VDI VDE 3690 Blatt 2-2012 XML in automation - Transfer of domain models in XML.pdf

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1、 ICS 35.240.50 VDI/VDE-RICHTLINIEN April 2012 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE VERBAND DER ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONSTECHNIK XML in der Automation berfhrung fachlicher Modelle nach XML XML in automation Transfer of domain models in XML VDI/VDE 3690 Blatt 2 / Part 2 Ausg. deutsch/englisch Issu

2、e German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) Fachbereich Industrielle Inf

3、ormationstechnik VDI-Handbuch Informationstechnik, Band 1: Angewandte Informationstechnik VDI/VDE-Handbuch Automatisierungstechnik Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgabe:04.11Entwurf, deutschFormeredition:04/11Draft,inG

4、erman onlyZubeziehendurch/AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772BerlinAlleRechtevorbehalten/ All rightsreservedVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2012Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung 2 1 Anwendungsbereich 3 2 Begriffe . 4 3 Abkrzungen 4 4 Analyse der Anforderungen aus den Anwendu

5、ngsszenarien 5 4.1 Verarbeitung von Daten in einer Werkzeugkette . 5 4.2 Abbildung von Gerteeigenschaften auf Bestelldaten . 6 4.3 Applikationserstellung . 6 4.4 Erstellen von Systemkonfigurationen 7 4.5 Erstellung von Gertekonfigurationen . 7 4.6 Prozessdatenaustausch im Betrieb . 8 4.7 Austausch v

6、on Managementdaten im Betrieb . 8 5 Anforderungen an die Umsetzung in ein XML-Modell . 8 5.1 Eindeutigkeit 9 5.2 Versionierung 9 5.3 Erweiterbarkeit 9 5.4 Integrierbarkeit 9 5.5 Modularisierung . 9 5.6 Wiederverwendbarkeit . 9 5.7 Ressourceneffizienz . 9 5.8 Laufzeiteffizienz 9 6 Aspekte von XML fr

7、die Modellierung 10 6.1 Anforderungen aus der Nutzung 10 6.2 Anforderungen an das Sprachdesign 11 7 Vorgehensmodell zur systematischen berfhrung eines fachlichen Modells in XML 12 7.1 bersicht 12 7.2 Prfung der Abbildbarkeit des fachlichen Modells 13 7.3 Festlegung/Erstellung von Konventionen und Ab

8、bildungsregeln 15 7.4 Abbildung des Modells (Mapping) 16 7.5 Verifikation 16 7.6 Validierung gegen das Anwendungsszenario . 17 7.7 Dokumentation 17 8 Zusammenfassung 17 Schrifttum 19 Preliminary note 2 Introduction 2 1 Scope . 3 2 Terms and definitions . 4 3 Abbreviations 4 4 Analysis of the require

9、ments from the application scenarios 5 4.1 Processing of data in a tool chain 5 4.2 Mapping of device data to ordering data . 6 4.3 Application creation 6 4.4 Creation of system configurations . 7 4.5 Creation of device configurations . 7 4.6 Process data exchange during operation 8 4.7 Management d

10、ata exchange during operation 8 5 Requirements on the mapping to an XML model . 8 5.1 Uniqueness 9 5.2 Version control 9 5.3 Extensibility 9 5.4 Integratability 9 5.5 Modularisation 9 5.6 Re-usability . 9 5.7 Resource efficiency . 9 5.8 Runtime efficiency 9 6 Aspects of XML for modelling 10 6.1 Requ

11、irements from the usage 10 6.2 Requirements for language design 11 7 Procedure model for systematic mapping of a content model to XML 12 7.1 Overview . 12 7.2 Examination if content model can be mapped 13 7.3 Definition/creation of conventions and mapping rules 15 7.4 Mapping of the model . 16 7.5 V

12、erification . 16 7.6 Validation against the application scenario . 17 7.7 Documentation 17 8 Summary 17 Bibliography . 19 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 2 VDI/VDE 3690 Blatt 2 / Part 2 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 Vorb

13、emerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutz

14、ung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell

15、verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/3690. Preliminary note The content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the guideline VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-i

16、ng, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this guideline without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.

