atpv

Навчальні матеріали з автоматизації технологічних процесів та виробництв, розроблені спільнотою

<- До підрозділу Коментувати

AutomationML Communication

Це переклад Whitepaper AutomationML Communication Document Identifier: WP Comm, V 1.0.0 State: September 2014

1 Вступ / Область застосування

Інженерні процеси технічних систем та вбудованих у них систем автоматизації мають виконуватися з дедалі вищою ефективністю та якістю. При цьому тривалість проєкту має скорочуватися, тоді як складність спроєктованої системи зростає. Для розв’язання цієї проблеми інженерний процес усе більше реалізується із застосуванням програмних інженерних інструментів, які обмінюються інженерною інформацією та артефактами вздовж ланцюга інструментів, пов’язаного з інженерним процесом.

Системи зв’язку є важливою складовою сучасних технічних систем і, зокрема, систем автоматизації, вбудованих у них. У зв’язку зі зростаючою децентралізацією систем автоматизації та майбутнім широким застосуванням польових шин і технологій Ethernet вони з’єднують пристрої автоматизації та інші взаємодіючі сутності і мають задовольняти спеціальні вимоги щодо якості зв’язку, безпеки та захищеності. Таким чином, у процесі інженерії сучасних технічних систем також повинні обмінюватися інженерна інформація та артефакти, пов’язані із системами зв’язку, вздовж ланцюга інженерних інструментів.

На кожній фазі інженерного процесу технічних систем може створюватися інформація, пов’язана із системами зв’язку, яка може використовуватися на пізніших етапах інженерії. Типовим прикладом є створення конфігураційної інформації для компонентів зв’язку пристроїв автоматизації, зокрема комунікаційних адрес і структурування пакетів зв’язку, у середовищах програмування PLC на етапі програмування керування та її подальше використання в інструментах конфігурування пристроїв. Іншим типовим прикладом є передавання конфігурацій комунікаційних пристроїв до інструментів віртуального введення в дію, засобів документування або діагностичних інструментів.

Проте узгоджене та безвтратне передавання інженерної інформації систем зв’язку вздовж усього інженерного ланцюга технічних систем досі не розв’язане. Хоча користувацькі організації та компанії надали формати обміну даними для окремих частин відповідної інформації, такі як FCDML, EDDL і GSDML, зазначені вище приклади застосування не можуть бути повністю охоплені жодним форматом обміну даними. Зокрема, мережна інформація, що описує комунікаційні зв’язки, їхні властивості та якість, не може бути змодельована за допомогою формату обміну даними.

Цей white paper покликаний закрити цю прогалину. У ньому запропоновано нейтральну, незалежну від виробника та комунікаційної технології, XML-орієнтовану методологію обміну інформацією про системи зв’язку між інженерними інструментами, розроблену AutomationML e.V.

2 Терміни, визначення та скорочення

2.1 Терміни та визначення

Для цілей цього документа застосовуються наведені нижче терміни та визначення.

2.1.1 AML-атрибут - властивість, що належить AML-об’єкту. Примітка. AML-атрибути описуються як XML-елементи відповідно до IEC 62424:2008.

2.1.2 AML-документ - певний CAEX-документ відповідно до IEC 62714, включно з усіма піддокументами, на які є посилання. Примітка. AML-документи можуть зберігатися у вигляді файлів, а також, наприклад, у вигляді рядків або потоків даних.

2.1.3 AML-клас - попередньо визначений тип AML-об’єкта. Примітка. AML-класи зберігаються в AML-бібліотеках. Примітка. AML-класи визначають повторно використовувані зразкові рішення, що характеризуються атрибутами, інтерфейсами або агрегованими об’єктами. Примітка. AML-класи можуть використовуватися для множинних інстанціювань.

2.1.4 AML-файл - певний CAEX-файл відповідно до IEC 62714 з розширенням .aml, без урахування всіх підфайлів, на які є посилання

2.1.5 AML-інтерфейс - окрема точка з’єднання, що належить AML-об’єкту та може бути зв’язана з іншим інтерфейсом. Примітка. Інтерфейси дозволяють описувати відношення між об’єктами шляхом визначення CAEX InternalLink. Прикладами є сигнальний інтерфейс, продуктний інтерфейс або інтерфейс живлення.

2.1.6 AML-бібліотека - бібліотека, що містить AML-класи

2.1.7 AML-об’єкт - подання даних об’єкта автоматизації або групи об’єктів автоматизації. Примітка. AML-об’єкт є базовим елементом AML. Він може містити адміністративні дані, атрибути, інтерфейси, відношення або посилання. AML-об’єкт є окремою інстанцією та походить від стандартних AML-класів. Примітка. AML-об’єкти мають зв’язок зі своїм відповідним AML-класом. Примітка. Прикладами відношень є відношення тип–інстанція та копія–інстанція. Окремі інстанції можуть бути розширені, наприклад, агрегованими об’єктами або атрибутами. Примітка. AML-об’єкти мають відношення копія–інстанція зі своїм AML-класом.

2.1.8 AutomationML / AML - XML-орієнтований формат обміну даними для інженерних даних промислових установок

2.1.9 Об’єкт автоматизації - сутність в автоматизованій системі. Примітка. Прикладом об’єкта автоматизації є компонент автоматизації, клапан або сигнал.

2.1.10 Інстанція (Екземпляр) - подання даних конкретного реального об’єкта або конкретного логічного інженерного об’єкта

2.1.11 Ієрархія інстанцій - ієрархія AML-об’єктів

2.1.12 Зв’язок - з’єднання між об’єктами верхньорівневого формату CAEX. Примітка. Зв’язок моделюється за допомогою CAEX InternalLink.

2.2 Скорочення

Для цілей цього документа застосовуються скорочення, наведені в таблиці 1.

2.3 Нормативні посилання

Наведені нижче документи є обов’язковими для застосування цього документа. Для датованих посилань застосовується лише зазначене видання. Для недатованих посилань застосовується останнє видання відповідного документа (включно з усіма змінами).

IEC 60027 (усі частини), Літерні позначення, що застосовуються в електротехніці

IEC 60050, Міжнародний електротехнічний словник

IEC 62424:2008, Подання інженерії керування процесами. Запити на P&I-діаграмах та обмін даними між інструментами P&ID і PCE-CAE

ISO/IEC 9834-8, Інформаційні технології. Взаємозв’язок відкритих систем. Процедури функціонування реєстраційних органів OSI: генерування та реєстрація універсально унікальних ідентифікаторів (UUID) та їх використання як компонентів ASN.1 Object Identifier

IEC 62714 (усі частини), Формат обміну інженерними даними для використання в інженерії промислових систем. AutomationML

ISO 80000-1, Величини та одиниці. Частина 1: Загальні положення

Extensible Markup Language (XML) 1.0:2004, Рекомендація W3C (доступно за адресою http://www.w3.org/TR/2004/REC-xml-20040204/)

IEC 61158, Промислові комунікаційні мережі. Специфікації польових шин

IEC 61784, Промислові комунікаційні мережі. Профілі

IEC 61346, Промислові системи, установки та обладнання і промислові вироби. Принципи структурування та референтні позначення

3 Варіанти використання та розглянуті мережеві структури

Моделювання систем зв’язку на основі AutomationML орієнтоване на подання широкого спектра інформації, яка створюється, обмінюється та використовується в інженерному процесі проєктування виробничих систем. Водночас не вся можлива інформація, пов’язана із системами зв’язку, підлягає моделюванню. У цьому розділі визначено варіанти використання моделювання систем зв’язку, а також відповідні набори інформації в їх межах.

3.1 Варіанти використання

Інформація, пов’язана із системами зв’язку, є релевантною для різних інженерних діяльностей уздовж інженерного ланцюга виробничих систем. У процесі інженерії виробничих систем система зв’язку може проєктуватися на етапі детального проєктування з використанням різних інструментів. При цьому створюється інформація, пов’язана із системою зв’язку, яка надалі повинна застосовуватися під час детального проєктування пристроїв і введення їх в дію. На рисунку 1 наведено прикладовий набір інженерних діяльностей, релевантних у загальному інженерному процесі виробничих систем, а також вбудовану в нього інженерію систем зв’язку.

image-20260102175528533

Рисунок 1 – Загальні інженерні діяльності, у які вбудовано інженерію систем зв’язку

У межах зазначених інженерних діяльностей істотний вплив мають інженерні інструменти, зокрема (але не обмежуючись ними):

  • інструменти планування установок;
  • інструменти механічного проєктування (MCAD);
  • інструменти електротехнічного проєктування (ECAD);
  • інструменти програмування PLC;
  • інструменти програмування роботів;
  • інструменти програмування HMI;
  • інструменти конфігурування систем OPC;
  • інструменти конфігурування пристроїв;
  • інструменти конфігурування шин;
  • інструменти моделювання;
  • системи SCADA;
  • інструменти віртуального введення в дію;
  • інструменти документування;
  • інструменти безпеки систем зв’язку;
  • інструменти конфігурування систем зв’язку;
  • інструменти керування системами зв’язку;
  • інструменти діагностики систем зв’язку.

Ці інструменти створюють та/або споживають інженерну інформацію, пов’язану із системами зв’язку, залежно від конкретного варіанта використання в інженерному ланцюгу.

Водночас у цьому інженерному ланцюгу існують, серед іншого, два основні варіанти застосування, у яких інформація, пов’язана із системами зв’язку, повинна передаватися між інженерними інструментами. Саме ці два варіанти використання є основною ціллю моделювання систем зв’язку на основі AutomationML.

3.1.1 UI031: Безвтратне передавання інформації про інстанції комунікаційних пристроїв

У межах загального інженерного процесу цей варіант використання охоплює передавання інформації, релевантної для конфігурування комунікаційних компонентів датчиків і виконавчих механізмів, від інструментів програмування PLC та подібних інструментів до інструментів конфігурування або програмування датчиків і виконавчих механізмів. Він включає передавання інформації, необхідної як для коректного зв’язку (наприклад, адрес і каналів), так і для правильного структурування комунікаційних пакетів даних, що передаються під час обміну (наприклад, передаваних точок даних датчиків).

У відповідних інженерних діяльностях можуть бути залучені інженери з такими ролями: програміст PLC, програміст HMI, інженер з електротехнічного проєктування, спеціаліст з введення в дію систем зв’язку, спеціаліст з введення в дію PLC та програміст роботів. Вони виконують таку послідовність інженерних і обмінних операцій з даними, яку слід розглядати як прикладову.

Крок 1. Проєктування інструментування системи, визначення використовуваних і взаємопов’язаних пристроїв Крок 2. Експорт інформації про пристрої з інструмента інструментування системи Крок 3. Імпорт інформації про пристрої до інструментів програмування PLC та конфігурування пристроїв Крок 4. Інтеграція описів пристроїв (наприклад, GSDML) в інструмент програмування PLC Крок 5. Проєктування програм PLC і конфігурацій в інструменті програмування PLC Крок 6. Експорт інформації, релевантної для комунікаційних пристроїв, з інструмента програмування PLC Крок 7. Імпорт інформації, релевантної для комунікаційних пристроїв, до інструмента конфігурування пристроїв Крок 8. Використання інформації для параметризації комунікаційного компонента пристрою (адреси тощо) та для структурування комунікаційних пакетів (передавані точки даних)

image-20260102175855743

Рисунок 2 – Послідовність виконання варіанта використання UI031

Можливі різні альтернативи, які зазвичай не застосовуються. Нижче наведено послідовності, які є можливими та перебувають у фокусі цього варіанта використання.

Послідовність A: Крок 1. Проєктування конфігурацій системи зв’язку в сторонньому інструменті Крок 2. Інтеграція описів пристроїв Крок 3. Експорт інформації, релевантної для комунікаційних пристроїв Крок 4. Імпорт інформації, релевантної для комунікаційних пристроїв, до інструмента конфігурування або програмування пристроїв Крок 5. Використання інформації для параметризації комунікаційного компонента пристрою (адреси тощо) та для структурування комунікаційних пакетів (передавані точки даних)

Послідовність B: Крок 1. Сторонній інструмент, наприклад інструмент конфігурування пристроїв, надає інформацію, таку як сигнали та обсяг даних, що описує інстанційні дані Крок 2. Виробник пристрою надає описи пристроїв, які описують типові дані Крок 3. Інструмент конфігурування шини споживає ці фрагменти даних та описи пристроїв Крок 4. Конфігуратор шини генерує конфігурацію шини Крок 5. Імпорт конфігурації шини до інструмента програмування PLC Крок 6. Використання інформації з периферійних пристроїв усередині програми PLC

Обидві послідовності зазвичай подані на рисунку 3.

image-20260102180020285

Рисунок 3 – Альтернативна послідовність виконання варіанта використання UI031

Можливими інструментами, що експортують інформацію про систему зв’язку, можуть бути, наприклад, інструменти програмування PLC. Вони охоплюють проєкти програмування PLC з точками даних (змінними), конфігураціями пристроїв та непрямими описами комунікаційних мереж. Окрім цього, джерелами даних можуть бути інструменти інженерії систем зв’язку, а також інструменти інструментування, зокрема ECAD-інструменти.

