung des Werkzeug-Objektes	236
5.4.4 Modellierung des Prozess-Objektes	241
5.5 Beispielmodellierung mit AutomationML	242
5.6 Zusammenfassung	248
Literatur	248
Praktische Anwendung	249
6.1 Überblick	249
6.2 Referenzwerkzeuge	252
6.2.1 Editieren und Visualisieren mit dem AutomationML Editor	252
6.2.2 AutomationML Logic Editor	257
6.2.3 AutomationML Engine	261
6.2.4 COLLADA Tools	267
6.3 Graphic Conditioner Pipeline Framework	267
6.3.1 Motivation	267
6.3.2 Anforderungen	268
6.3.3 Umsetzung des Graphic CPF	271
6.3.4 Fazit	275
6.4 Das Logic CPF	275
6.4.1 Übersicht	275
6.4.2 Rahmenapplikation	277
6.4.3 IML-DOM	278
6.4.4 Plugins	281
6.4.5 Beispiel	282
6.4.6 Erweiterungsmöglichkeiten	284
6.4.7 Aufbau der Pipeline-Konfigurationsdatei	285

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