17、de). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. A catalogue of all available parts of this series of guidelines can be accessed on the internet at www.vdi.de/3690. Einleitung In der Automation kommen zunehmend Konzepte und Technologien aus der Informatik zum Ein

18、satz. Ein Beispiel ist die Extensible Markup Language (XML) 1, die in vielfltiger Form in unterschied-lichen Anwendungen genutzt wird. Neben der einfachen Nutzbarkeit der Sprache und ihrer An-passbarkeit trgt die Vielzahl von Softwarekompo-nenten (Editoren, Parser, Transformatoren usw.) zu ihrer Ver

19、breitung bei. Dadurch hat sich eine Men-ge von XML-Basistechnologien und Anwendungs-spezifikationen (domnenspezifische Sprachen) entwickelt, die vom World Wide Web Consortium (W3C) und von anderen Organisationen gepflegt und standardisiert werden. Wie bei allen Anwendungen von IT-Technologien in der

20、 Automation ist es auch bei XML und den damit in Zusammenhang stehenden Technologien erforderlich, deren Reifegrad, ihre Eignung und Relevanz fr automatisierungstechnische Anwen-dungen zu prfen und gegebenenfalls anzupassen bzw. zu spezialisieren. Diese Richtlinie fokussiert daher auf die Anwendung

21、von XML im Kontext der Automation. Angesichts allgemeiner Anforderungen aus der Automation werden in der Richtlinie nur solche XML-Technologien betrachtet, die als Main-Stream-Technologien bezeichnet werden knnen. Dies betrifft insbesondere XML-Schema, wo aus-schlielich auf die W3C-Schemadefinition

22、2 Be-zug genommen wird. Die Richtlinie erhebt in die-sem Zusammenhang keinen Anspruch auf Voll-stndigkeit, sie soll dazu dienen, die konkreten Aufgabenstellungen weitestgehend mit vergleich-baren Mitteln umzusetzen, das heit gleiche Sach-Introduction In the field of automation, increasing use is bei

23、ng made of information technology concepts and technologies. One example of this is the Extensible Markup Language (XML) 1, which is used in diverse variants and in different applications. Be-sides its easiness of use and its adaptability, its popularity is due to the great number of available softw

24、are components (editors, parsers, transform-ers, etc.). This has resulted in the development of many basic XML technologies and application specifications (domain-specific languages), which are being maintained and standardized by the World Wide Web Consortium (W3C) and by other organizations. As wi

25、th all IT applications in automation, it is nec-essary to examine also XML and the associated technologies for their maturity, as well as their suitability and relevance for automation technol-ogy applications and adapt or specialize them if necessary. The present guideline therefore focuses on the

26、application of XML in the context of auto-mation. In view of the general requirements in automation, this guideline will only deal with such XML tech-nologies that can be considered to be mainstream technologies. This is especially valid for XML Schema, where reference is exclusively made to the sch

27、ema definition of W3C 2. The guideline does not make any claims to being complete in this regard. It is rather intended to enable specific tasks to be carried out using comparable means as far as possible, meaning to solve equal problems equally in XML, which is supposed to promote the re-use B55EB1

28、B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI/VDE 3690 Blatt 2 / Part 2 3 verhalte auf dieselbe Art und Weise in XML zu lsen, und damit langfristig die Wiederverwendung von XML zu frdern. VDI/VDE 3690 Blatt 1 en

29、thlt eine Situationsbe-schreibung des Einsatzes von XML in der Automa-tion. Dabei werden in der Praxis eingesetzte XML-Beschreibungen hinsichtlich ihrer technischen Eigenschaften, ihrer Einsatzgebiete und ihrer Ei-nordnung in den Lebenszyklus von Automatisie-rungssystemen charakterisiert. VDI/VDE 36

30、90 Blatt 2 fokussiert auf die Be-schreibung typischer Anwendungsszenarien von XML-Technologien, erlutert daraus entstehende Anforderungen an die XML-Beschreibung und beschreibt ein systematisches Vorgehensmodell. Dieses Vorgehensmodell gibt Hinweise zur Beur-teilung der Eignung von XML-basierten Bes

31、chrei-bungsmitteln fr die Abbildung eines fachlichen Modells bis hin zu dessen berfhrung, Validie-rung und Dokumentation. VDI/VDE 3690 Blatt 3 (in Vorbereitung) gibt aus-gehend vom Vorgehensmodell Empfehlungen zu Konventionen und Design fr die Umsetzung des fachlichen Modells als XML-Beschreibung, w

32、obei die in Blatt 2 der Richtlinienreihe beschriebenen Anforderungen bercksichtigt werden. Die Richtlinie adressiert insbesondere die in Ta-belle 1 genannten Zielgruppen. Tabelle 1. Zielgruppen Zielgruppe Blatt 1 Blatt 2 Blatt 3 Entscheider (Produkt- bzw. Projekt-manager usw.) X X Software- und Syst

33、emar-chitekten (Modellierer, Sprach-Entwickler usw.) X X Softwareentwickler (Implementierer, Tester usw.) X X X Diese Richtlinie wurde im Richtlinienausschuss XML in der Automation“ der VDI/VDE-Gesell-schaft Mess- und Automatisierungstechnik erarbei-tet. of XML in the long term. VDI/VDE 3690 Part 1