Приймачами даних обміну можуть бути інструменти конфігурування зв’язку датчиків, програмування HMI, програмування роботів, конфігурування систем OPC або конфігурування зв’язку виконавчих механізмів. Здебільшого вони охоплюють програмні проєкти з точками даних (змінними), конфігураціями пристроїв та непрямими описами комунікаційних мереж. До релевантних інструментів належать FDT-інструменти, інструменти програмування HMI та інструменти програмування роботів.

На основі цього варіанта використання моделювання систем зв’язку на основі AutomationML має охоплювати інформацію про списки IO, зв’язування змінних (I/O) з комунікаційними пакетами даних, а також параметри пристроїв для параметризації комунікаційних пристроїв, такі як адреси (наприклад, IP-адреси), доступ до середовища (наприклад, MAC-адреси), маски підмереж, адреси шлюзів та використовувані комунікаційні об’єкти, зокрема профільну інформацію.

Крім того, моделювання має задовольняти такі нефункціональні вимоги. Список параметрів пристрою повинен бути розширюваним користувачами для охоплення майбутніх технологій. Повинні бути визначені відповідні RoleClassLib та/або SystemUnitClassLib, які забезпечують ідентифікацію семантики об’єктів.

3.1.2 UI032: Безвтратне передавання інформації про систему зв’язку

Окрім конфігурування комунікаційних пристроїв, інформація про систему зв’язку використовується в різних інженерних, моніторингових, сервісних та інших інструментах. Тому цей варіант використання охоплює передавання інформації про конфігурацію та структуру комунікаційної мережі, включно з конфігурацією інфраструктурних пристроїв, конфігурацією кінцевих пристроїв щодо параметрів системи зв’язку, мережевою структурою та проводкою, якістю обслуговування тощо. Ця інформація має надаватися інструментам конфігурування пристроїв, інструментам документування та обслуговування, а також інструментам керування мережею. Вони повинні забезпечувати поєднання фізичної проводки з логічними комунікаційними з’єднаннями для виявлення помилок.

У межах цього варіанта використання задіяні інженери з такими ролями: програміст PLC, програміст HMI, інженер з електротехнічного проєктування, спеціаліст з введення в дію систем зв’язку, спеціаліст з введення в дію PLC, програміст роботів та оператор. Вони виконують такий інженерний процес, який слід розглядати як прикладову послідовність.

Крок 1. Проєктування наборів змінних, що передаються в системі зв’язку, в інструментах програмування PLC та інструментах програмування або конфігурування датчиків і виконавчих механізмів Крок 2. Експорт цих наборів змінних з інструментів програмування PLC та інструментів програмування або конфігурування датчиків і виконавчих механізмів Крок 3. Імпорт наборів змінних до інструментів інженерії комунікаційних мереж Крок 4. Проєктування списків відображення змінних та проєктування фізичної проводки Крок 5. Експорт проєкту системи зв’язку з інструментів інженерії комунікаційних мереж Крок 6. Імпорт проєкту системи зв’язку до подальших інженерних або виконавчих інструментів

image-20260102180227091

Рисунок 4 – Послідовність виконання варіанта використання UI032

Джерелами інженерних даних, що передаються, можуть бути інструменти програмування PLC, які охоплюють проєкти програмування PLC з точками даних (змінними), конфігураціями пристроїв та непрямими описами комунікаційних мереж; інструменти інженерії систем зв’язку, що охоплюють проєкти систем зв’язку з конфігураціями пристроїв і властивостями комунікаційних з’єднань; інструменти конфігурування зв’язку датчиків; інструменти програмування HMI; інструменти програмування роботів; інструменти конфігурування систем OPC; а також інструменти конфігурування зв’язку виконавчих механізмів, які загалом охоплюють програмні проєкти з точками даних (змінними), конфігураціями пристроїв та непрямими описами комунікаційних мереж.

Приймачами даних обміну можуть бути інструменти моніторингу безпеки систем зв’язку, інструменти конфігурування систем зв’язку, інструменти керування системами зв’язку та інструменти діагностики систем зв’язку.

На основі цього варіанта використання моделювання систем зв’язку на основі AutomationML має охоплювати інформацію про топологію мережі, списки конекторів пристроїв та їхні властивості, фізичні з’єднання між конекторами пристроїв та їхні властивості, логічні зв’язки між прикладними застосуваннями на рівні пристроїв та їхні властивості, відображення логічних зв’язків на фізичні з’єднання, а також прив’язування атрибутів зв’язків та/або з’єднань до зв’язків або з’єднань, зокрема адрес відправника й одержувача, якості обслуговування, використовуваних протоколів тощо.

Крім того, з цього випливають деякі нефункціональні вимоги. Перелік атрибутів зв’язків і з’єднань має бути розширюваним користувачами для охоплення майбутніх технологій. Повинні бути визначені відповідні RoleClassLib та/або SystemUnitClassLib, які забезпечують ідентифікацію семантики об’єктів.

3.2 Обмеження області моделювання

У межах наведених вище варіантів використання можуть розглядатися різні комунікаційні технології, стратегії використання систем зв’язку та їх життєві цикли, а також архітектури комунікаційних мереж. Далі цей широкий теоретичний діапазон обмежується найбільш поширеними випадками застосування.

3.2.1 Розглянуті структури взаємодії та життєві цикли

Відповідно до описаних вище варіантів використання моделювання систем зв’язку на основі AutomationML має зосереджуватися на описі циклічного обміну даними на основі фіксованого призначення між комунікаційними партнерами. Ці комунікаційні партнери виконують (більш або менш складні) частини логіки керування прикладних застосувань на різних взаємодіючих керувальних пристроях.

Таким чином, для системи зв’язку релевантні принаймні два різні подання: логічне та фізичне. На високорівневому логічному поданні існують прикладні застосування оброблення даних, які логічно обмінюються прикладними даними (змінними). Для фізичної реалізації прикладних застосувань оброблення даних використовуються керувальні пристрої. Ці пристрої фізично обмінюються даними за допомогою систем зв’язку. В обох поданнях змодельовані об’єкти (частини застосувань, пристрої, з’єднання тощо) мають специфічні властивості, що є релевантними для коректного використання та поведінки системи зв’язку. Такі системи та інформація, що їх описує, входять до області розгляду подальших викладів.

Поза межами моделювання систем зв’язку на основі AutomationML, наприклад, є:

  • ациклічні сервісно-орієнтовані та лише тимчасово використовувані комунікаційні структури, які зазвичай притаманні використанню всесвітньої павутини;
  • питання, пов’язані з безпекою або захищеністю;
  • складна інформація про поведінку та структуру пристроїв, яка зазвичай охоплюється мовами опису пристроїв.

Водночас використання AutomationML для моделювання систем зв’язку з такими властивостями не виключається, але також не є ціллю цього документа.

Описи систем зв’язку можуть охоплювати різні рівні деталізації. Вони можуть варіюватися від дуже абстрактних описів, що лише визначають комунікаційних партнерів та їхні залежності, до детального опису комунікаційних з’єднань та їхніх властивостей, а також пристроїв і частин прикладних застосувань з їхніми властивостями. Усі ці рівні деталізації входять до області призначеного моделювання систем зв’язку.

Системи зв’язку є складними системами, що охоплюють різні технології в межах однієї системи зв’язку. Як приклад можна навести PLC-орієнтовані системи керування. Зазвичай вони поєднують різні польові шини, Ethernet-орієнтований зв’язок, мідну та волоконно-оптичну проводку, бездротовий зв’язок, різні активні елементи інфраструктури тощо. На одному фізичному середовищі можуть працювати різні комунікаційні протоколи. На пристроях виконуються кілька частин прикладних застосувань керування. Таким чином, різні комунікаційні технології є перехресно пов’язаними та взаємозалежними. Ця складність і взаємопов’язаність повинні бути виражені засобами AutomationML і входять до області розгляду подальших описів.

Системи зв’язку розглядаються на різних фазах інженерії виробничої системи, таких як детальне проєктування та введення в дію, і використовуються на різних фазах життєвого циклу виробничої системи, зокрема під час конфігурування пристроїв, нарощування виробництва, нормальної виробничої експлуатації, діагностики та обслуговування. Ці різні фази інженерії та використання виробничих систем, а також їхній вплив на вміст і застосування моделей, повинні бути охоплені моделюванням систем зв’язку на основі AutomationML.

3.2.2 Розглянуті мережеві об’єкти

Далі деталізуються розглянуті мережеві структури та набори інформації, що їх описують.

Кожна комунікаційна мережа розглядається як дворівнева: логічний рівень і фізичний рівень. Якщо співвіднести це подання з часто згадуваною семирівневою моделлю ISO OSI комунікаційних систем, фізичний рівень охоплює рівні 1 і 2 моделі ISO OSI, тоді як логічний рівень охоплює рівні з 3 по 7 моделі ISO OSI, а також прикладні застосування керування, що знаходяться вище рівня 7.

На логічному рівні можна виокремити такі сутності, що підлягають моделюванню. Прикладні застосування керування зазвичай складаються з кількох розподілених частин застосувань, які забезпечують різні функціональні можливості процесу керування та утворюють логічні пристрої. Як приклад, наведений на рисунку 5, можна розглянути головний застосунок керування, що обмінюється інформацією з датчиків і виконавчих механізмів із двома функціями введення-виведення. Загалом ці логічні пристрої (частини прикладних застосунків керування) мають обмінюватися інформацією різних типів, у нашому прикладі різними сигналами датчиків і станами виконавчих механізмів. Це можна розглядати як точки підключення до логічних пристроїв і як кінцеві точки обміну інформацією між логічними пристроями. Сам обмін інформацією здійснюється за допомогою різних логічних зв’язків.

image-20260102180516481

Рисунок 5 – Приклад логічного подання системи зв’язку

Логічна мережа може містити різні об’єкти з різними описовими властивостями. Так, логічні керувальні пристрої можуть мати унікальні ідентифікатори, циклові часи та ресурсну характеристику (це лише кілька прикладів), логічні кінцеві точки можуть мати тип даних, а логічні з’єднання можуть мати вимоги до швидкості передавання. У будь-якому випадку ці описові властивості можна розглядати як атрибути відповідних об’єктів.

На фізичному рівні наявні фізичні пристрої з фізичними інтерфейсами. У прикладі, наведеному на рисунку 6, PLC підключений через активну інфраструктуру до двох пристроїв введення-виведення. Фізичні пристрої мають фізичні кінцеві точки, що представляють мережеві інтерфейси, такі як роз’єми та гнізда, і з’єднані з системою зв’язку за допомогою фізичних з’єднань. Порівняно з логічним поданням, на фізичному рівні додатково присутні фізичні сутності, що представляють інфраструктурні компоненти мережі (наприклад, комутатори тощо).

image-20260102180837016

Рисунок 6 – Приклад фізичного подання системи зв’язку

Аналогічно до логічної мережі, об’єкти фізичної мережі можуть мати різні описові властивості. Так, фізичні пристрої можуть мати обчислювальну потужність процесора або ідентифікатори, фізичні кінцеві точки можуть мати адресу або максимальну швидкість передавання даних, а фізичні з’єднання можуть мати допустиму швидкість передавання, тип кабелю або номер документації. У будь-якому разі ці описові властивості знову ж таки можна розглядати як атрибути відповідних об’єктів.

Для отримання повного опису мережі обидва подання мають бути поєднані. Тому логічні пристрої розміщуються на фізичних пристроях. У прикладі, наведеному на рисунку 7, PLC розміщує головний застосунок керування, тоді як пристрої введення-виведення розміщують функції IO. Крім того, здійснюється відображення між фізичними інтерфейсами та логічними інтерфейсами. У такий спосіб кожне логічне з’єднання віртуально відображається на набір фізичних з’єднань, які його реалізують. При цьому не є строго необхідним, щоб існував унікальний ланцюг фізичних з’єднань, що представляє цю реалізацію, як це має місце не в усіх комунікаційних технологіях.

image-20260102180937670

Рисунок 7 – Поєднані подання систем зв’язку

3.2.3 Розглянуті мережеві структури

У промислових системах зв’язку можуть застосовуватися різні мережеві архітектури. З одного боку, можна виділити різні топології проводки. З іншого боку, можливі різні структури інтеграції мереж. Подане тут моделювання систем зв’язку повинно бути придатним для застосування до всіх цих варіантів.

Що стосується топологій проводки, призначене моделювання має охоплювати щонайменше зіркову, лінійну та кільцеву топології, включно з їх комбінаціями. Деякі приклади наведено на рисунках 8, 9 і 10.

image-20260102181044687

Рисунок 8 – Приклад зіркової топології

На рисунку 8 подано стандартну зіркову топологію, у якій активний інфраструктурний пристрій встановлює з’єднання між різними фізичними пристроями, тоді як логічні з’єднання залишаються двосторонніми з’єднаннями між логічними пристроями.

image-20260102181125552

Рисунок 9 – Приклад кільцевої топології

На рисунку 9 подано стандартну кільцеву топологію, у якій кожен фізичний пристрій має два фізичні інтерфейси, що з’єднують пристрої у фізичне кільце. Як і раніше, логічні з’єднання залишаються двосторонніми з’єднаннями між логічними пристроями.

image-20260102181214700

Рисунок 10 – Приклад лінійної топології

На рисунку 10 подано стандартну лінійну топологію. У цьому випадку кожен фізичний пристрій знову має два фізичні інтерфейси, які з’єднують пристрої у фізичну лінію. Таким чином, це відкрита кільцева топологія. Логічні з’єднання залишаються двосторонніми з’єднаннями між логічними пристроями.

