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E-Book

Datenaustausch in der Anlagenplanung mit AutomationML

Integration von CAEX, PLCopen XML und COLLADA

AutorRainer Drath
VerlagSpringer-Verlag
Erscheinungsjahr2009
Seitenanzahl326 Seiten
ISBN9783642046742
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis79,99 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
Einleitung30
1.1 Lesefahrplan: welche Kapitel Sie nicht lesen müssen30
1.2 Motivation und Problembeschreibung31
1.2.1 Motivation31
1.2.2 Problembeschreibung32
1.2.3 Ansätze35
1.3 Initiatoren38
1.4 Ziele von AutomationML39
1.4.1 Übersicht39
1.4.2 Offenheit41
1.4.3 Datenaustausch im Engineering41
1.4.4 Hoher Abdeckungsgrad42
1.4.5 Hohe Marktdurchdringung43
1.4.6 Kombination bewährter Datenformate43
1.4.7 Erweiterbarkeit und Standardisierung44
1.4.8 Abgrenzung44
1.5 Vergleich von Planungsprozessen45
1.5.1 Ein typischer Planungsprozess in der Automobilindustrie45
1.5.2 Ein typischer Planungsprozess in der Prozessindustrie48
1.5.3 Gemeinsamkeiten von Fertigungs- und Prozesstechnik51
1.5.4 Problematik heterogener CAE-Systeme52
1.6 AutomationML in a Nutshell: ein Architekturüberblick54
1.6.1 Architekturanforderungen und Architekturübersicht54
1.6.2 Beschreibung der Anlagentopologie57
1.6.3 Geometrie- und Kinematikbeschreibung59
1.6.4 Beschreibung von Abläufen und Verhalten60
1.6.5 Schnittstellen- und Rollen-Bibliotheken62
1.6.6 Erweiterte AutomationML-Konzepte63
1.7 Anwendungen und Beispiele64
1.8 Standardisierungsvorhaben68
1.9 Möglichkeiten der Mitgestaltung71
Literatur72
Grundarchitektur: das Objektmodell74
2.1 Die Architektur von AutomationML74
2.2 Ein Wort zur Objektorientierung in der Anlagenplanung75
2.3 Einführung in CAEX77
2.3.1 Überblick über wesentliche CAEX-Elemente77
2.3.2 CAEX-Bibliotheken78
2.3.3 Die Instanz-Hierarchie79
2.3.4 Das CAEX-Rollenkonzept81
2.4 AutomationML-spezifische Festlegungen zu CAEX83
2.4.1 Drei Wege zum Umgang mit der Instanzhierarchie83
2.4.2 Objektidentifizierung84
2.4.3 Unterstützung mehrerer Rollen85
2.5 Beziehungen zwischen CAEX-Objekten87
2.5.1 Überblick87
2.5.2 Vater-Kind-Relationen88
2.5.3 Vererbungsbeziehungen89
2.5.4 Klassen-Instanz-Relationen90
2.5.5 Relationen zwischen Instanzen91
2.6 Referenzierung extern gespeicherter Informationen93
2.6.1 Referenzierung von COLLADA- und PLCopen-XML-Daten93
2.6.2 Relationen zwischen extern gespeicherten Informationen93
2.7 AutomationML-Standardbibliotheken96
2.7.1 AutomationML-Schnittstellenbibliothek96
2.7.2 AutomationML-Basis-Rollenbibliothek97
2.7.3 Fertigungstechnische Rollenbibliothek98
2.7.4 Leittechnische Rollenbibliothek98
2.8 Abbildung nutzerdefinierte Daten99
2.8.1 Übersicht99
2.8.2 Nutzerdefinierte Attribute99
2.8.3 Nutzerdefinierte SystemUnit-Klassen100
2.8.4 Nutzerdefinierte Rollenbibliotheken101
2.8.5 Fazit102
2.9 Erweiterte AutomationML-Konzepte103
2.9.1 Überblick103
2.9.2 AutomationML Port-Konzept103
2.9.3 AutomationML Facetten-Konzept106
2.9.4 AutomationML Gruppen-Konzept108
2.9.5 Kombination aus Gruppen- und Facetten-Konzept109
2.9.6 Ressource-Produkt-Prozess-Konzept112
2.10 Import und Export von AutomationML-Objekten120
Literatur123
Beschreibung von Geometrie und Kinematik mit COLLADA124
3.1 Übersicht zu COLLADA 1.5124
3.2 Geometriebeschreibung125
3.2.1 Einführung125
3.2.2 Aufbau eines COLLADA-Dokuments126
3.2.3 Boundary Representation (BREP)127
