Deterministische, dynamische Systemstrukturen in der Automatisierungstechnik
Zusammenfassung
Für die Weiterentwicklung der Automatisierungstechnik ist die erweiterte Zusammenarbeit der automatisierungstechnischen Geräte wichtig. Viele aktuelle Themen, wie „Industrie 4.0“ oder „Cyber Physical Systems“ gehen davon aus, dass Informationen aus dem Engineering zur Produktionszeit bereit stehen. In der Automatisierungstechnik wird dafür immer mehr angestrebt, Modelle zur Beschreibung der unterschiedlichsten Sachverhalte zu nutzen. Dabei werden Themen-spezifische Modelle entwickelt, die unabhängig voneinander eigene Blickwinkel der Automatisierungstechnik auf eine Anlage beschreiben. Die vorliegende Arbeit beschreibt Mittel, um diese Modelle zur Anwendung zu bringen, verzichtet dabei aber auf ein zentralistisches Modell: Existierende, heterogene Modelle werden durch eine verteilte, dynamische Ausführungsumgebung für Modelle und Dienste in der Automatisierungstechnik nutzbar gemacht, welche kollaborative Ansätze zur gemeinsamen Datenhaltung auf unterschiedlichen Ger...
Schlagworte
- I–XII
- 1–9 1 Einleitung 1–9
- 1.1 Ziele und Vision
- 1.2 Konzepte der verteilten, modellgetriebenen Instanzumgebung
- 1.3 Übersicht des Vorgehens
- 10–36 2 Stand der Wissenschaft und Technik - mit Begriffsklärung 10–36
- 2.1 Vom Wissen zu Maschinen-verarbeitbaren Modellen in der AT
- 2.1.1 (Modell-)Relationen
- 2.1.2 Instanz-Struktur: Komponenten als Gruppierung
- 2.1.3 Bestandteile einer Modell-Beschreibung
- 2.2 Existierende Modelle der Automatisierungstechnik
- 2.3 Kommunikation in der Automatisierungstechnik
- 2.3.1 Kommunikations-Medien: Bussysteme und Alternativen
- 2.3.2 Formen der Kommunikation
- 2.3.3 Kommunikations-Systeme für den Zugriff auf Modelle
- 2.4 Instanzumgebung der Modelle
- 2.4.1 Existierende Instanzumgebungen für Modelle in die AT
- 2.4.1.1 ACPLT-Technologien
- 2.4.1.2 OPC-UA
- 2.4.2 Aktive Komponenten im Modell: Dienste
- 2.4.2.1 Dienste - ein Versuch der Erfassung des Begriffes
- 2.4.3 Existierende Ausführungsumgebungen für Dienste
- 2.4.4 Aspekte von Anwendungen, Diensten und Apps
- 2.4.5 Existierende Ausführungsumgebungen für Modelle und Dienste
- 2.5 Verteilte Systeme
- 37–42 3 Analyse der Anforderungen 37–42
- 3.1 Ergänzende Anforderungen an Geräte und Umgebung
- 3.2 Ergänzende Anforderungen an Meta-Modell und Instanzumgebung
- 3.3 Ergänzende Anforderungen an die Kommunikation
- 3.3.1 Einheitliche, allgemeine Adressierung
- 3.4 Bezug der Anforderungen
- 3.5 Nachvollziehbarkeit und Verständlichkeit
- 43–91 4 Modell-Architektur für dynamische, verteilte Systemstrukturen 43–91
- 4.1 Beispiel-Modell: AT-Geräte-Struktur
- 4.1.1 Erweiterung: Routing
- 4.2 Abbildung der Realität: Repräsentationen im Modell
- 4.2.1 Zustandsmaschine für aktive Komponenten
- 4.2.2 Die Komponenten-Repräsentation
- 4.2.3 Unspezifizierte, flexible Annotationen für Repräsentationen