Що стосується мережевої інтеграції, моделювання повинно забезпечувати подання простих мереж із безпосереднім з’єднанням компонентів, мереж з активною інфраструктурою, мереж, з’єднаних через шлюзи, а також ієрархічних мереж (тобто мереж, у яких один мережевий компонент містить повноцінну вкладену мережу, наприклад внутрішню шину backplane у модульному контролері). Приклади таких мережевих структур наведено на рисунках 11, 12, 13 і 14.

image-20260102181307942

Рисунок 11 – Проста мережа з безпосереднім з’єднанням

На рисунку 11 подано найпростіший варіант мережі, у якому два фізичні пристрої з’єднані безпосередньо, утворюючи логічне з’єднання між відповідними логічними пристроями. Такий варіант можна розглядати як мінімальну мережу, яка має підлягати поданню.

image-20260102181352332

Рисунок 12 – Мережа з активною інфраструктурою

На рисунку 12 подано мережу, що містить активні інфраструктурні пристрої, як це зазвичай має місце в Ethernet-орієнтованих мережах, де для переспрямування комунікації використовуються комутатори, концентратори та маршрутизатори.

image-20260102181419575

Рисунок 13 – Мережі, з’єднані через шлюзи

На рисунку 13 подано мережу, у якій логічне з’єднання охоплює дві різні мережі з використанням прикладного шлюзу для відображення логічних з’єднань. Показано, що всередині цього шлюзу елементи даних двох відповідних з’єднань відображаються один на одного.

image-20260102181454598

Рисунок 14 – Ієрархічно структуровані мережі

На рисунку 14 подано ієрархічну мережеву структуру, як це зазвичай має місце у випадку системи зв’язку, що містить фізичний пристрій із магістральною (backbone) мережею, яка з’єднує різні внутрішні компоненти фізичного пристрою. Така ситуація виникає, коли в мережі використовуються модульні польові шинні з’єднувачі.

Окрім можливого застосування різних топологій і структур мережевої взаємодії в промислових системах зв’язку, зазвичай до системи зв’язку підключаються різні прикладні застосування, наприклад керування та конфігурування або програмування системи. Мережі, що охоплюють кілька прикладних застосувань, також повинні підлягати моделюванню.

image-20260102181531335

Рисунок 15 – Мережа, що охоплює кілька прикладних застосувань

3.2.4 Розглянутий комунікаційний вміст

У системах зв’язку між частинами прикладних застосувань керування передаються комунікаційні датаграми (відомі як Protocol Data Units, PDU). Отже, вони належать до логічного з’єднання.

Кожна PDU містить керувальну інформацію (сигнали датчиків і виконавчих механізмів, стани, аварійні повідомлення тощо), яка в AutomationML моделюється на основі інтерфейсів типу PLCopenXMLInterface (див. AutomationML Whitepaper Part 4 – Logic Description).

Таким чином, кожне логічне з’єднання має містити об’єкти PDU, що обмінюються через це з’єднання. Кожен з об’єктів PDU пов’язується з PLCopenXMLInterface або SignalInterface, які моделюють передану інформацію.

Ця структура подана на рисунку 16.

image-20260102181613514

Рисунок 16 – Загальна стратегія моделювання PDU

3.3 Похідні вимоги до моделювання

На основі спостережень, наведених у цьому розділі, моделюється така загальна інформація:

  1. Інформація логічного рівня
    • a. Логічні пристрої, що представляють частини прикладних застосувань, разом з їх описовими властивостями
    • b. Кінцеві точки логічних з’єднань, приєднані до логічних пристроїв і такі, що представляють інтерфейс прикладної частини, разом з їх описовими властивостями
    • c. Логічні з’єднання, що представляють обмін інформацією між частинами прикладних застосувань, разом з їх описовими властивостями
    • d. Одиниці процесних даних, що моделюють передавані пакети даних
  2. Інформація фізичного рівня
    • a. Фізичні пристрої, що представляють фізично взаємодіючі сутності, разом з їх властивостями
    • b. Кінцеві точки фізичних з’єднань, приєднані до фізичних пристроїв і такі, що представляють фізичні інтерфейси пристроїв (роз’єми), разом з їх описовими властивостями
    • c. Фізичні з’єднання, що представляють фізичну проводку або використовувані бездротові канали, разом з їх описовими властивостями
  3. Відношення між логічним і фізичним рівнями
    • a. Відображення кінцевих точок для представлення реалізації логічних з’єднань за допомогою фізичних з’єднань
    • b. Відношення між передаваними змінними та застосованою комунікаційною технологією або протоколом, зокрема шляхом відображення змінних на структури комунікаційних пакетів
  4. Мережеві системи
    • a. Однозначне віднесення пристроїв і з’єднань до мереж
    • b. Однозначна ієрархічна структуризація мереж
    • c. Залежності між мережами
    • d. Залежності між пристроями, зокрема властивості резервування
    • e. Залежності між з’єднаннями, зокрема властивості резервування

3.4 Можливі подальші розвитку

Моделювання систем зв’язку за допомогою AutomationML передусім орієнтоване на наявні прикладні застосування керування, а також на наявні комунікаційні технології. Проте з огляду на ініціативу Industry 4.0 у Німеччині можливі додаткові прикладні сценарії, навіть якщо вони детально не описані в цьому white paper.

Industry 4.0 передбачає проєктування структур взаємодії системних сутностей на вимогу. Зокрема, з’являтимуться виробничі компоненти, реалізовані у вигляді кіберфізичних виробничих систем (CPPS), які взаємодіють між собою, з сутностями керування продуктами та з хмарними сервісами. Такі взаємодії на вимогу потребують відповідного подання сервісів, що надаються CPPS і хмарними сервісами, включно з їх технічними шляхами доступу та семантикою. Такі описи можуть базуватися на описі логічних і фізичних пристроїв, наведеному вище, які можуть автоматично використовуватися для встановлення взаємодії.

Крім того, у контексті Industry 4.0 моделювання повних систем зв’язку може використовуватися для журналювання застосованих з’єднань і збереження таких журналів з метою документування керування виробничими процесами.

У подальшому викладі можливостей моделювання систем зв’язку ці перспективні варіанти застосування загалом враховуються.

4 UML-модель

Далі наведено детальніший опис об’єктів і властивостей, пов’язаних із системами зв’язку, а також описової інформації щодо них, яка моделюється за допомогою AutomationML.

4.1 Огляд

UML-модель використовує діаграми класів, що показують статичні зв’язки між сутностями. Сутності тут завжди описуються як типи. Реальна реалізація цієї моделі залежить від уподобань інструмента. Наприклад, агрегація в цьому документі демонструє асоціацію або відношення типу «має» (“has a”) між інстанціями класів, і агрегація є більш специфічною, ніж асоціація [1].

Найважливішими в UML-діаграмах класів є визначені кратності. Якщо кратність не визначена, тоді ми не можемо визначити її однозначно.

На рисунку 17 пояснено ключові точки змодельованої комунікаційної структури однієї комунікаційної мережі. Фізичний пристрій є центральним об’єктом подальших описів. Зокрема, змодельовану структуру поділено на логічне та фізичне топологічні подання.

image-20260102181957256

Рисунок 17 – Структура комунікації

Відношення комунікаційної структури до самої себе (рефлексивна асоціація) дозволяє подання вкладених комунікаційних мереж або подання кількох взаємопов’язаних мережевих сегментів.

4.2 Логічна топологія

Логічна топологія описує логічне подання комунікаційних партнерів. Вона представляє комунікаційні відношення з точки зору прикладних програм. На рисунку 18 показано три задіяні (абстрактні) елементи та їх взаємозв’язки:

  • logicalTopology
  • logicalConnection
  • logicalEndPoint

image-20260102182140945

Рисунок 18 – Подання логічної топології

4.2.1 Елемент logicalTopology

Клас logicalTopology є точкою входу для моделювання логічної топології мережі автоматизації. Він агрегує всі комунікаційні відношення між логічними кінцевими точками, пов’язаними з пристроями автоматизації.

Реальним похідним варіантом logicalTopology може бути подання логічних мереж у межах установки.

4.2.2 Елемент logicalConnection

Сутність logicalConnection описує комунікаційне відношення між двома логічними кінцевими точками.

Властивість logicalConnectionId є GUID у межах установки та ідентифікує logicalConnection.

Властивість logicalEndPointIdRefs є масивом, що містить усі GUID логічних кінцевих точок (logicalEndPoint), пов’язаних із даним logicalConnection. Таким чином можуть бути змодельовані відношення типу m:n у межах комунікаційного зв’язку.

Реальним похідним варіантом logicalConnection може бути з’єднання в межах відношення типу peer-to-peer.

4.2.3 Елемент logicalEndPoint

Сутність logicalEndPoint представляє комунікаційного партнера в такому відношенні.

Властивість logicalEndPointId є GUID у межах системи автоматизації та ідентифікує logicalEndPoint.

Властивість logicalEndPointRole має тип даних string і може використовуватися для задання логічної ролі logicalEndPointId у комунікаційному відношенні. Можливими значеннями можуть бути пари типу source – destination, source – sink, publisher – subscriber або master – slave тощо.

Похідними прикладами такої кінцевої точки комунікації можуть бути IP-порт або peer.

4.3 Фізична топологія

Фізична топологія описує фізичне подання комунікаційних партнерів. Вона представляє комунікаційні відношення з точки зору проводки або налаштувань каналів. На рисунку 19 показано три задіяні (абстрактні) елементи та їх взаємозв’язки:

  • physicalTopology
  • physicalConnection
  • physicalEndPoint

image-20260102182331406

Рисунок 19 – Подання фізичної топології

4.3.1 Елемент physicalTopology

Клас physicalTopology є точкою входу для моделювання фізичної топології мережі автоматизації. Він агрегує всі комунікаційні відношення між фізичними кінцевими точками, пов’язаними з пристроями автоматизації.

Реальним похідним варіантом physicalTopology може бути подання фізичних мереж у межах установки.

4.3.2 Елемент physicalConnection

Сутність physicalConnection описує комунікаційне відношення між двома фізичними кінцевими точками.

Властивість physicalConnectionId є GUID у межах установки та ідентифікує physicalConnection.

Властивість physicalEndPointIdRefs є масивом, що містить усі GUID фізичних кінцевих точок (physicalEndPoint), пов’язаних із даним physicalConnection. Таким чином можуть бути змодельовані з’єднання типу m:n у комунікаційній мережі.

Реальним похідним варіантом physicalConnection може бути кабель, що з’єднує роз’єми у відношенні типу peer-to-peer.

4.3.3 Елемент physicalEndPoint

Сутність physicalEndPoint представляє реальну кінцеву точку зв’язку в такому відношенні.

Властивість physicalEndPointId є GUID у межах системи автоматизації та ідентифікує physicalEndPoint.

Властивість logicalEndPointIdRef є GUID логічної кінцевої точки (logicalEndPoint), пов’язаної з даним physicalEndPoint.

Похідним прикладом такої кінцевої точки комунікації може бути Ethernet-порт.

4.4 Пристрій

Модель пристрою є найскладнішою в UML-моделі. На рисунку 20 показано її першу частину, а на рисунку 21 – другу.

4.4.1 Елемент physicalDevice

Центральним компонентом є physicalDevice. Атрибути дозволяють однозначно ідентифікувати його інстанції та підінстанції. Крім того, існує агрегаційне відношення до самого себе. За допомогою цього відношення можуть моделюватися модульні пристрої. Агрегація елемента informationItem узагальнює всі важливі описи продукту, ідентифікатори, документацію тощо в межах центрального об’єкта, який також може використовуватися інстанціями logicalDevice. physicalDevice або його підмодулі агрегують logicalDevice. Крім того, фізичні кінцеві точки, наприклад порти, призначаються physicalDevice за допомогою physicalEndPointList. Той самий шаблон використовується для фізичних каналів. У випадку, якщо physicalDevice є PLC, він може містити кілька deviceResource.

image-20260102182409421

Рисунок 20 – Частина 1 моделі пристрою

Властивість physicalDeviceId є GUID у межах системи автоматизації та ідентифікує physicalDevice. Якщо це підмодуль у складі пристрою, властивість subDeviceNumber визначає специфічний для виробника порядок розташування підмодуля в пристрої.

Властивість IEC81346FunctionReference описує функціональний аспект physicalDevice відповідно до правил IEC 81346.

Властивість IEC81346LocationReference описує розташування physicalDevice в установці відповідно до правил IEC 81346.

Властивість IEC81346ProductReference описує інформацію про продукт physicalDevice відповідно до правил IEC 81346.

4.4.2 Елемент Information

Елемент Information є заповнювачем для будь-якого типу інформації, пов’язаної з типом пристрою. Він використовується для детального опису типових даних інстанції пристрою. Запропоновані властивості можуть розширюватися за потреби.

4.4.3 Елемент variable

Елемент variable представляє змінну, наприклад змінну програми PLC або іншого типу контролера. Тип даних тут явно не моделюється. Змінні перелічуються за допомогою variableList.

