Prof. Dr.-Ing. Paul J. Kühn Prof. Dr.-Ing. Günter Pritschow (Bandherausgeber) Kommunikationstechnik für den rechnerintegrierten Fabrikbetrieb Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York London Paris Tokyo Hongkong Barcelona Budapest Verlag TÜV Rheinland
Inhaltsverzeichnis 1 Kommunikationsnetze -eine Voraussetzung für CIM 1 1.1 CIM-Bausteine 1 1.2 Hierarchische Steuerungskonzepte für CIM 3 1.3 Anforderungen an die Kommunikationstechnik 6 1.3.1 Planungsebene E6, Leitsteuerungsebene E5 6 1.3.2 Leitsteuerungsebene E5, Zellensteuerungsebene E4 7 1.3.3 Zellensteuerungsebene E4, Maschinensteuerungsebene E3 8 1.3.4 Einzelfunktionen/Physikalische Ebene E2/E1 9 1.4 Literatur 10 2 Grundlegende Begriffe und Konzepte der Kommunikationstechnik 11 2.1 Definition und Anwendung Lokaler Netze 11 2.1.1 Anwendungsfall: Vernetzte Rechnersysteme 13 2.1.2 Anwendungsfall: Büroautomatisierung 14 2.1.3 Anwendungsfall: Fertigungsautomatisierung 14 2.2 Vernetzung verteilter Systeme 15 2.2.1 Netzstrukturen 15 2.2.2 Breitband-Übertragungstechnik 17 2.2.3 Vielfachzugriffsverfahren 18 2.3 Kommunikationssteuerung 20 2.3.1 Vermittlungsverfahren 20 2.3.2 Verbindungssteuerung 21 2.3.3 Datensicherung 23 2.3.4 Datenflußsteuerung 24 2.4 Protokolle 25 2.4.1 Architekturmodell 25 2.4.2 Standardisierung 27 3 Offene Netze 29 3.1 MAP-Protokollstapel 29 3.1.1 Begriffe 29 3.1.2 Die Grundlagen von MAP/TOP 30 3.1.2.1 Das Basis-Referenzmodell der ISO 30 3.1.2.2 Die in МАРЯОР verwendeten ISO-Standards 35 3.1.3 Ausblick: 38 3.2 Verarbeitungsschicht 39
3.2.1 Einordnung und Aufgaben 39 3.2.2 Beschreibung der einzelnen Dienstelemente 40 3.2.2.1 Dienstelemente, deren Dienste von anderen Dienstelementen genutzt werden 41 3.2.2.2 Dienstelemente, die von Anwendungen genutzt werden 42 3.2.3 Allgemeine Funktionen auf der Verarbeitungsschicht 46 3.2.3.1 Beispiel für die Nutzung von MMS 46 3.2.3.2 Adressierung 47 3.2.3.3 Anwendungskontext 48 3.2.3.4 Vereinbarungen über die Syntax 49 3.2.3.5 Virtuelle Maschine 49 3.2.3.6 Koordination auf der Verarbeitungsschicht 50 3.2.4 Normung 51 3.2.5 Implementierungen 51 3.2.6 Literaturverzeichnis 52 3.2.7 Normen 53 3.3 Manufacturing Message Specification, MMS (ISO 9506) 56 3.3.1 Einleitung 56 3.3.1.1 Gliederung des Standards ISO 9506 (MMS) 56 3.3.1.2 Client-Server-Prinzip 57 3.3.2 Modellbildung mit Hilfe abstrakter Objekte 58 3.3.3 Abstraktes Modell einer fertigungstechnischen Einrichtung 60 3.3.3.1 MMS-Objektklassen 60 3.3.3.2 Allgemeine Merkmale eines MMS-Objekts 62 3.3.4 MMS-Dienste (MMS-Services) 65 3.3.5 Conformance-Betrachtungen 67 3.3.5.1 Mindestanforderungen an eine MMS-konforme Implementierung 67 3.3.5.2 Conformance Building Block (CBB) 68 3.3.6 Beispiel 69 3.3.6.1 Objektklasse Program Invocation 69 3.3.6.2 Dienstklasse Program Invocation Management 71 3.3.6.3 Dienste der Dienstklasse Program Invocation Management 71 3.3.6.4 Szenarium 72 3.3.7 Literatur 73 3.4 Begleitende Standards zu ISO 9506 (Manufacturing Message Specification, MMS) 74 3.4.1 Einleitung 74 3.4.2 Richtlinien für Companion Standards 74 3.4.3 Stand der Normungsaktivitäten einzelner Companion Standards 77 3.4.3.1 Stand der Normung des NC Companion Standard zu MMS (NC-CS) 77
3.4.3.2 Stand der Normung des RC Companion Standard zu MMS (RC-CS) 3.4.3.3 Stand der Normung des SPS Companion Standard zu MMS 3.4.3.4 Stand der Normung des PLT Companion Standard zu MMS (PIMS-CS) 3.4.4 Harmonisierung der Companion Standards 3.4.5 Beispiel 3.4.6 Literatur Herstellerspezifische Netze 4.1 Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP/IP) 4.1.1 Historische Entwicklung 4.1.2 Übersicht 4.1.3 Internet Schicht 3 4.1.3.1 Internet Protocol (IP) 4.1.3.2 Internet Control Message Protocol (ICMP) 4.1.3.3 Address Resolution Protocol (ARP) und Reverse Address Resolution Protocol (RARP) 4.1.4 Internet Schicht 4 4.1.4.1 Transmission Control Protocol (TCP) 4.1.4.2 User Datagram Protocol (UDP) 4.1.5 Anwendungsprotokolle im Internet 4.1.5.1 TELNET 4.1.5.2 File Transfer 4.1.5.3 Simple Mail Transfer Protocol 4.1.6 Abkürzungen und Standards (TCP/IP) 4.1.7 Literatur 4.2 DIGITAL Network Architecture (DNA) 4.2.1 Schicht 1 bis 4 4.3.1.1 DECnet Phase IV 4.3.1.2 DECnet Phase V 4.2.2 Schicht 5 bis 7 4.2.3 Abkürzungen (DNA) 4.2.4 Literatur 4.3 System Network Architecture (SNA) 4.3.1 SNA Protokollschichten 4.3.2 Systemtypen 4.3.3 Organisatorische Netzeinteilung 4.3.4 Logische Netzeinteilung 4.3.5 Abkürzungen (SNA) 4.4 SINEC
