Intelligent vernetzte Produktionssysteme – ein kompakter Einstieg
Die Vernetzung von Geräten, Maschinen und Anlagen spielt eine Schlüsselrolle in der Automatisierung, die durch Industrie 4.0 zunehmend an Bedeutung gewinnt. Dieses Lehrbuch vermittelt grundlegende Kenntnisse, die für den erfolgreichen Einsatz intelligent vernetzter Produktionssysteme erforderlich sind. Es wendet sich an Studierende aus den Bereichen Maschinenbau, Elektrotechnik sowie Verfahrens- und Umwelttechnik, ist aber auch für Praktiker geeignet, die mit der Digitalisierung der Produktion befasst sind.
TEIL A widmet sich den Vernetzungsgrundlagen und Bussystemen: - Verfahren, Methoden und Strukturen lokaler Netze- Hard- und Softwarekomponenten eingebetteter Systeme- Eigenschaften ausgewählter Feldbussysteme - Offene Kommunikation vernetzter Systeme auf Basis von OPC
TEIL B beschäftigt sich mit dem Industrial Ethernet und mobiler Kommunikation:- Netzwerktechnik und Internettechnologien- Ethernet-basierte Echtzeit-Bussysteme- Grundlagen der Funkübertragung - Drahtlose lokale Netze und Weitverkehrsnetze (einschließlich Mobilfunk)
TEIL C behandelt die Vernetzung von Cyber-Physical Systems, die die Basis für Industrie 4.0-Lösungen bilden:- Architekturen und Dienste für Industrie 4.0 und Industrial Internet of Things (IIoT)- Kommunikationsinfrastrukturen und -protokolle für Industrie 4.0-Produktionssysteme- Vernetzung in der digitalen Fabrik: OPC UA over TSN, DDS und TSN, 5G und TSN
Anhand von zahlreichen Einsatzfällen aus der betrieblichen Praxis werden die Grundlagen vernetzter Systeme veranschaulicht. Mehr als 80 Übungsaufgaben eröffnen die Möglichkeit, das erworbene Wissen zu überprüfen und zu vertiefen. Über 240 Verweise auf Videos und andere weiterführende Wissensquellen runden den Inhalt ab.
Aktualisiert: 2023-05-02
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Intelligent vernetzte Produktionssysteme – ein kompakter Einstieg
Die Vernetzung von Geräten, Maschinen und Anlagen spielt eine Schlüsselrolle in der Automatisierung, die durch Industrie 4.0 zunehmend an Bedeutung gewinnt. Dieses Lehrbuch vermittelt grundlegende Kenntnisse, die für den erfolgreichen Einsatz intelligent vernetzter Produktionssysteme erforderlich sind. Es wendet sich an Studierende aus den Bereichen Maschinenbau, Elektrotechnik sowie Verfahrens- und Umwelttechnik, ist aber auch für Praktiker geeignet, die mit der Digitalisierung der Produktion befasst sind.
TEIL A widmet sich den Vernetzungsgrundlagen und Bussystemen:
- Verfahren, Methoden und Strukturen lokaler Netze
- Hard- und Softwarekomponenten eingebetteter Systeme
- Eigenschaften ausgewählter Feldbussysteme
- Offene Kommunikation vernetzter Systeme auf Basis von OPC
TEIL B beschäftigt sich mit dem Industrial Ethernet und mobiler Kommunikation:
- Netzwerktechnik und Internettechnologien
- Ethernet-basierte Echtzeit-Bussysteme
- Grundlagen der Funkübertragung
- Drahtlose lokale Netze und Weitverkehrsnetze (einschließlich Mobilfunk)
TEIL C behandelt die Vernetzung von Cyber-Physical Systems, die die Basis für Industrie 4.0-Lösungen bilden:
- Architekturen und Dienste für Industrie 4.0 und Industrial Internet of Things (IIoT)
- Kommunikationsinfrastrukturen und -protokolle für Industrie 4.0-Produktionssysteme
- Vernetzung in der digitalen Fabrik: OPC UA over TSN, DDS und TSN, 5G und TSN
Anhand von zahlreichen Einsatzfällen aus der betrieblichen Praxis werden die Grundlagen vernetzter Systeme veranschaulicht. Mehr als 80 Übungsaufgaben eröffnen die Möglichkeit, das erworbene Wissen zu überprüfen und zu vertiefen. Über 240 Verweise auf Videos und andere weiterführende Wissensquellen runden den Inhalt ab.
Aktualisiert: 2022-10-11
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Der praktische Leitfaden für die strukturierte Gestaltung und Komponentenauswahl eines Automatisierungssystems.
Aktualisiert: 2022-03-01
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Industrial Ethernet ist der Oberbegriff für Bestrebungen, Ethernet zur Vernetzung von Geräten in der Automatisierung einzusetzen. Dieses Buch bietet einen Einstieg in die Thematik und gibt einen Überblick über die verschiedenen Lösungsvarianten. Insbesondere werden PROFINET IO und EtherCAT vertieft betrachtet.