Властивість variableId є GUID у межах системи автоматизації та ідентифікує змінну.

4.4.4 Елемент physicalChannel

Елемент physicalChannel представляє точку підключення до сигналу, наприклад аналоговий або дискретний вхід чи вихід. Тип даних тут явно не моделюється. physicalChannel перелічується за допомогою physicalChannelList.

Властивість physicalChannelId є GUID у межах системи автоматизації та ідентифікує канал або сигнал.

4.4.5 Елемент logicalDevice

Елемент logicalDevice представляє нефізичні аспекти реального пристрою. Часто більш складні польові пристрої містять кілька logicalDevice з власною адресною інформацією та специфічними завданнями.

logicalDevice агрегує networkData, що використовується для задач конфігурування. Також логічні кінцеві точки агрегуються за допомогою logicalEndPointList. Окрім подання логічної топології, описаної в розділі 4.2, logicalEndPoint також агрегує одиниці протокольних даних, що обмінюються через логічне з’єднання.

Властивість deviceConfig описує інформацію, яка використовується під час запуску logicalDevice. Залежно від системи зв’язку, вона може обмінюватися під час виконання між різними комунікаційними партнерами.

Властивість deviceDescriptionReference є посиланням на зовнішній файл опису пристрою.

Властивість logicalDeviceId є GUID у межах системи автоматизації та ідентифікує logicalDevice.

Властивість protocol описує використовуваний комунікаційний протокол, наприклад PROFINET або PROFIBUS тощо.

Властивість usedPhysicalEndPointIdRef представляє список GUID, пов’язаних із physicalEndPoint. Це означає, що відповідні кінцеві точки використовуються даним logicalDevice.

4.4.6 Елемент pduList

Елемент pduList представляє допустимі Protocol Data Unit, що обмінюються через logicalEndPoint.

4.4.7 Елемент pdu

Елемент pdu представляє одну конкретну Protocol Data Unit, яка передається за допомогою logicalConnection. Він агрегує protocolData та payload. payload може бути спеціалізований як processDataItemList або parameterItemList.

4.4.8 Елемент protocolData

Елемент protocolData може використовуватися для опису протокольного накладного навантаження, яке зазвичай не моделюється за допомогою processDataItem або parameterItem. Для реальних комунікаційних протоколів можуть бути визначені спеціалізації цих елементів.

4.4.9 Елемент payload

Елемент payload представляє processDataItem та parameterItem як узагальнений абстрактний елемент. Необов’язкова властивість address може використовуватися з міркувань адресації або ідентифікації dataItem.

4.4.10 Елемент processDataItemList

Цей елемент є шаблоном для переліку всіх допустимих processDataItem.

4.4.11 Елемент parameterItemList

Цей елемент є шаблоном для переліку всіх допустимих parameterItem. Крім того, pdu цього типу має специфічну для комунікаційного протоколу адресу.

4.4.12 Елемент dataItem

Елемент dataItem представляє об’єкт даних, що передається через logicalConnection.

Властивість octetOffset визначає байтове зміщення об’єкта даних у корисному навантаженні PDU. Відлік починається з першого байта корисного навантаження з індексом 0 для першого байта, що передається або приймається.

Властивість bitOffset визначає бітове зміщення об’єкта даних у межах адресованого байта корисного навантаження PDU.

Властивості octetOffset і bitOffset можуть використовуватися альтернативно. Якщо використовуються обидві властивості, їх необхідно додати для обчислення бітової позиції.

Властивість numberOfBits визначає довжину об’єкта даних у бітах.

4.4.13 Елемент processDataItem

Елемент processDataItem представляє об’єкт процесних даних, що передається через logicalConnection. Такі об’єкти даних часто передаються за допомогою циклічних сервісних примітивів системи зв’язку.

image-20260102182607453

Рисунок 21 – Частина 2 моделі пристрою

Властивість processDataItemId є GUID у межах системи автоматизації та ідентифікує processDataItem.

Властивість variableIdRef є посиланням на processDataItem у образі процесних даних, пов’язаному зі змінною програми PLC або програми контролера. Це посилання встановлюється, якщо physicalDevice є PLC або контролером.

Властивість processDataItemIdRef є посиланням на processDataItem у образі процесних даних, пов’язаному зі змінною програми пристрою. Це посилання встановлюється, якщо physicalDevice не є PLC або не є контролером.

Властивість physicalChannelIdRef є посиланням processDataItem на physicalChannel пристрою.

4.4.14 Елемент processDataInput

Елемент processDataInput є спеціалізацією processDataItem і представляє потік процесних даних як вхідні дані від керованого процесу.

4.4.15 Елемент processDataOutput

Елемент processDataOutput є спеціалізацією processDataItem і представляє потік процесних даних як вихідні дані до керованого процесу.

4.4.16 Елемент parameterItem

Елемент parameterItem представляє параметричний об’єкт, що передається через logicalConnection. Такі об’єкти даних часто передаються за допомогою ациклічних сервісних примітивів системи зв’язку.

Властивість parameterItemId є GUID у межах системи автоматизації та ідентифікує parameterItem.

Властивість variableItemIdRef є посиланням на змінну програми PLC. Це посилання встановлюється, якщо physicalDevice є PLC або контролером.

Властивість physicalChannelIdRef є посиланням parameterItem на physicalChannel пристрою.

5 Подання в AutomationML

5.1 Огляд відображення

Метод моделювання систем зв’язку в AutomationML базується на використанні спеціалізованих класів Ролей та класів Інтерфейсів , а також на спеціальному прикладному процесі. Цей метод враховує розрізнення між прикладними мережами та фізичними мережами, а також їх взаємозв’язок, як це описано в розділах 3 і 4.

5.1.1 Загальні правила відображення

Для подання різних сутностей, наведених у розділах 3 і 4, застосовуються такі правила відображення. При цьому розрізняється, яким чином представлено семантику об’єкта та як моделюється пов’язана з ним сутність.

Таблиця 2 – Правила відображення

Information entity of UML model Semantik modelling Entity modelling
logicalTopology RoleClass LogicalNetwork InternalElement
logicalConnection RoleClass LogicalConnection InternalElement
logicalEndPoint InterfaceClass LogicalEndPoint Interface
physicalTopology RoleClass PhysicalNetwork InternalElement
physicalConnection RoleClass PhysicalConnection InternalElement
physicalEndPoint InterfaceClass PhysicalEndPoint Interface
physicalDevice RoleClass PhysicalDevice InternalElement
variable InterfaceClass VariableInterface Interface
physicalChannel InterfaceClass SignalInterface Interface
logicalDevice RoleClass LogicalDevice InternalElement
pduList Implicitly modelled by hosting InternalElement  
pdu RoleClass CommunicationPackage InternalElement
protocolData Attribute or InterfaceClass DatagrammObject Attribute or Interface
payload InterfaceClass DatagrammObject Interface
processDataItemList Implicitly modelled by hosting InternalElement  
parameterItemList Implicitly modelled by hosting InternalElement  
DataItem InterfaceClass DatagrammObject Interface
processDataItem InterfaceClass DatagrammObject Interface
parameterItem InterfaceClass DatagrammObject Interface

5.1.2 Основи

Основою методу моделювання є визначення бібліотеки класів ролей AutomationML та бібліотеки класів інтерфейсів AutomationML для моделювання систем зв’язку, а також похідне визначення відповідних класів ролей і класів інтерфейсів для спеціальних прикладних випадків на їх основі відповідно до правил застосування класів ролей і класів інтерфейсів, визначених у частині 1 специфікації AutomationML [4].

Бібліотека класів ролей AutomationML для систем зв’язку міститиме ролі, призначені для ідентифікації внутрішніх елементів як фізичних пристроїв, фізичних з’єднань і фізичних мереж, а також внутрішніх елементів як логічних пристроїв, логічних з’єднань і логічних мереж.

Бібліотека класів інтерфейсів AutomationML міститиме класи інтерфейсів для фізичних кінцевих точок і логічних кінцевих точок.

Обидві бібліотеки — бібліотека класів ролей AutomationML і бібліотека класів інтерфейсів AutomationML — подано на рисунку 22.

image-20260102182948074

Рисунок 22 – Бібліотека класів ролей систем зв’язку та бібліотека класів інтерфейсів систем зв’язку

На основі цих базових ролей і класів інтерфейсів можуть бути створені спеціалізовані класи, що ідентифікують пристрої та з’єднання, пов’язані зі спеціальними прикладними застосуваннями та комунікаційними технологіями. Таким чином будуть розроблятися бібліотеки класів ролей і бібліотеки класів інтерфейсів спеціального призначення. Приклад наведено на рисунку 23.

image-20260102183014010

Рисунок 23 – Похідні бібліотеки класів ролей і бібліотеки класів інтерфейсів для спеціального прикладу

5.1.3 Прикладний процес

Визначені бібліотеки класів ролей і класів інтерфейсів, пов’язані з прикладним випадком, далі застосовуються для визначення типово використовуваних фізичних пристроїв і з’єднань, а також логічних пристроїв і з’єднань шляхом визначення відповідних <SystemUnitClass> у пов’язаних <SystemUnitClassLib>. З метою однозначної ідентифікації семантики різних визначених класів системних одиниць використовуються та на них посилаються визначені класи ролей. У прикладному сценарії визначено чотири бібліотеки класів системних одиниць: для фізичних пристроїв, логічних пристроїв, фізичних з’єднань і логічних з’єднань (див. рисунок 24).

Кожен фізичний пристрій оснащується такою кількістю об’єктів фізичних кінцевих точок, яка відповідає кількості фізичних портів, що доступні в пристрої; вони інтегруються в Endpointlist у вигляді <InternalElement>. Кожен логічний пристрій оснащується такою кількістю об’єктів логічних кінцевих точок, яка відповідає кількості логічних точок доступу прикладних застосувань. Вони також інтегруються в Endpointlist <InternalElement>.

Кожен об’єкт фізичного з’єднання оснащується такою кількістю об’єктів фізичних кінцевих точок, яку з’єднання може поєднувати на фізичних пристроях. Зазвичай у випадку фізичної проводки це два об’єкти кінцевих точок. Кожен об’єкт логічного з’єднання оснащується такою кількістю об’єктів логічних кінцевих точок, яку з’єднання може поєднувати на логічних пристроях. У випадку комунікації типу master–slave це два об’єкти кінцевих точок, у випадку мультикаст-комунікації їх може бути більше двох.

Для подання специфічних властивостей різних класів системних одиниць слід застосовувати відповідні атрибути.

На основі розроблених бібліотек класів системних одиниць тепер може бути змодельована потрібна система зв’язку. Для цього всі необхідні фізичні та логічні пристрої інстанціюються як <InternalElement> у відповідній <InstanceHierarchy>. Особливо важливо, щоб ієрархічна структура змодельованої системи була відображена та збережена. Це є критично важливим для інтеграції логічних пристроїв у фізичні пристрої, як це показано на рисунку 25 для логічного пристрою IODevice1 у складі фізичного пристрою AXLBKPN.

Після визначення всіх пристроїв необхідно заповнити відповідні атрибути пристроїв і задати їх значення.

image-20260102183548383image-20260102183852398

Рисунок 24 – Приклади SystemUnitClassLib для моделювання систем зв’язку

Після завершення опису пристроїв вони можуть бути з’єднані за допомогою з’єднань. Для цього в <InstanceHierarchy> мережі інстанціюються два <InternalElement>, що містять ролі <PhysicalNetwork> та <LogicalNetwork>. Вони виконують роль контейнерів для всіх об’єктів фізичних і логічних з’єднань.

У межах внутрішнього елемента з роллю <PhysicalNetwork> для кожного фізичного з’єднання інстанціюється один <InternalElement> з роллю фізичного з’єднання з відповідної бібліотеки класів системних одиниць. Він доповнюється відповідними атрибутами та їх значеннями. Аналогічно, у межах внутрішнього елемента з роллю <LogicalNetwork> для кожного логічного з’єднання інстанціюється один <InternalElement> з роллю логічного з’єднання з відповідної бібліотеки класів системних одиниць. Він також доповнюється відповідними атрибутами та їх значеннями.

Після інстанціювання всіх необхідних пристроїв і з’єднань вони з’єднуються із застосуванням <InternalLink>. Для цього для кожного логічного пристрою та кожного логічного з’єднання, які взаємопов’язані, відповідні логічні кінцеві точки пов’язуються між собою за допомогою об’єкта internal link. Аналогічно, для кожного фізичного пристрою та кожного фізичного з’єднання, які взаємопов’язані, відповідні фізичні кінцеві точки пов’язуються між собою за допомогою об’єкта internal link. Для відображення логічних кінцевих точок на фізичні кінцеві точки, що реалізують відповідні з’єднання, також використовуються об’єкти internal link, які з’єднують фізичні кінцеві точки з логічними кінцевими точками.

Для прикладу отриману структуру наведено на рисунку 25.

image-20260102234428566image-20260102234452371

Рисунок 25 – Приклад фінальної мережевої моделі

Слід зауважити, що залежно від прикладного випадку окремі етапи процесу моделювання, описані вище, можуть бути пропущені. Наприклад, у разі моделювання лише фізичних мереж визначення класів ролей логічної мережі, класів інтерфейсів і класів системних одиниць може не виконуватися. Крім того, можливе послідовне моделювання системи, коли спочатку створюється або фізична, або логічна мережа, а інша додається пізніше.