3.2.4 Tessellierte Geometrien132
3.2.5 Modellieren von Produktbäumen136
3.2.6 Modellieren von Materialien137
3.2.7 Modellieren unterschiedlicher Detaillierungsgrade140
3.3 Kinematikbeschreibung140
3.3.1 Anforderung an ein Kinematikbeschreibung140
3.3.2 Beschreibung von Gelenken141
3.3.3 Kinematische Modelle142
3.3.4 Abbildung von Formeln144
3.3.5 Artikulierte Systeme145
3.3.6 Vereinen von Kinematik und Geometrie150
3.3.7 Zusammengesetzte Kinematiken152
3.3.8 Verknüpfung von CAEX und COLLADA153
3.4 Beispiele157
3.4.1 BREP: Flansch mit Loch157
3.4.2 Dreieckmodell: Flansch mit Loch159
3.4.3 Kinematik einer Schraube mit Formel162
3.5 Zusammenfassung162
Literatur163
Verhaltensbeschreibung mit PLCopen XML164
4.1 Überblick164
4.2 Beschreibungsmittel zur Verhaltensmodellierung168
4.2.1 Verhaltensinformationen einer Anlagenkomponente168
4.2.2 Beschreibungsmittel für Verhalten169
4.2.3 Beschreibungsmittel im Engineering-Prozess170
4.2.4 Gantt Charts172
4.2.5 PERT Charts173
4.2.6 Impuls-Diagramme174
4.2.7 Sequential Function Charts176
4.2.8 Logiknetzwerke178
4.2.9 State Charts179
4.3 PLCopen XML 2.0182
4.3.1 Überblick182
4.3.2 Das AutomationML addData-Schema185
4.4 Der Intermediate Modelling Layer IML189
4.4.1 Motivation189
4.4.2 IML-Modellelemente190
4.4.3 IML-Definition und Klassendiagramm192
4.4.4 Transformation von Gantt Charts nach IML192
4.4.5 Transformation von PERT Charts nach IML196
4.4.6 Transformation von Impuls-Diagrammen nach IML198
4.4.7 Transformation von State Charts nach IML203
4.4.8 Vergleich der Abbildungsvorschriften nach IML206
4.4.9 Transformation von IML nach PLCopen XML208
4.4.10 Vorgehensweise bei der Implementierung von IML210
4.5 Verriegelungslogik212
4.5.1 Übersicht212
4.5.2 Signal- und Komponentengruppen212
4.5.3 Beschreibung boolescher Verriegelungsbedingungen215
4.5.4 Erweiterte Verriegelungskonzepte216
4.6 Integration von Verhaltensbeschreibung in CAEX217
4.6.1 Referenzierung von PLCopen-XML-Daten217
4.6.2 Verknüpfung von Verhaltensbeschreibung218
4.7 Zusammenfassung220
Literatur221
Ansatz zur integrierten Prozessbeschreibung223
5.1 Einleitung223
5.2 Übersicht und Motivation224
5.2.1 Problembeschreibung224
5.2.2 Anforderungen an AutomationML226
5.2.3 Vision228
5.2.4 Bestehende Datenformate zur Prozessdarstellung229
5.3 Modellierung von Bearbeitungsprozessen229
5.3.1 Übersicht229
5.3.2 Basisanforderungen an eine Prozessbeschreibung230
5.3.3 Die Eckpfeiler der Prozessbeschreibung230
5.3.4 Von der Prozessbeschreibung zum Roboter-Code232
5.4 Datentechnische Inhalte der Objekte233
5.4.1 Übersicht233
5.4.2 Modellierung des Bahn-Objektes234
5.4.3 Modellierung des Werkzeug-Objektes236
5.4.4 Modellierung des Prozess-Objektes241
5.5 Beispielmodellierung mit AutomationML242
5.6 Zusammenfassung248
Literatur248
Praktische Anwendung249
6.1 Überblick249
6.2 Referenzwerkzeuge252
6.2.1 Editieren und Visualisieren mit dem AutomationML Editor252
6.2.2 AutomationML Logic Editor257
6.2.3 AutomationML Engine261
6.2.4 COLLADA Tools267
6.3 Graphic Conditioner Pipeline Framework267
6.3.1 Motivation267
6.3.2 Anforderungen268
6.3.3 Umsetzung des Graphic CPF271
6.3.4 Fazit275
6.4 Das Logic CPF275
6.4.1 Übersicht275
6.4.2 Rahmenapplikation277
6.4.3 IML-DOM278
6.4.4 Plugins281
6.4.5 Beispiel282
6.4.6 Erweiterungsmöglichkeiten284
6.4.7 Aufbau der Pipeline-Konfigurationsdatei285

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