4.4.1 Netzwerke 112 4.4.1.1 SINECH2B 113 4.4.1.2 SINECH1 114 4.4.1.3 SINECL2 114 4.4.1.4 SINECL1 114 4.4.2 Protokolle 115 4.4.2.1 SINECAP 115 4.4.2.2 SINEC-FTS 117 4.4.2.3 SINECNM 117 Öffentliche Weitverkehrsnetze 119 5.1 Heutige Netzsituation 119 5.2 Einführung des ISDN 123 5.3 Dienstekonzept im ISDN 125 5.4 ISDN-Teilnehmerzugang 128 5.5 ISDN-Architekturmodelle 130 5.6 Literatur 137 Kopplung von Netzen mit gleichen oder unterschiedlichen Protokollarchitekturen 139 6.1 Einführung 139 6.2 Grundfragen zur Kopplung 141 6.2.1 Durchschaltevermittelnde Netze 141 6.2.2 Paketvermittelnde Netze 141 6.3 Merkmale von Netzen und daraus resultierende Kopplungsprobleme 146 6.3.1 Topologie 146 6.3.2 Übertragungstechnik 146 6.3.3 Durchschaltevermittelnde Netze 147 6.3.4 Paketvermittelnde Netze 147 6.3.4.1 Übertragungs- und Bearbeitungsgeschwindigkeit 147 6.3.4.2 Medienzugangsveriahren 148 6.3.4.3 PDU-Größe 148 6.3.4.4 Adressierung und Wegesuche 149 6.3.4.5 Verbindung 150 6.3.5 Vermittlungstechnik 150 6.3.6 Dienstgüte 153 6.3.7 Netzmanagement 153 6.4 Klassifikation von Netzkoppeleinheiten nach der Kopplungsschicht 154 6.4.1 Repeater (Netzkopplung auf der Bitübertragungsschicht) 154 6.4.2 Bridge (Netzkopplung auf der Sicherungsschicht) 155 6.4.3 Router (Netzkopplung auf der Vermittlungsschicht) 159 6.4.4 Gateway 160
6.5 Beispiele 162 6.5.1 Kopplung von standardisierten LANs über MAC-Layer-Bridges 162 6.5.2 MAP-Gateway als Beispiel einer Netzkoppeleinheit für CIM 162 6.6 Zusammenfassung 166 6.7 Literatur 167 7 Netzmanagement' 169 7.1 Aufgaben und Ziele des Netzmanagements 169 7.2 Funktionsbereiche 171 7.3 Modell des Netzmanagements 172 7.3.1 Datenmodell 172 7.3.2 Kommunikationsmodell 172 7.3.3 Systems Management 173 7.4 Organisation der Netzmanagement-Daten 175 7.4.1 Definition von Managed Objects 175 7.4.2 Adressierung von Managed Objects 175 7.4.3 Klassen von Managed Objects 176 7.4.4 Elemente eines Managed Objects 177 7.5 Netzmanagement-Dienste auf Schicht 7 178 7.5.1 Struktur der SMAE 178 7.5.2 CMIS 179 7.6 Netzmanagement in heterogenen Netzen 182 7.7 Normen 183 7.8 Literaturverzeichnis 184 8 Realisierungen 187 8.1 Esprit Projekt CNMA, Pilotanlage am ISW 187 8.1.1 Beschreibung der CNMA Pilotanlage am ISW 188 8.1.1.1 Maschinenkonfiguration 189 8.1.1.2 Rechner-und Steuerungskonfiguration 190 8.1.1.3 Struktur der Anwendungssoftware 191 8.1.1.4 Verwendete MMS-Dienste 194 8.1.1.5 Netzmanagement 196 8.1.2 Zusammenfassung 196 8.2 Kommunikation in einem CIM-System in der Fabrik 2000 am IPA 197 8.3 Teleservicesystem für Werkzeugmaschinen über ISDN 202 8.3.1 Stand der Technik von Teleservicesystemen 202 8.3.2 Vorraussetzungen für Teleservice 203 8.3.3 Das diensteintegrierende Digitalnetz ISDN 203 8.3.3.1 Allgemeine Kenndaten 204 8.3.3.2 ISDN-Datenübermittlung im B-Kanal 204
8.3.3.3 Verfügbarkeit 205 8.3.3.4 Netzzugang 205 8.3.3.5 Endgeräteanschaltung 207 8.3.4 Anforderungen an ein Teleservicesystem 208 8.3.4.1 Gerätetechnische Anforderungen 208 8.3.4.2 Funktionale Anforderungen im Datendienst 210 8.3.5 Aufbau des Index-Teleservicesystems 214 8.3.5.1 Drehautomaten mit Index-Steuerung 214 8.3.5.2 Drehmaschinen mit C200-Bedienungsfeld und S880-Steuerung 214 8.3.5.3 Anwahl des Teleservice 215 8.3.5.4 Servicerechner 215 8.3.6 Zusammenfassung 215 8.3.7 Literatur 216