5.2 Базова бібліотека класів ролей систем зв’язку

5.2.1 Загальні положення

У цьому підрозділі визначено базову бібліотеку основних стандартних класів ролей, необхідних для моделювання базових концепцій систем зв’язку (рисунки 26–28). Усі ролі є технологічно незалежними, але слугують основою для бібліотек, залежних від конкретних технологій. Детальний опис кожного класу ролей наведено в пунктах 5.2.2–5.2.9.

image-20260102183921545

Рисунок 26 – Базова бібліотека класів ролей систем зв’язку

image-20260102183947463

Рисунок 27 – CommunicationRoleClassLib

image-20260102184024111

Рисунок 28 – XML-текст бібліотеки класів ролей систем зв’язку

5.2.2 Клас ролі PhysicalDevice

Таблиця 3 – Клас ролі PhysicalDevice

Поле Зміст
Назва класу PhysicalDevice
Опис Клас ролі «PhysicalDevice» є типом ролі для об’єктів, що представляють фізичні пристрої, які є частиною системи зв’язку. Усі об’єкти, що описують фізичні пристрої в системі зв’язку, повинні прямо або опосередковано посилатися на цю роль. Прикладами фізичних пристроїв є плати IO, PLC або з’єднувач Profibus.
Батьківський клас AutomationMLBaseRoleClassLib/AutomationMLBaseRole/Resource
Атрибути Немає

5.2.3 Клас ролі PhysicalEndpointlist

Таблиця 4 – Клас ролі PhysicalEndpointlist

Поле Зміст
Назва класу PhysicalEndpointlist
Опис Клас ролі «PhysicalEndpointlist» моделює ієрархічний елемент, що збирає фізичні інтерфейси фізичного пристрою. Оскільки фізичний пристрій може містити один або кілька фізичних інтерфейсів зв’язку (наприклад, фізичні роз’єми), список фізичних портів повинен бути дочірнім елементом фізичного пристрою, а всі фізичні інтерфейси зв’язку повинні бути дочірніми елементами об’єкта списку портів. Це дозволяє моделювати фізичні пристрої з кількома комунікаційними інтерфейсами, наприклад роз’ємами Profibus і Profinet.
Батьківський клас AutomationMLBaseRoleClassLib/AutomationMLBaseRole
Атрибути Немає

5.2.4 Клас ролі PhysicalConnection

Таблиця 5 – Клас ролі PhysicalConnection

Поле Зміст
Назва класу PhysicalConnection
Опис Клас ролі «PhysicalConnection» є абстрактним типом ролі, що описує фізичне з’єднання між фізичними інтерфейсами фізичних пристроїв, наприклад кабель або бездротовий канал зв’язку.
Батьківський клас AutomationMLBaseRoleClassLib/AutomationMLBaseRole/Resource
Атрибути Немає

5.2.5 Клас ролі PhysicalNetwork

Таблиця 6 – Клас ролі PhysicalNetwork

Поле Зміст
Назва класу PhysicalNetwork
Опис Клас ролі «PhysicalNetwork» є типом ролі, що описує мережу фізичних з’єднань у системі зв’язку, наприклад перелік кабелів та їх інтерфейсів.
Батьківський клас AutomationMLBaseRoleClassLib/AutomationMLBaseRole/Resource
Атрибути Немає

5.2.6 Клас ролі LogicalDevice

Таблиця 7 – Клас ролі LogicalDevice

Поле Зміст
Назва класу LogicalDevice
Опис Клас ролі «LogicalDevice» є типом ролі для об’єктів, що представляють логічні пристрої. Один фізичний пристрій може містити кілька логічних пристроїв, які підключені до наявних фізичних інтерфейсів фізичного пристрою.
Батьківський клас AutomationMLBaseRoleClassLib/AutomationMLBaseRole/Resource
Атрибути Немає

5.2.7 Клас ролі LogicalEndpointlist

Таблиця 8 – Клас ролі LogicalEndpointlist

Поле Зміст
Назва класу LogicalEndpointlist
Опис Клас ролі «LogicalEndpointlist» моделює ієрархічний елемент, що збирає логічні інтерфейси логічного пристрою. Оскільки логічний пристрій може містити один або кілька логічних інтерфейсів зв’язку, список логічних портів повинен бути дочірнім елементом логічного пристрою, а всі логічні інтерфейси зв’язку повинні бути дочірніми елементами об’єкта списку портів. Це дозволяє моделювати логічні пристрої з кількома комунікаційними інтерфейсами.
Батьківський клас AutomationMLBaseRoleClassLib/AutomationMLBaseRole
Атрибути Немає

5.2.8 Клас ролі LogicalConnection

Таблиця 9 – Клас ролі LogicalConnection

Поле Зміст
Назва класу LogicalConnection
Опис Клас ролі «LogicalConnection» є абстрактним типом ролі, що описує логічне з’єднання між логічними інтерфейсами логічних пристроїв.
Батьківський клас AutomationMLBaseRoleClassLib/AutomationMLBaseRole/Resource
Атрибути Немає

5.2.9 Клас ролі LogicalNetwork

Таблиця 10 – Клас ролі LogicalNetwork

Поле Зміст
Назва класу LogicalNetwork
Опис Клас ролі «LogicalNetwork» є типом ролі, що описує мережу логічних з’єднань у системі зв’язку.
Батьківський клас AutomationMLBaseRoleClassLib/AutomationMLBaseRole/Resource
Атрибути Немає

5.3 Базова бібліотека класів інтерфейсів систем зв’язку

5.3.1 Загальні положення

У цьому підрозділі визначено базову бібліотеку основних стандартних класів інтерфейсів, необхідних для моделювання базових концепцій систем зв’язку (рисунки 29–31). Усі інтерфейси є технологічно незалежними, але слугують основою для бібліотек, залежних від конкретних технологій. Детальний опис кожного класу інтерфейсів наведено в пунктах 5.3.2 і 5.3.3.

image-20260102184639018

Рисунок 29 – Базова бібліотека класів інтерфейсів систем зв’язку

image-20260102184703183

Рисунок 30 – CommunicationInterfaceClassLib

<InterfaceClassLib Name="CommunicationInterfaceClassLib">
<Version>1.0</Version>
<InterfaceClass Name="PhysicalEndPoint"
RefBaseClassPath="AutomationMLInterfaceClassLib/AutomationMLBaseInterface/Communication"/>
<InterfaceClass Name="LogicalEndPoint"
RefBaseClassPath="AutomationMLInterfaceClassLib/AutomationMLBaseInterface/Communication"/>
</InterfaceClassLib>

Рисунок 31 – XML-текст бібліотеки класів інтерфейсів систем зв’язку

5.3.2 Клас інтерфейсу PhysicalEndPoint

Таблиця 11 – Клас інтерфейсу PhysicalEndPoint

Поле Зміст
Назва класу PhysicalEndPoint
Опис Клас інтерфейсу «PhysicalEndPoint» є типом інтерфейсу, що використовується для моделювання фізичних кінцевих точок фізичного об’єкта, наприклад фізичних роз’ємів. Інстанції цього класу повинні бути піделементами Endpointlist фізичних пристроїв (physicalDevice).
Батьківський клас AutomationMLInterfaceClassLib/AutomationMLBaseInterface/Communication
Атрибути Немає

5.3.3 Клас інтерфейсу LogicalEndPoint

Таблиця 12 – Клас інтерфейсу LogicalEndPoint

Поле Зміст
Назва класу LogicalEndPoint
Опис Клас інтерфейсу «LogicalEndPoint» є типом інтерфейсу, що використовується для моделювання логічних кінцевих точок. Інстанції цього класу повинні бути піделементами Endpointlist логічних пристроїв (logicalDevice).
Батьківський клас AutomationMLInterfaceClassLib/AutomationMLBaseInterface/Communication
Атрибути Немає

5.4 Кроки моделювання технологічно-специфічних бібліотек

5.4.1 Загальні положення

Описані базові класи ролей і класи інтерфейсів є незалежними від конкретних технологій. Для моделювання систем зв’язку на основі конкретних технологій, таких як Profinet, EthernetIP, Interbus або Sercos, необхідно створювати відповідні технологічно-специфічні класи. Цей розділ присвячено визначенню технологічно-специфічних бібліотек у три кроки. Такий покроковий підхід призначений для поступового розвитку моделі системи зв’язку. Логічні та фізичні мережі не обов’язково розробляти одночасно. Розроблення відповідних класів пояснюється на прикладі абстрактної технології CommunicationTechnologyXY та прикладного застосування ApplicationXY. Бібліотеки для конкретних технологій виходять за межі цього white paper.

5.4.2 Крок 1: Розроблення технологічно-специфічних класів ролей

На першому кроці має бути створена технологічно-специфічна бібліотека класів ролей, у якій кожен спеціалізований клас ролі наслідується від відповідного базового класу. У наведеному прикладі результуюча бібліотека має назву CommunicationExampleRoleClassLib (див. рисунок 32).

image-20260102184918724

Рисунок 32 – Наслідування технологічно-специфічної бібліотеки класів ролей від базової бібліотеки класів ролей

На практиці для кожної конкретної комунікаційної технології, такої як Profinet, EthernetIP, Interbus або Sercos, має бути розроблена окрема бібліотека на основі ролей, пов’язаних із фізичною мережею. Крім того, для кожного конкретного прикладного застосування, такого як сервіс конфігурування пристроїв, керування приводами, керування лінійною станцією тощо, може бути створена окрема бібліотека на основі ролей, пов’язаних із логічною мережею.

Найменування класів ролей і їхніх параметрів повинно виконуватися відповідно до вимог відповідних технологічних стандартів.

5.4.3 Крок 2: Розроблення технологічно-специфічних класів інтерфейсів

На другому кроці має бути створена технологічно-специфічна бібліотека класів інтерфейсів, у якій кожен спеціалізований клас інтерфейсу наслідується від відповідного базового класу. Оскільки більшість комунікацій базується на роз’ємах і гніздах, у цьому прикладі клас PhysicalEndPoint приводить до двох класів. У наведеному прикладі результуюча бібліотека має назву CommunicationExampleInterfaceClassLib.

image-20260102184958925

Рисунок 33 – Наслідування технологічно-специфічної бібліотеки класів інтерфейсів від базової бібліотеки класів інтерфейсів

Найменування класів інтерфейсів і їхніх параметрів повинно виконуватися відповідно до вимог відповідних технологічних стандартів.

5.4.4 Крок 3: Розроблення бібліотек класів системних одиниць

На основі технологічно-специфічних бібліотек класів ролей і класів інтерфейсів усі необхідні фізичні пристрої та фізичні з’єднання мають бути змодельовані як <SystemUnitClass> у відповідній <SystemUnitClassLib>, які посилаються на відповідні класи ролей. Їхні інтерфейси посилаються на відповідні класи інтерфейсів.

У наведеному прикладі змодельовано три фізичні пристрої з одним фізичним інтерфейсом кожен, комутатор із шістьма інтерфейсами та три логічні пристрої. Крім того, змодельовано класи з’єднань. Отримані бібліотеки подано на рисунку 34.

Найменування класів системних одиниць і їхніх параметрів повинно виконуватися відповідно до вимог відповідних технологічних стандартів.

Моделювання специфічних атрибутів окремих фізичних або логічних пристроїв і з’єднань, а також їхніх інтерфейсів, здійснюється за допомогою атрибутів CAEX, які приєднуються до відповідних <InternalElement>, <SystemUnitClass> , або <InterfaceClass>.

image-20260102185026566

Рисунок 34 – Технологічно-специфічні

5.4.5 Крок 4: Моделювання мережі

Після моделювання технологічно-специфічних класів на кроці 4 виконується моделювання реальних логічних і фізичних пристроїв. Для цього всі необхідні фізичні та логічні пристрої мають бути інстанційовані як нові <InternalElement> у <InstanceHierarchy> з дотриманням потрібної ієрархічної структури. Усі релевантні атрибути отримують відповідні значення для опису індивідуальних властивостей пристроїв.

5.4.6 Крок 5: Моделювання з’єднань

Останній крок 5 призначений для взаємного з’єднання пристроїв. Фізична та логічна мережі мають бути змодельовані кожна як окремий <InternalElement> у <Instancehierarchy> з посиланням відповідно на клас ролі <PhysicalNetwork> або <LogicalNetwork> відповідно. Вони слугують контейнерами для фізичних або логічних з’єднань, які створюються шляхом інстанціювання відповідних <SystemUnit-Class> та задання їх індивідуальних параметрів. Зв’язки між пристроями та з’єднаннями зрештою моделюються як CAEX <InternalLink>, що з’єднують відповідні інтерфейси. На рисунку 35 наведено приклад комунікаційної мережі.

image-20260102185052947 image-20260102185102354

Рисунок 35 – Технологічно-специфічна комунікаційна мережа

5.5 Моделювання PDU

Відповідно до розділів 3.2.4 і 4.4 логічні пристрої обмінюються комунікаційними пакетами даних (PDU) через свої логічні інтерфейси.

У цьому підрозділі визначено розширення бібліотек систем зв’язку за рахунок основних стандартних класів ролей і класів інтерфейсів, а також наведено необхідні кроки моделювання PDU в межах моделі системи зв’язку, потрібні для подання комунікаційних пакетів даних.