- 4.2.4 Unterschiedliche Komponenten-Repräsentationen
- 4.2.5 Beispiel: AT-Geräte-Struktur als Komponenten-Repräsentation
- 4.3 Kommunikation im automatisierungstechnischen Kontext
- 4.3.1 Referenzierung über Systemgrenzen hinweg
- 4.3.2 Kommunikations-Medien
- 4.3.3 Nachrichten-basierte Kommunikation
- 4.3.4 Typ 1: singuläre Kommunikation
- 4.3.5 Typ 2: Aufruf/Antwort Kommunikation
- 4.3.6 Typ 3: Subskription/Benachrichtigungs-Kommunikation
- 4.3.7 Typ 4: Indirekte Kommunikation per Intents
- 4.3.8 Lokale Kommunikation
- 4.4 Dienst-Modell: aktive, dynamische Komponenten
- 4.5 Die modellgetriebene Instanzumgebung
- 4.5.1 Vom Modell zum Instanz-Modell
- 4.5.1.1 Modell-Master
- 4.5.2 Sprache der Modell-Änderungen
- 4.5.3 Änderungs-Benachrichtigungen
- 4.5.3.1 Alternative Realisierung: Intents
- 4.5.4 Ausführungsumgebung: Dienste als partielle, Aufgaben-orientierte Teil- Anwendungen
- 4.6 Modell- und Gerätegrenzen
- 4.6.1 Modelle in Relation: Modell-Interkonnektion
- 4.6.1.1 Beispiel: AT-Geräte-Struktur und Anlagenstruktur
- 4.6.2 Über Gerätegrenzen hinweg: Verteilte (Modell-)Laufzeiten
- 4.6.2.1 Externe Verbindungen
- 4.6.2.2 Änderungs-Benachrichtigungen
- 4.6.2.3 Zugriff auf die verteilte Modell-Instanzen
- 4.6.2.4 Dienst-Orchestrierung auf Basis der verteilten Modelle
- 4.6.2.5 Beispiel: Verteilte Modellierung der AT-Geräte-Struktur
- 4.6.2.6 Transparenter Zugriff auf verteilte Modell-Instanzen
- 4.7 Effizienz der Konzepte
- 4.7.1 Modell-Interkonnektionen und ihre Etablierung
- 4.7.2 Verteilungsaspekte
- 4.8 Integrationsmöglichkeiten in die bestehende AT-Geräte-Landschaft
- 92–109 5 Komponenten einer verteilten, modellgetriebenen Ausführungsumgebung 92–109
- 5.1 Ressourcen-Abstraktion: IMLAUF-Kern
- 5.2 Die modellgetriebene Instanzumgebung
- 5.3 Nachrichten-basierte Kommunikation in IMLAUF: MsgSys
- 5.4 Transparente Erkundung von Daten – Modell-Explorer
- 5.5 Prinzip der Modell-Interkonnektions-Komponenten (MIK)
- 5.5.1 Problem: Schleifenbildung
- 5.5.2 Beispiel: MIK AT-Geräte-Dienste
- 5.6 Überwachung der Umgebung - Remote-Model-Inspektor (RMI)
- 5.7 Verwaltung der Dienste und Geräte - Dienst/Geräte-Inspektor (DGI)
- 5.8 Migration von traditioneller Datenhaltung zur Repräsentation der Information in einer verteilten, modellgetriebenen Instanzumgebung
- 5.9 Prototypen der Komponenten
- 110–119 6 Anwendungen: Dynamik auf Basis der verteilten, modellgetriebenen Ausführungsumgebung 110–119
- 6.1 Verteilung in der Automatisierungstechnik als Suche
- 6.2 Migration von Komponenten
- 6.3 Anwendungsfall 1: Abbildung einer Remote I/O
- 6.4 Anwendungsfall 2: Vorbereitung auf Ausfälle
- 6.5 Anwendungsfall 3: Adressierung durch PLT-Stelle
- 6.6 Anwendungsfall 4: IEC61131-3-Programmierung im Modell
- 6.6.1 Probleme der konsequenten Umsetzung
- 120–121 7 Zusammenfassung 120–121
- 7.1 Ausblick
- 122–124 Begriffsverzeichnis 122–124
- 125–127 Literaturverzeichnis 125–127
- 128–134 Normen und Richtlinien 128–134
