Konzeption einer funktional einheitlichen Applikationsschnittstelle für Ethernet-basierte Bussysteme

Abstract

Die Wandlungsfähigkeit der Produktionstechnik hat neben maschinenbaulichen und organisatorischen Veränderungen insbesondere Auswirkungen auf die Systemarchitektur von Maschinen und Anlagen. Aktuelle Systemarchitekturen zeichnen sich durch Dezentralisierung und vernetzte mechatronische Module aus. Der Trend in der Automatisierungstechnik zur Dezentralisierung und zu mechatronischen Systemen führt zu einem erhöhten Kommunikationsaufwand innerhalb solcher Systemarchitekturen. Der Zugriff auf die Kommunikationssysteme aus der Applikation heraus unterscheidet sich grundlegend zwischen den einzelnen existierenden Bussystemen. Dies führt dazu, dass busspezifische Informationen in den Applikationen selbst enthalten sind. Applikation sind dadurch vom verwendeten Kommunikationssystem abhängig und können nicht ohne aufwändige Anpassung über ein anderes Bussystem kommunizieren. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es Automatisierungssysteme und insbesondere Anwendungsprogramme sowie Applikationen zu schaffen, die unabhängig von der eingesetzten Kommunikationstechnik sind. Dazu wird die Konzeption einer funktional einheitlichen Applikationsschnittstelle für Ethernet-basierte Bussysteme betrachtet. Es wird mit Hilfe der Objektorientierten Analyse eine geeignete Sichtweise in Form einer Schnittstelle für industrielle Kommunikationssysteme abgeleitet. Dazu werden die in der Produktionstechnik relevanten Ethernet-basierten Bussysteme und deren zugehörige Applikationsprofile betrachtet. Es wird zunächst durch Abstraktion eine Struktur definiert anhand derer die einzelnen Systeme durch Spezialisierung verglichen und daraus eine einheitliche Applikationsschnittstelle abgeleitet werden kann.

The versatility of production systems not only has an effect on mechanical engineering and organization but in particular on the system architecture of machines and plants. Current system architectures are characterized by decentralization and interconnected mechatronic modules. The trend towards decentralization and to mechatronic systems in automation technology results in a higher communication effort within such system architectures. The access to the communication systems from the application differs fundamentally between individual bus systems. As a result, bus-specific information is contained in the application itself. The applications are consequently dependent on the used communication system and they cannot communicate via another bus system without complex adjustments. The objective of this thesis is to create automation systems and, in particular, application programs as well as applications that are independent of the used communication systems. For this purpose, the conception of a functionally uniform application interface for Ethernet-based bus system is analyzed. By means of the object-oriented analysis, a suitable solution in the form of an interface for industrial communication systems is deduced. Then the Ethernet-based bus systems relevant in production engineering and their application profiles are analyzed. First a structure is defined via abstraction by which the individual systems can be compared by specialization. Then, from this a standardized application interface can be derived.