5.5.1 Клас ролі CommunicationPackage

Базова бібліотека класів ролей систем зв’язку розширюється додатковим класом ролі CommunicationPackage, як описано в таблиці 13 та показано на рисунках 36–38.

image-20260102185132352

Рисунок 36 – Розширена бібліотека класів ролей систем зв’язку

image-20260102185205190

Рисунок 37 – Розширена CommunicationRoleClassLib

image-20260102185229867

Рисунок 38 – XML-текст розширеної бібліотеки класів ролей систем зв’язку

Таблиця 13 – Клас ролі CommunicationPackage

Поле Зміст
Назва класу CommunicationPackage
Опис Клас ролі «CommunicationPackage» є типом ролі для об’єктів, що представляють комунікаційні пакети даних (Protocol Data Units, PDU), які передаються між логічними кінцевими точками в межах логічного з’єднання.
Батьківський клас AutomationMLBaseRoleClassLib/AutomationMLBaseRole
Атрибути Немає

5.5.2 Клас інтерфейсу DatagrammObject

Базова бібліотека класів інтерфейсів систем зв’язку розширюється додатковим класом інтерфейсу DatagrammObject, як описано в таблиці 14 та подано на рисунках 39–41.

image-20260102185437967

Рисунок 39 – Розширена бібліотека класів інтерфейсів систем зв’язку

image-20260102185521113

Рисунок 40 – Розширена CommunicationInterfaceClassLib

image-20260102185546086

Рисунок 41 – XML-текст розширеної бібліотеки класів інтерфейсів систем зв’язку

Таблиця 14 – Клас інтерфейсу DatagrammObject

Поле Зміст
Назва класу DatagrammObject
Опис Клас інтерфейсу «DatagrammObject» є типом інтерфейсу, що використовується для моделювання частин комунікаційного пакета, який передається через логічне з’єднання між логічними пристроями. Він представляє узгоджений набір інформації, що обмінюється, і відповідає інформаційному набору, представленому PLCopenXMLInterface, як визначено в частині 4 специфікації AutomationML.
Батьківський клас AutomationMLInterfaceClassLib/AutomationMLBaseInterface/Communication
Атрибути Немає

5.5.3 Кроки моделювання технологічно-специфічних бібліотек

5.5.3.1 Загальні положення

Як описано в розділі 5.4, розширені класи ролей і класи інтерфейсів залишаються незалежними від конкретних технологій. Для моделювання систем зв’язку на основі конкретних технологій, таких як Profinet, EthernetIP, Interbus або Sercos, необхідно створювати відповідні технологічно-специфічні класи. Цей підрозділ присвячений розширенню визначення технологічно-специфічних бібліотек, наведеного в розділі 5.4, з метою моделювання PDU.

Розроблення відповідних класів пояснюється на прикладі абстрактної технології з назвою CommunicationTechnologyXY та абстрактного прикладного застосування ApplicationXY. Бібліотеки для конкретних технологій виходять за межі цього white paper.

5.5.3.2 Крок 1: Розроблення технологічно-специфічних класів ролей

Перший крок, описаний у розділі 5.4.2, розширюється для моделювання PDU шляхом наслідування додаткового технологічно-залежного класу ролі для CommunicationPackage, як показано на рисунку 42. При цьому клас ролі ApplicationXYCommunicationPackageRoleClass наслідується від класу ролі CommunicationPackage.

image-20260102185722988

Рисунок 42 – Наслідування технологічно-специфічної бібліотеки класів ролей від розширеної бібліотеки класів ролей

5.5.3.3 Крок 2: Розроблення технологічно-специфічних класів інтерфейсів

Другий крок, наведений у розділі 5.4.3, розширюється для моделювання PDU шляхом наслідування додаткового технологічно-залежного класу інтерфейсу для об’єкта даних, що передається разом із комунікаційним пакетом, як показано на рисунку 49. При цьому клас інтерфейсу ApplicationXYDatagrammObject наслідується від класу інтерфейсу DatagrammObject.

image-20260102185806491

Рисунок 43 – Наслідування технологічно-специфічної бібліотеки класів інтерфейсів від розширеної бібліотеки класів інтерфейсів

5.5.3.4 Крок 3: Розроблення бібліотек класів системних одиниць

Третій крок, наведений у розділі 5.4.4, розширюється для моделювання PDU шляхом визначення додаткового технологічно-залежного класу системної одиниці для комунікаційного пакета, як показано на рисунку 44. При цьому визначається клас системної одиниці ApplicationXYDataPackage.

image-20260102185825836

Рисунок 44 – Технологічно-специфічні розширені

5.5.3.5 Кроки 4 і 5 – Моделювання комунікаційної мережі

Кроки 4 і 5 моделювання системи зв’язку залишаються без змін.

5.5.3.6 Крок 6: Моделювання комунікаційних пакетів

Для моделювання комунікаційних пакетів додається додатковий крок 6. У межах цього кроку для кожного комунікаційного пакета, що передається через логічне з’єднання, у відповідному з роллю ApplicationXYLogicalConnectionRoleClass інстанціюється , похідний від класу системної одиниці ApplicationXYDataPackage. У межах цього для кожного інформаційного об’єкта, що передається і підлягає моделюванню, інстанціюється , похідний від класу інтерфейсу ApplicationXYDatagrammObject.

Для моделювання властивостей, пов’язаних із PDU, а також властивостей об’єктів датаграм використовуються атрибути, призначені відповідним та .

Інтерфейс типу ApplicationXYDatagrammObject з’єднується двома об’єктами з інтерфейсами типу PLCopenXMLInterface або SignalInterface, які представляють передану інформацію на стороні відправника та на стороні приймача.

Цю структуру подано на рисунку 45.

image-20260102185955315

Рисунок 45 – Технологічно-специфічна комунікаційна мережа з моделями комунікаційних пакетів

5.6 Посилання на атрибути

Як зазначено в розділах 5.4.4 та 5.5.3.6, атрибути, пов’язані з комунікаційними пристроями, інтерфейсами, з’єднаннями, PDU та об’єктами датаграм, моделюються за допомогою атрибутів CAEX. У наведеній нижче таблиці наведено приклади можливих атрибутів, пов’язаних із системами зв’язку, а також їх опис.

Таблиця 15 – Атрибути, пов’язані з комунікацією

Тип атрибута Назва Опис Тип даних, діапазон значень Обмеження використання Приклад
Attribute Address Параметр address задає будь-яку адресну інформацію (наприклад, IEC address, IP address, port number, OPCTag, MAC address) для сутності (наприклад, сигналу). String   10.7.8.12
Attribute AdressOffSet Атрибут address offset задає, на який біт у карті пам’яті I/O відображається I/O сигнал. Зсув першого I/O дорівнює 0. UINT Не для логічних і фізичних пристроїв 8.5
Attribute BitCount Атрибут bit count задає довжину елемента даних у бітах. Мінімальне значення 1 для булевого сигналу. Значення може бути виведене з IEC data type, якщо він доступний. UINT, > 0   8
Attribute BitOffset Атрибут задає, який біт певного байта в карті пам’яті I/O призначеної I/O одиниці відповідає I/O сигналу. Зсув першого біта в першому байті I/O дорівнює 0. Derived from AdressOffSet Не для логічних і фізичних пристроїв 5
Attribute BitOrder Атрибут bit order задає значущість першого біта (найбільш або найменш значущий). Допустимі значення: “MSBFirst”, “LSBFirst”. Enumeration: “MSBFirst”, “LSBFirst”   MSBFirst
Attribute OctetOffset Атрибут задає номер октета в карті пам’яті I/O призначеної I/O одиниці, до якого відображається I/O сигнал. Зсув першого I/O дорівнює 0. Октети рахуються від наймолодшого октета. Derived from AdressOffSet Не для логічних і фізичних пристроїв 8
Attribute Direction Атрибут direction задає напрямок сигналу: або з точки зору контролера (hard-wired I/Os), або з точки зору master device (fieldbus connections). Enumeration: “In”, “Out”, “InOut” Не для логічних і фізичних пристроїв IN
Attribute EncodingType Порядок байтів (byteorder) кодування даних у AML документі та всередині PDU під час виконання. Enumeration: BigEndian, LittleEndian   BigEndian
Attribute IECDataType Параметр IEC data type задає тип даних IEC 61131-3 для сигналу. Enumeration з IEC 61131-3: BOOL, BYTE, WORD, DWORD, LWORD, SINT, INT, DINT, LINT, USINT, UINT, UDINT, ULINT, REAL, LREAL, TIME, LTIME, DATE, LDATE   BOOL
Attribute InitialValue Параметр initial value задає значення I/O сигналу, яке використовується під час старту. Bytearray відповідно до IECDataType   0
Attribute LogicalUnit Атрибут logical unit задає інженерну одиницю пристрою, підключеного до аналогового входу або виходу (наприклад, “mm” для датчика відстані або “%” для клапана). String Лише для логічних кінцевих точок °C
Attribute MaxLogicalValue Атрибут задає логічне значення, що відповідатиме максимальному фізичному значенню. Логічні значення дають змогу працювати з I/O сигналами через логічні величини, а не фізичні. Застосовується лише для аналогових сигналів. String (2) Лише для логічних кінцевих точок 30
Attribute MaxPhysicalValue Атрибут задає фізичне значення, що відповідатиме максимальному бітовому значенню. Фізичне значення безпосередньо відповідає значенню I/O сигналу, тобто величині напруги або струму, яку задає датчик. Застосовується лише для аналогових сигналів. String (1) Лише для логічних і фізичних кінцевих точок та фізичних з’єднань 20
Attribute MinLogicalValue Мінімальне логічне значення виміряного фізичного значення. String (2) Лише для логічних кінцевих точок 10
Attribute MinPhysicalValue Мінімальне фізичне значення виміряного фізичного значення. String (2) Лише для логічних і фізичних кінцевих точок та фізичних з’єднань 4
Attribute PhysicalUnit Атрибут physical unit задає одиницю I/O сигналу, наприклад “mA”, “V”. Застосовується лише для аналогових сигналів. String Лише для логічних і фізичних кінцевих точок та фізичних з’єднань mA

Примітки з оригіналу (позначки 1 і 2): формат вмісту рядка має відповідати типу даних, заданому атрибутом IECDataType.

5.7 Використання метаданих

Метадані моделюються відповідно до IEC 62424:2014 і містять інформацію про джерело даних, версію та редакцію. CAEX-документ, який надає поточні бібліотеки, пов’язані з комунікацією, повинен містити такі метадані в частині SourceDocumentInformation (таблиця 16).

Таблиця 16 – Поле SourceDocumentInformation відповідно до бібліотек, пов’язаних із комунікацією

image-20260102201846827

Інформація, пов’язана з версією та редакцією, повинна моделюватися відповідно до IEC 62424:2014.

6 Приклади

У цьому розділі змодельовано два приклади систем зв’язку з метою надати орієнтири для застосування моделювання систем зв’язку, описаного вище.

6.1 Модель лабораторної виробничої системи

Далі моделюється комунікаційна частина моделі лабораторної виробничої системи, зображеної на рисунку 46.

image-20260102201921743

Рисунок 46 – Модель лабораторної виробничої системи

Ця система зв’язку складається з трьох логічно з’єднаних керувальних пристроїв, на яких розміщено прикладне застосування керування, одного комутатора та трьох Ethernet-кабелів, що формують фізичну мережу. Фізичну та логічну топології цього прикладу мережі подано на рисунку 47.

image-20260102202003592

Рисунок 47 – Фізична та логічна топологія прикладу мережі

Для моделювання наведених далі артефактів системи зв’язку застосовано кроки моделювання, подані в розділі 5.4. Повний файл .aml доступний на вебсторінці AutomationML за адресою.