34、contains a description of the state of the art of using XML in automation. It characterizes actual XML descriptions with regard to their technical properties, their applications and their place in the lifecycle of automation systems. VDI/VDE 3690 Part 2 focuses on describing typi-cal application sce

35、narios of XML technologies, explains the requirements they place on the XML description and describes a systematic procedure model. This procedure model provides advice on the evaluation of the suitability of XML-based means of description for the representation of a content model and on the process

36、 up to its map-ping, validation and documentation. Based on the procedure model, VDI/VDE 3690 Part 3 (in preparation) gives recommendations on conventions and design for the mapping of a con-tent model to an XML description, taking into account the requirements described in Part 2 of the series of g

37、uidelines. The guideline is aimed especially at the target groups listed in Table 1. Table 1. Target groups Target group Part 1 Part 2 Part 3 Decision makers (product and project managers, etc.) X X Software and system architects (modellers, language developers, etc.) X X Software developers (implem

38、enters, testers, etc.) X X X The present guideline has been compiled in the guideline committee “XML in Automation” within the VDI/VDE Society for Measurement and Auto-matic Control. 1 Anwendungsbereich Die Richtlinie ist anwendbar fr die Erstellung und Nutzung von XML-basierten Modellen und Spezi-f

39、ikationen ber den gesamten Aufgabenbereich im Kontext der Automation. Fr die Anwendung dieser Richtlinie werden (Grund-)Kenntnisse in XML vorausgesetzt. 1 Scope This guideline can be used in the creation and use of XML-based models and specifications in all areas of work within the context of automa

40、tion. The use of this guideline requires a (basic) knowl-edge of XML. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 4 VDI/VDE 3690 Blatt 2 / Part 2 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 2 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die

41、 folgenden Begriffe: XML (Extensible Markup Language) Erweiterbare Auszeichnungssprache 1 fr die Beschreibung von hierarchisch strukturierten Da-ten, bei der Sprachelemente durch eine strikte Bil-dungsvorschrift (z. B. XML Schema Definition) frei definieren werden knnen. XSLT (Extensible Stylesheet

42、Language Transformation 3) Transformationssprache, die Mechanismen defi-niert, mit denen bestehende XML-Dokumente in andere Formate transformiert werden. Anmerkung: Die XSLT ist Bestandteil von XSL (Extensible Style Language). XSL enthlt neben dem Transformationsme-chanismus auch einen Formatsprachs

43、chatz. Fachliches Modell Strukturierte Beschreibung von Daten einer An-wendung (Diskursbereich), die textuell oder auch grafisch vorliegen knnen. XML-Dokument Dokument, das den Konventionen der XML-Nota-tion entspricht. XML-Instanz XML-Dokument, das einer formalen Definition, z. B. einem XML-Schema

44、gengt. XML-Modell Summe aller XML-Dokumente, die das fachliche Modell reprsentieren. Anmerkung: Hierzu zhlen insbesondere XML-Schema(ta), XML-Instanzdokumente und XSLT-Dokumente. XML-Parser Programm oder Programmteil zum Auslesen und Interpretieren von XML-Instanzdokumenten; wird zustzlich deren Glt

45、igkeit, z. B. bezglich eines XML-Schemas, geprft, so handelt es sich um einen validierenden Parser. XML-Schema-Definition (XSD) Empfehlung des W3C zum Definieren von Struk-tur, Inhalt und Semantik fr XML-Dokumente 2. Anmerkung: Dazu steht u. a. eine groe Anzahl von Datenty-pen zur Verfgung. XML-Sche

46、ma wird in Form eines XML-Dokuments beschrieben. 2 Terms and definitions For the use of this guideline, the following terms and definitions apply: XML (Extensible Markup Language) Markup language 1 for the description of hierar-chically structured data, where language elements can be freely defined

47、following a strict convention (e.g. XML Schema Definition). XSLT (Extensible Stylesheet Language Transformation 3) Transformation language defining mechanisms for transforming existing XML documents into other formats. Note: The XSLT is a component of XSL (Extensible Style Language). XSL contains, b

48、esides the transformation mecha-nism, also a format vocabulary. Content model Structured description of data of an application (discourse level) represented as text or graphics. XML document Document in accordance to the conventions of the XML notation. XML instance XML document complying with a for

49、mal defini-tion, e.g. an XML schema. XML model Set of all XML documents representing the content model. Note: This particularly includes XML schema(s), XML in-stance documents and XSLT documents. XML parser Programme or part of a programme for reading and interpreting XML instance documents. If it also checks their validity, e.g. with respect to an XML schema, it is called a validating parser. XML schema definition (XSD) W3C recommendation for the definition of the structure, content and semanti