Behandelt werden:
- Grundlagen zu Ethernet und Internet-Protokollen
- Besonderheiten des Einsatzes von Ethernet im industriellen Umfeld und darauf aufbauend Kurzvorstellung von verschiedenen Lösungsvarianten wie Ethernet Powerlink, Sercos, EtherNet/IP oder Modbus/TCP
- PROFINET IO: Funktionsweise, Gerätebeschreibung, Inbetriebnahme, Protokollelemente
- EtherCAT: Funktionsweise, Gerätebeschreibung, Einbindung eines EtherCAT-Slaves mit TwinCAT, Protokollelemente
- Software-Architektur von PROFINET IO-Devices und EtherCAT-Slaves. Am Beispiel der Produkte der Firma Hilscher wird das Zusammenspiel zwischen Protokollstack und Anwendung betrachtet. Zunächst wird eine einfache zyklische Kommunikation realisiert. Diese Funktionalität wird schrittweise erweitert, so dass Funktionen eines elektrischen Antriebes simuliert werden, der sich gemäß Antriebsprofil (PROFIdrive beim IO-Device, DSP-402 beim EtherCAT-Slave) verhält.
- Safety: Auf die Übertragung sicherheitsrelevanter Daten wird ausführlich eingegangen. Neben den Grundlagen werden die beiden Varianten Safety-over-EtherCAT und PROFIsafe erläutert.
Der Leser wird angeregt, die geschilderten Abläufe selbst nachzuvollziehen und eigene Experimente durchzuführen. Damit bietet dieses Buch die Möglichkeit, sich mit der komplexen Materie Industrial Ethernet praktisch auseinanderzusetzen und Funktionsweise, Implementierung und Programmierung von Feldgeräten zu verstehen.
Aktualisiert: 2020-10-03
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Das Ergebnis des viel zitierten „Feldbuskrieges" ist bekannt: eine Vielzahl von unterschiedlichen Feldbussen sind in die internationale Normung aufgenommen worden und haben sich am Markt etabliert: CANopen, PROFIBUS, INTERBUS, DeviceNet, Modbus oder CC-Link sind nur einige davon. Mit dem Auftauchen Ethernet-basierter Kommunikationssysteme in der industriellen Kommunikation ist die Welt nicht einfacher geworden: auch hier hat sich eine Vielzahl von Systemen etabliert, die sich mehr oder weniger stark an dem aus der Bürowelt und vom Internet her bekannten Standard-Ethernet orientieren. Bekannte Vertreter des Industrial Ethernet sind PROFINET, EtherNet IP, EtherCAT, POWERLINK, SERCOS III oder CC-Link IE.
Worin unterscheiden sich die verschiedenen Feldbus- und Industrial-Ethernet-Systeme? Wo liegen ihre Stärken und Anwendervorteile? Wird das Industrial Ethernet die Feldbusse verdrängen? Wie lassen sich Feldbus- und Ethernet-Interfaces möglichst einfach und kostengünstig in Automatisierungsgeräte integrieren? Wie stabil sind die heutigen Ethernet-Standards und mit welchen Weiterentwicklungen ist zu rechnen? Dieses Fachbuch, das in Zusammenarbeit mit der HMS Akademie entstand, gibt Antworten auf die wichtigsten Fragen und hilft dabei, die Systeme richtig einzuordnen.
CD-ROM:
Die Beilage-CD-ROM zu dem Buch enthält zahlreiche weiterführende Dokumente in deutscher oder/und englischer Sprache wie White Papers, Spezifikationen, Systembeschreibungen und Broschüren, die freundlicherweise von Verbänden, Organisationen und Firmen zur Verfügung gestellt wurden.
Aktualisiert: 2021-04-27
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Ethernet-basierte Kommunikationssysteme haben die Automatisierungstechnik erobert. PROFINET hat bereits viele Anlagen installiert und profitiert sicherlich in starkem Maße auch von den ca. 35 Mio. installierten Profibus- und Interbus-Knoten. Schwerpunkt dieses Buches ist PROFINET IO, das für den performanten, industriellen Datenaustausch von einfachen bis intelligenten Feldgeräten konzipiert ist. Die Inhalte dieses Buches basieren auf der PROFINET IO-Spezifikation Application Layer Definition & Application Layer Protocol Specification, Version 2.3.
Nach einem kurzen Überblick über Profinet und die Ethernet-Grundlagen folgt der Hauptteil zu Profinet IO mit
• der Modellierung von Profinet IO und Objekten und Diensten,
• dem Gerätemodell und der Arbeitsweise eines IO-Devices,
• den Applikations- und Kommunikationsbeziehungen,
• dem Systemhochlauf und dem Nutzdatenaustausch,
• den Alarmen, sowie deren sinnvoller Anwendung,
• den Read/Write-Diensten und der Arbeitsweise von IO-Controllern,
• der Adressvergabe und der Projektierung und
• der Gerätebeschreibung.
Weitere Abschnitte behandeln z. B.
• den zyklischen Datenaustausch mit Realtime- (RT) und Isochronous-Realtime-Kommunikation (IRT),
• die Performance Optimierung mit Dynamic-Frame-Packing-Technologie (DFP), Fast Forwarding und Fragmentation,
• das Redundanzkonzept,
• das Proxy-Konzept zur nahtlosen Integration von Feldbus-Systemen in Profinet und somit einfachen Erweiterung bestehender Feldbus-Anlagen,
• den Gerätetausch ohne Engineering-System und Topologie-Anzeige,
• Grundlagen der Installation und
• nützliche Tipps zur Vermeidung von Fehlern beim Zertifizieren, inklusive der am häufigsten festgestellten Fehler.
Das PROFINET IO-Buch vermittelt damit Anwendern und Entwicklern alle wesentlichen Grundlagen und zahlreiche wertvolle Tipps zu Profinet und dessem erfolgreichen Einsatz.
Aktualisiert: 2021-08-11
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