6.1.1 Класи ролей

Наведену нижче бібліотеку класів ролей було похідно визначено відповідно до розділу 5.4.2 на основі базових класів ролей, визначених у розділі 5.2.

image-20260102202040757

image-20260102202059270

Рисунок 48 – Бібліотека класів ролей для прикладу моделі виробничої установки

Таблиця 17 – Клас ролі PhysicalEthernetConnection

Поле Зміст
Назва ролі PhysicalEthernetConnection
Опис Фізичні мережеві з’єднання, спеціалізовані для Ethernet-мереж
Батьківський клас CommunicationRoleClassLib/PhysicalConnection

Таблиця 18 – Клас ролі PhysicalEthernetDevice

Поле Зміст
Назва ролі PhysicalEthernetDevice
Опис Фізичні мережеві пристрої, спеціалізовані для Ethernet-мереж
Батьківський клас CommunicationRoleClassLib/PhysicalDevice

Таблиця 19 – Клас ролі PhysicalEthernetEndpointlist

Поле Зміст
Назва ролі PhysicalEthernetEndpointlist
Опис Список портів фізичних мережевих пристроїв, спеціалізований для Ethernet-мереж
Батьківський клас CommunicationRoleClassLib/PhysicalEndpointlist

Таблиця 20 – Клас ролі PhysicalEthernetNetwork

Поле Зміст
Назва ролі PhysicalEthernetNetwork
Опис Фізична Ethernet-мережа
Батьківський клас CommunicationRoleClassLib/PhysicalNetwork

Таблиця 21 – Клас ролі LogicalEthernetConnection

Поле Зміст
Назва ролі LogicalEthernetConnection
Опис Логічне мережеве з’єднання, спеціалізоване для Ethernet-мереж
Батьківський клас CommunicationRoleClassLib/LogicalConnection

Таблиця 22 – Клас ролі LogicalEthernetDevice

Поле Зміст
Назва ролі LogicalEthernetDevice
Опис Логічний мережевий пристрій, спеціалізований для Ethernet-мереж
Батьківський клас CommunicationRoleClassLib/LogicalDevice

Таблиця 23 – Клас ролі LogicalEthernetEndpointlist

Поле Зміст
Назва ролі LogicalEthernetEndpointlist
Опис Список портів логічних мережевих пристроїв, спеціалізований для Ethernet-мереж
Батьківський клас CommunicationRoleClassLib/LogicalEndpointlist

Таблиця 24 – Клас ролі LogicalEthernetNetwork

Поле Зміст
Назва ролі LogicalEthernetNetwork
Опис Логічна Ethernet-мережа, спеціалізована для Ethernet-мереж
Батьківський клас CommunicationRoleClassLib/LogicalNetwork

6.1.2 Класи інтерфейсів

Наведену нижче бібліотеку класів інтерфейсів було похідно визначено відповідно до розділу 5.4.3 на основі базових класів інтерфейсів, визначених у розділі 5.2.

image-20260102202237776

image-20260102202246208

Рисунок 49 – Бібліотека класів інтерфейсів для прикладу моделі виробничої установки

Таблиця 25 – Клас інтерфейсу EthernetPlug

Поле Зміст
Назва класу EthernetPlug
Опис Мережевий штекер, спеціалізований для Ethernet-мереж
Батьківський клас CommunicationInterfaceClassLib/PhysicalEndPoint

Таблиця 26 – Клас інтерфейсу EthernetSocket

Поле Зміст
Назва класу EthernetSocket
Опис Роз’єм (гніздо), спеціалізований для Ethernet-мереж
Батьківський клас CommunicationInterfaceClassLib/PhysicalEndPoint

Таблиця 27 – Клас інтерфейсу LogicalEthernetEndPoint

Поле Зміст
Назва класу LogicalEthernetEndPoint
Опис Кінцеві точки, спеціалізовані для логічної Ethernet-мережі; пов’язані з EthernetPlug і EthernetSocket у фізичній Ethernet-мережі
Батьківський клас AutomationMLInterfaceClassLib/AutomationMLBaseInterface

6.1.3 Класи системних одиниць

Наведені нижче бібліотеки класів системних одиниць було похідно визначено відповідно до розділу 5.4.4.

image-20260102202405415

Рисунок 50 – Бібліотека класів системних одиниць для прикладу моделі виробничої установки

image-20260102202438732

Рисунок 51 – Клас системної одиниці для прикладу фізичного пристрою 1

Таблиця 28 – Клас системної одиниці PHOENIX FL IL 24 BK

Поле Підполе Значення
Name   PHOENIX FL IL 24 BK
Description   Шинний з’єднувач Modbus/TCP
Attributes Name швидкість передавання
  Value 100
  Default Value 10
  Unit Mbit/s
  Data Type xs:integer
Attributes Name можливість монтажу на монтажну рейку
  Value 1
  Data Type xs:boolean
Attributes Name кількість RJ45-портів
  Value 1
  Data Type xs:integer
Attributes Name номер виробу виробника
  Value 2831057
  Data Type xs:string
Attributes Name виробник
  Value Phoenix Contact
  Data Type xs:string
Endpointlist Role ModellIAF3RoleClassLib/PhysicalEthernetEndpointlist
Endpointlist EthernetSocket1 ParentClass ModellIAF3CommunicationInterfaceClassLib/EthernetSocket
SupportedRoleClass   ModellIAF3RoleClassLib/PhysicalEthernetDevice

image-20260102202617421

image-20260102202629340

Рисунок 52 – Клас системної одиниці для прикладу фізичного пристрою 2

Таблиця 29 – Клас системної одиниці WAGO 750 342

Поле Підполе Значення
Name   WAGO 750 342
Description   Шинний з’єднувач Modbus/TCP
Attributes Name середовище передавання
  Value Вита пара S-UTP 100 Ом Cat 5
  Data Type xs:string
Attributes Name швидкість передавання
  Value 100
  Default Value 10
  Unit Mbit/s
  Data Type xs:integer
Attributes Name можливість монтажу на монтажну рейку
  Value 1
  Data Type xs:boolean
Attributes Name кількість RJ45-портів
  Value 1
  Data Type xs:integer
Attributes Name виробник
  Value Wago
  Data Type xs:string
Endpointlist Role ModellIAF3RoleClassLib/PhysicalEthernetEndpointlist
Endpointlist EthernetSocket1 ParentClass ModellIAF3CommunicationInterfaceClassLib/EthernetSocket
SupportedRoleClass   ModellIAF3RoleClassLib/PhysicalEthernetDevice

image-20260102202900207

image-20260102202909969

Рисунок 53 – Клас системної одиниці для прикладу фізичного пристрою 3

Таблиця 30 – Клас системної одиниці FL Switch 5TX

Поле Підполе Значення
Name   FL Switch 5TX
Description   5-портовий Ethernet-комутатор
Attributes Name швидкість передавання
  Value 100
  Default Value 10
  Unit Mbit/s
  Data Type xs:integer
Attributes Name можливість монтажу на монтажну рейку
  Value 1
  Data Type xs:boolean
Attributes Name кількість RJ45-портів
  Value 5
  Data Type xs:integer
Attributes Name номер виробу виробника
  Value 2832085
  Data Type xs:string
Attributes Name виробник
  Value Phoenix Contact
  Data Type xs:string
Endpointlist Role ModellIAF3RoleClassLib/PhysicalEthernetEndpointlist
Endpointlist EthernetSocket1–5 ParentClass ModellIAF3CommunicationInterfaceClassLib/EthernetSocket
SupportedRoleClass   ModellIAF3RoleClassLib/PhysicalEthernetDevice

image-20260102203106388

image-20260102203116162

Рисунок 54 – Клас системної одиниці для прикладу фізичного з’єднання

Таблиця 31 – Клас системної одиниці Ethernet Wire

Поле Підполе Значення
Name   Ethernet Wire
Description   Мережевий кабель
Attributes Name тип інтерфейсу
  Value RJ45
  Data Type xs:string
Attributes Name довжина кабелю
  Value 0.2
  Unit m
  Data Type xs:real
Attributes Name позначення типу виробу
  Value CAT5E
  Data Type xs:string
EthernetPlug1–2 ParentClass ModellIAF3CommunicationInterfaceClassLib/EthernetPlug
SupportedRoleClass   ModellIAF3RoleClassLib/PhysicalEthernetConnection

image-20260102203237269

image-20260102203246465

Рисунок 55 – Клас системної одиниці для прикладу логічного пристрою 1

Таблиця 32 – Клас системної одиниці Logical PHOENIX FL IL 24 BK

Поле Підполе Значення
Name   Logical PHOENIX FL IL 24 BK
Description   Шинний з’єднувач Modbus/TCP – логічний пристрій
LogicalEndpointlist Role ModellIAF3RoleClassLib/LogicalEthernetEndpointlist
LogicalEndpointlist LogicalEthernetEndpoint ParentClass ModellIAF3CommunicationInterfaceClassLib/LogicalEthernetEndpoint
SupportedRoleClass   ModellIAF3RoleClassLib/LogicalEthernetDevice

image-20260102203401138

image-20260102203409785

Рисунок 56 – Клас системної одиниці для прикладу логічного пристрою 2

Таблиця 33 – Клас системної одиниці Logical WAGO 750 342

Поле Підполе Значення
Name   Logical WAGO 750 342
Description   Шинний з’єднувач Modbus/TCP – логічний пристрій
Attributes Name максимальна кількість сокет-з’єднань
  Value 1 HTTP; 3 Modbus/TCP
  Data Type xs:string
LogicalEndpointlist Role ModellIAF3RoleClassLib/LogicalEthernetEndpointlist
LogicalEndpointlist LogicalEthernetEndpoint ParentClass ModellIAF3CommunicationInterfaceClassLib/LogicalEthernetEndpoint
SupportedRoleClass   ModellIAF3RoleClassLib/LogicalEthernetDevice

image-20260102203533804

image-20260102203543042

Рисунок 57 – Клас системної одиниці для прикладу логічного з’єднання

Таблиця 34 – Клас системної одиниці LogicalEthernetConnection

Поле Підполе Значення
Name   LogicalEthernetConnection
Description   логічне з’єднання, Ethernet-кабель на логічному рівні
LogicalEthernetEndpoint1–2 ParentClass ModellIAF3CommunicationInterfaceClassLib/LogicalEthernetEndpoint
SupportedRoleClass   ModellIAF3RoleClassLib/LogicalEthernetDevice

6.1.4 Ієрархія екземплярів

Використовуючи визначені класи системних одиниць, можна побудувати таку ієрархію екземплярів, яка моделює приклад системи зв’язку лабораторної виробничої установки.

image-20260102203711842

image-20260102203721390

image-20260102203731563

Рисунок 58 – Ієрархія екземплярів для прикладу системи зв’язку

6.1.5 Зв’язки

Для з’єднання відповідних елементів ієрархії екземплярів, наведеної в розділі 6.1.4, можуть бути використані такі внутрішні зв’язки.

image-20260102203817308

image-20260102203827570

Рисунок 59 – Внутрішні зв’язки, пов’язані з ієрархією екземплярів для прикладу системи зв’язку

6.2 Демонстратор PROFINET

Другий приклад демонструє використання AutomationML для опису невеликої виробничої системи, що складається з PLC, вхідного пристрою та вихідного пристрою. У цьому прикладі основну увагу приділено моделюванню пакетів даних зв’язку (PDU) (див. Рисунок 60).

Вхідний пристрій надає два дані типу Boolean, які споживаються головним контролером, тоді як вихідний пристрій споживає один параметр Boolean, що обчислюється та надається головним контролером на основі вхідних сигналів.

Це три булеві параметри D1, D2 і D3, які відображаються всередині PLC (програма тут детально не описується). Змінні D1 і D2 відображаються на PN_1_1_IN00 та PN_1_1_IN03 як вхідні порти. PLC обчислює вихідну змінну D3, яка відображається на PN_1_2_OUT01. Ці значення також циклічно передаються на вихідний пристрій як булеві параметри.

Протокол зв’язку, що використовується в цьому прикладі, – PROFINET. Пристрої з’єднані в лінійній топології. Відповідно, пристрої мають по два Ethernet-сокети. Усередині ці сокети з’єднані за допомогою комутатора, тому датаграми пересилаються далі (див. Рисунок 61).

image-20260102203854425

Рисунок 60 – Фізична та логічна топологія демонстратора PROFINET

image-20260102203929125

Рисунок 61 – Комунікаційні пакети демонстратора PROFINET

Для моделювання наведених далі артефактів системи зв’язку застосовано кроки моделювання, подані в розділі 5.5. Повний файл .aml доступний на вебсторінці AutomationML за адресою.

6.2.1 Класи ролей

Наведену нижче бібліотеку класів ролей було похідно визначено відповідно до розділів 5.4.2 і 5.5.3.2 на основі базових класів ролей, визначених у розділі 5.2, та розширених класів ролей, визначених у розділі 5.5.

image-20260102204012342

image-20260102204021487

Рисунок 62 – Бібліотека класів ролей для прикладу демонстратора PROFINET

Таблиця 35 – Клас ролі ProfinetExamplePhysicalConnectionRoleClass

Поле Зміст
Назва ролі ProfinetExamplePhysicalConnectionRoleClass
Опис Фізичні мережеві з’єднання, спеціалізовані для мереж PROFINET
Батьківський клас CommunicationRoleClassLib/PhysicalConnection

Таблиця 36 – Клас ролі ProfinetExamplePhysicalDeviceRoleClass

Поле Зміст
Назва ролі ProfinetExamplePhysicalDeviceRoleClass
Опис Фізичні мережеві пристрої, спеціалізовані для мереж PROFINET
Батьківський клас CommunicationRoleClassLib/PhysicalDevice

Таблиця 37 – Клас ролі ProfinetExamplePhysicalEndpointlistRoleClass

Поле Зміст
Назва ролі ProfinetExamplePhysicalEndpointlistRoleClass
Опис Список портів фізичних мережевих пристроїв, спеціалізований для мереж PROFINET
Батьківський клас CommunicationRoleClassLib/PhysicalEndpointlist

Таблиця 38 – Клас ролі ProfinetExamplePhysicalNetworkRoleClass

Поле Зміст
Назва ролі ProfinetExamplePhysicalNetworkRoleClass
Опис Фізична мережа, спеціалізована для мереж PROFINET
Батьківський клас CommunicationRoleClassLib/PhysicalNetwork

Таблиця 39 – Клас ролі ProfinetExampleLogicalConnectionRoleClass

Поле Зміст
Назва ролі ProfinetExampleLogicalConnectionRoleClass
Опис Логічне мережеве з’єднання, спеціалізоване для мереж PROFINET
Батьківський клас CommunicationRoleClassLib/LogicalConnection

Таблиця 40 – Клас ролі ProfinetExampleLogicalDeviceRoleClass

Поле Зміст
Назва ролі ProfinetExampleLogicalDeviceRoleClass
Опис Логічний мережевий пристрій, спеціалізований для мереж PROFINET
Батьківський клас CommunicationRoleClassLib/LogicalDevice

Таблиця 41 – Клас ролі ProfinetExampleLogicalEndpointlistRoleClass

Поле Зміст
Назва ролі ProfinetExampleLogicalEndpointlistRoleClass
Опис Список портів логічних мережевих пристроїв, спеціалізований для мереж PROFINET
Батьківський клас CommunicationRoleClassLib/LogicalEndpointlist

Таблиця 42 – Клас ролі ProfinetExampleLogicalNetworkRoleClass

Поле Зміст
Назва ролі ProfinetExampleLogicalNetworkRoleClass
Опис Логічна мережа, спеціалізована для мереж PROFINET
Батьківський клас CommunicationRoleClassLib/LogicalNetwork

Таблиця 43 – Клас ролі ProfinetPackage

Поле Зміст
Назва ролі ProfinetPackage
Опис Пакет PROFINET, спеціалізований для мереж PROFINET
Батьківський клас CommunicationRoleClassLib/CommunicationPackage

6.2.2 Класи інтерфейсів

Наведену нижче бібліотеку класів інтерфейсів було похідно визначено відповідно до розділів 5.4.3 та 5.5.3.3 на основі базових класів інтерфейсів, визначених у розділі 5.2, а також розширених класів інтерфейсів, визначених у розділі 5.5.

image-20260102204240837

image-20260102204249814

Рисунок 63 – Бібліотека класів інтерфейсів для прикладу демонстратора PROFINET

Таблиця 44 – Клас інтерфейсу ProfinetExamplePhysicalPlug

Поле Зміст
Назва класу ProfinetExamplePhysicalPlug
Опис Фізичний мережевий штекер, спеціалізований для фізичних мереж PROFINET
Батьківський клас CommunicationInterfaceClassLib/PhysicalEndPoint

Таблиця 45 – Клас інтерфейсу ProfinetExamplePhysicalSocket

Поле Зміст
Назва класу ProfinetExamplePhysicalSocket
Опис Фізичне мережеве гніздо, спеціалізоване для фізичних мереж PROFINET
Батьківський клас CommunicationInterfaceClassLib/PhysicalEndPoint

Таблиця 46 – Клас інтерфейсу ProfinetExampleLogicalEndPointInterfaceClass

Поле Зміст
Назва класу ProfinetExampleLogicalEndPointInterfaceClass
Опис Кінцеві точки, спеціалізовані для логічної мережі PROFINET
Батьківський клас AutomationMLInterfaceClassLib/AutomationMLBaseInterface

Таблиця 47 – Клас інтерфейсу ProfinetProfinetDatagrammObject

Поле Зміст
Назва класу ProfinetProfinetDatagrammObject
Опис Елемент вмісту PDU в межах мережі PROFINET
Батьківський клас CommunicationInterfaceClassLib/DatagrammObject

6.2.3 Класи системних одиниць

Наведені нижче бібліотеки класів системних одиниць було похідно визначено відповідно до розділів 5.4.4 та 5.5.3.4.

image-20260102204407680

Рисунок 64 – Бібліотека класів системних одиниць для прикладу демонстратора PROFINET

image-20260102204424835

image-20260102204443460

Рисунок 65 – Клас системної одиниці для прикладу фізичного пристрою PROFINET 1

Table 48 - SystemUnitClass RFC 470 PN 3TX

Поле Підполе Значення
Name   RFC 470 PN 3TX
Description   Апаратний пристрій головного контролера
Attributes Name Name
  DataType xs:string
Attributes Name MAC-адреса
  DataType xs:string
Attributes Name IP-адреса
  DataType xs:string
Endpointlist Role ProfinetExampleRoleClassLib/ProfinetExamplePhysicalEndpointlistRoleClass
Endpointlist ProfinetExamplePhysicalSocket1 ProfinetExampleInterfaceClassLib/ProfinetExamplePhysicalSocket
Endpointlist ProfinetExamplePhysicalSocket2 ProfinetExampleInterfaceClassLib/ProfinetExamplePhysicalSocket
SupportedRoleClass   ProfinetExampleRoleClassLib/ProfinetExamplePhysicalDeviceRoleClass

image-20260102204552947

image-20260102204602473

Рисунок 66 – Клас системної одиниці для прикладу фізичного пристрою PROFINET 2 Таблиця 49 – Клас системної одиниці PN BK DI8

Поле Підполе Значення
Name   PN BK DI8
Description   IO-пристрій / шинний з’єднувач керуючих входів
Attributes Name Name
  DataType xs:string
Attributes Name MAC-адреса
  DataType xs:string
Attributes Name IP-адреса
  DataType xs:string
Endpointlist Role ProfinetExampleRoleClassLib/ProfinetExamplePhysicalEndpointlistRoleClass
Endpointlist ProfinetExamplePhysicalSocket1 ProfinetExampleInterfaceClassLib/ProfinetExamplePhysicalSocket
Endpointlist ProfinetExamplePhysicalSocket2 ProfinetExampleInterfaceClassLib/ProfinetExamplePhysicalSocket
SupportedRoleClass   ProfinetExampleRoleClassLib/ProfinetExamplePhysicalDeviceRoleClass

image-20260102204724008

image-20260102204732788

Рисунок 67 – Клас системної одиниці для прикладу фізичного пристрою PROFINET 3

Таблиця 50 – Клас системної одиниці AXL BK PN-ME

Поле Підполе Значення
Name   AXL BK PN-ME
Description   IO-пристрій / шинний з’єднувач керуючих виходів
Attributes Name Name
  DataType xs:string
Attributes Name MAC-адреса
  DataType xs:string
Attributes Name IP-адреса
  DataType xs:string
Endpointlist Role ProfinetExampleRoleClassLib/ProfinetExamplePhysicalEndpointlistRoleClass
Endpointlist ProfinetExamplePhysicalSocket1 ProfinetExampleInterfaceClassLib/ProfinetExamplePhysicalSocket
Endpointlist ProfinetExamplePhysicalSocket2 ProfinetExampleInterfaceClassLib/ProfinetExamplePhysicalSocket
SupportedRoleClass   ProfinetExampleRoleClassLib/ProfinetExamplePhysicalDeviceRoleClass

image-20260102204910799

image-20260102204919415

Рисунок 68 – Клас системної одиниці для прикладу фізичного з’єднання PROFINET

Таблиця 51 – Клас системної одиниці Ethernet Wire

Поле Значення
Name Ethernet Wire
Description Мережевий кабель для прокладання PROFINET
EthernetPlug1–2 ParentClass ProfinetExampleInterfaceClassLib/ProfinetExamplePhysicalPlug
SupportedRoleClass ProfinetExampleRoleClassLib/ProfinetExamplePhysicalConnectionRoleClass

image-20260102205032151

image-20260102205041316

Рисунок 69 – Клас системної одиниці для прикладу логічного пристрою PROFINET 1

Таблиця 52 – Клас системної одиниці main control application

Поле Підполе Значення
Name   main control application
Description   Головна функція керування, що обчислює дії виконавчих механізмів на основі сигналів датчиків
LogicalEndpointlist Role ProfinetExampleRoleClassLib/ProfinetExampleLogicalEndpointlistRoleClass
LogicalEndpointlist ProfinetExampleLogicalEndPointInterfaceClass ProfinetExampleInterfaceClassLib/ProfinetExampleLogicalEndPointInterfaceClass
LogicalEndpointlist D1 AutomationMLInterfaceClassLib/AutomationMLBaseInterface/ExternalDataConnector/PLCopenXMLInterface/VariableInterface
LogicalEndpointlist D2 AutomationMLInterfaceClassLib/AutomationMLBaseInterface/ExternalDataConnector/PLCopenXMLInterface/VariableInterface
LogicalEndpointlist D3 AutomationMLInterfaceClassLib/AutomationMLBaseInterface/ExternalDataConnector/PLCopenXMLInterface/VariableInterface
SupportedRoleClass   ProfinetExampleRoleClassLib/ProfinetExampleLogicalDeviceRoleClass

image-20260102205151801

image-20260102205200743

Рисунок 70 – Клас системної одиниці для прикладу логічного пристрою PROFINET 2

Таблиця 53 – Клас системної одиниці Input function

Поле Підполе Значення
Name   Input function
Description   Функція IO, що надає доступ до сигналів датчиків
LogicalEndpointlist Role ProfinetExampleRoleClassLib/ProfinetExampleLogicalEndpointlistRoleClass
LogicalEndpointlist ProfinetExampleLogicalEndPointInterfaceClass ProfinetExampleInterfaceClassLib/ProfinetExampleLogicalEndPointInterfaceClass
LogicalEndpointlist D1 AutomationMLInterfaceClassLib/AutomationMLBaseInterface/ExternalDataConnector/PLCopenXMLInterface/VariableInterface
LogicalEndpointlist D2 AutomationMLInterfaceClassLib/AutomationMLBaseInterface/ExternalDataConnector/PLCopenXMLInterface/VariableInterface
SupportedRoleClass   ProfinetExampleRoleClassLib/ProfinetExampleLogicalDeviceRoleClass

image-20260102205248115

image-20260102205300843

Рисунок 71 – Клас системної одиниці для прикладу логічного пристрою PROFINET 3

Таблиця 54 – Клас системної одиниці Output function

Поле Підполе Значення
Name   Output function
Description   Функція IO, що надає доступ до сигналів виконавчих механізмів
LogicalEndpointlist Role ProfinetExampleRoleClassLib/ProfinetExampleLogicalEndpointlistRoleClass
LogicalEndpointlist ProfinetExampleLogicalEndPointInterfaceClass ProfinetExampleInterfaceClassLib/ProfinetExampleLogicalEndPointInterfaceClass
LogicalEndpointlist D3 AutomationMLInterfaceClassLib/AutomationMLBaseInterface/ExternalDataConnector/PLCopenXMLInterface/VariableInterface
SupportedRoleClass   ProfinetExampleRoleClassLib/ProfinetExampleLogicalDeviceRoleClass

image-20260102205359459

image-20260102205408931

Рисунок 72 – Клас системної одиниці для прикладу логічного з’єднання PROFINET

Таблиця 55 – Клас системної одиниці LogicalProfinetConnection

Поле Підполе Значення
Name   LogicalProfinetConnection
Description   Логічне з’єднання між логічними пристроями PROFINET
ProfinetExampleLogicalEndPointInterfaceClass1–2 ParentClass ProfinetExampleInterfaceClassLib/ProfinetExampleLogicalEndPointInterfaceClass
SupportedRoleClass   ProfinetExampleRoleClassLib/ProfinetExampleLogicalConnectionRoleClass

image-20260102205524012

image-20260102205535712

Рисунок 73 – Клас системної одиниці для прикладу комунікаційного пакета PROFINET

Таблиця 56 – Клас системної одиниці ProfinetPackage

Поле Підполе Значення
Name   ProfinetPackage
Description   PDU PROFINET, що передається через логічне з’єднання між логічними пристроями PROFINET
SupportedRoleClass   ProfinetExampleRoleClassLib/ProfinetPackage

6.2.4 Ієрархія екземплярів

Використовуючи визначені класи системних одиниць, можна побудувати таку ієрархію екземплярів, яка моделює приклад демонстратора PROFINET.

image-20260102205647701

image-20260102205705777

image-20260102205715149

Рисунок 74 – Ієрархія екземплярів для прикладу демонстратора PROFINET

Слід зазначити, що в цьому прикладі вміст комунікаційного пакета даних ґрунтується на змінних задіяних пристроїв, змодельованих за допомогою PLCopenXMLInterface. Аналогічним чином для моделювання вмісту PDU можуть використовуватися і SignalInterface.

6.2.5 Зв’язки

Для з’єднання відповідних елементів ієрархії екземплярів, наведеної в розділі 6.2.4, можуть бути використані такі внутрішні зв’язки.

image-20260102205742276

image-20260102205759522

7 Bibliography

  • [1] Object Management Group: UML Class Diagram, http://www.uml.org/, 2012
  • [2] H. Zimmermann: OSI Reference Model–The ISO Model of Architecture for Open Systems Interconnection, IEEE Transactions on Communications, Volume 28, Issue 4, pp. 425-432.
  • [3] H. Kagermann, W. Wahlster, J. Helbig (Editoren): Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 – Deutschlands Zukunft als Industriestandort sichern, Forschungsunion Wirtschaft und Wissenschaft, Arbeitskreis Industrie 4.0, http://www.plattform-i40.de/sites/default/files/Umsetzungsempfehlungen%20 Industrie 4.0_0. pdf, last access Nov. 2013.
  • [4] IEC 62714 (all parts), Engineering data exchange format for use in industrial systems engineering – AutomationML

Джерела

  1. Whitepaper AutomationML Communication Document Identifier: WP Comm, V 1.0.0 State: September 2014

Автори

Переклав Олександр Пупена.

Feedback

Якщо Ви хочете залишити коментар у Вас є наступні варіанти:

Про проект і можливість допомогти проекту написано тут