Fachhochschule Nordostniedersachsen

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1 Fachhochschule Nordostniedersachsen University of Applied Sciences Feldgeräteintegration über den offenen SW- Standard FDT Prof. Dr.-Ing. Karl-Heinz Niemann

2 FDT / DTM Herausforderung und Geschichte FDT / DTM Ansatz und Lösung FDT / DTM Das Konzept FDT / DTM - Zusammenfassung -2 -

3 Motivation: Die heutige Situation Daten Großes Leitsystem > Gerätelieferanten > 100 Gerätetypen > E/A-Punkte Tool n Tool 1 HART -3 -

4 Die Herausforderung + Große Anlage = Konfiguration eines Leitsystems mit intelligenten Feldgeräten... ist zeitaufwendig und... beinhaltet ein hohes Fehlerpotential -4 -

5 Das Ziel: Vollständige Integration Dokumentation Funktionspläne P bar HSI-Konfiguration Datenzugriff für Asset-Management CEAG I/O Feldbus Konfiguration Feldgerät Konfiguration E/A-Daten Alarme Diagnose Wartung HART -5 -

6 FDT / DTM Herausforderung und Geschichte FDT / DTM Ansatz und Lösung FDT / DTM Das Konzept FDT / DTM - Zusammenfassung -6 -

7 Entwicklung von FDT (1) : Idee im Technischen Ausschuss FV15 des ZVEI. Gründung einer ZVEI Arbeitsgruppe PROFIBUS International erhält vom ZVEI das Recht, die Spezifikations- und Entwicklungsarbeit fortzuführen. Spezifikation v0.98 als "Proof of Concept" 2000: Spezifikation V1.0 erscheint als PNO Richtlinie 2001: Spezifikation V1.2 erscheint als PNO-Standard PROFIBUS International und ZVEI teilen das Copyright für V

8 Entwicklung von FDT (2) 2002: Entwicklung eines Conformance Test Tools gestartet. Gründung der FDT-Joint Interest Group FDT-JIG erhält die Technologierechte von der PNO Die FDT Group präsentiert FDT auf der ISA Show 2002 PNO veröffentlicht ein Addendum zu FDT V

9 Ein Vergleich Büro Umgebung: Installation eines neuen Druckers Leitsystemumgebung: Installation eines neuen Feldgerätes Microsoft Windows Novell Netware... PROFIBUS Foundation Fieldbus... Druckertreiber Gerätetreiber -9 -

10 Komponentenarchitektur Container HART Gerätetreiber (Device Type Manager DTM) HART

11 Wirkliche Systemintegration Asset Management Engineering/Inbetriebnahme Bed. u. Beobachten 0 7 Diagnose Kalibrierung Wartung Konfiguration Parametrierung Inbetriebnahme Bed. u. Beob. Alarme Überwachung Feldgerät Prozessvariablen Zeitsynchronisierung Status Automatisierung

12 Anwendung in einem Leitsystem Typischer Anwendungsfall: Verschiedene Rahmen-Applikationen können einen DTM für verschiedene Zwecke aufrufen Der Zugriff auf DTM Funktionen kann durch den Kontext des Aufrufes limitiert sein Alle Geräteparameter werden in der Datenbasis des Leitsystems gespeichert (wichtig für FDA-validierte Anlagen) Online Verbindung zum Feldgerät nicht zwingend erforderlich DTM kann auf Datenbasis arbeiten ohne Feldgerätezugriff DTM Funktionen können aufgerufen werden, ohne dass der Anwenderdialog auf dem Bildschirm erscheinen muss

13 Unterstützung des Lebenszyklus Engineering Offline Online Inbetriebnahme Betrieb Konfiguration Dokumentation Hardware-Installation Download der Gerätedaten Parametrierung Kalibrierung Diagnose Wartung Überwachung, etc

14 FDT / DTM Herausforderung und Geschichte FDT / DTM Ansatz und Lösung FDT / DTM Das Konzept FDT / DTM - Zusammenfassung

15 FDT in Kürze FDT basiert auf einer Client-Server Architektur Ist auf verschiedene Kommunikationsprotokolle vorbereitet: FDT standardisier für HART and PROFIBUS FDT ist offen für andere Protokolle FDT erfordert keinerlei Änderungen an der Firmware des Feldgerätes. Die Gerätetreiber, sog. DTMs werden in einer so genannten Rahmenapplikation eingebettet. FDT basiert auf einem Software Komponentenmodell FDT erlaubt sowohl die Integration von fertigen Konfigurationstools als auch die Integration von DTMs die lediglich einzelne Feldgeräte beschreiben

16 FDT Übersicht DTM Applikationen Diagnose Parameter DTM FDT-Interf. Rahmen Applikation Datenhaltung Kommunikation Client Applikationen CallBack Persis- Project tente Data Datenhaltung Communication Kommunikation Basierend auf Standards Microsoft Windows COM / ActiveX XML Feldgeräte

17 Der Device Type Manager (DTM) Die Device Type Manager Komponente: Wird vom Gerätehersteller zur Verfügung gestellt Hat eine eigenes grafisches User-Interface Beinhaltet die gerätspezifischen "Business- Rules" kann aufgerufen werden für spezielle Aufgaben mit speziellen User-Rechten in einem bestimmten Kontext ist unabhängig von der Rahmenapplikation hat standardisierte Applikationsinterfaces unterstützt systemweite Datenkonsitenz

18 Die Rahmenapplikation Benötigt keine feldgerätespezifischen Informationen Ermöglicht eine anlagenweite konsistente Konfiguration der Feldgeräte Übernimmt die persistente Datenhaltung Verwaltet den Multi-User-Zugriff auf Feldgeräte Führt eine Versionierung durch Verwaltet Nutzerrechte und Nutzerprofile Ermöglicht logische Punkt-zu-Punkt Kommunikation zwischen dem DTM und dem Feldgerät über die Leitsystembusse hinweg

19 Nested Communication: Topologie Systemspezifische Kommunikation (z. (z. B. B. Ethernet) DP-Kommunikation über über PC-Board HART DP-Slave: Remote I/O I/O mit mit HART- Master HART Unbekannt Für Für Leitsystem HART-Gerät

20 Nested Communication: Die Grundidee Jede Komponente packt den den Kommunikationsrahmen der der unter Ihr Ihr liegenden Komponente in in ihren eigenen Rahmen, ohne den den Inhalt zu zu kennen. Leitsystem Kommunikations- Komponente Remote I/O I/O Kommunikations- Komponente IFdtCommunication Interface für für das das Remote I/O I/O IFdtCommunication Interface für für den den DTM HART HART DTM DTM

21 Nested Communication: Übertragungsrahmen Sys Sys DP DP HART- HART- Frame Frame DP DP Sys Sys Zum Zum Netzwerk Netzwerk DP DP HART- HART- Frame Frame DP DP Leitsystem Leitsystem Kommunikations- Kommunikations- Komponente Komponente Remote Remote I/O I/O Profibus- Profibus- HART HART Gateway Gateway HART HART- HART- Frame Frame Remote Remote I/O I/O Kommunikations Kommunikations Komponente Komponente HART HART DTM DTM

22 Nested Communication Routing durch die Systemtopologie Ein DTM hat keinerlei Information über die Systemtopologie Ein DTM muss nur sein eigenes Kommunikationsprotokoll unterstützen Ein Routing ist durch jede Netzwerktopologie ohne Beschränkungen möglich. Kommunikations-Routing ist auch möglich, wenn die unterlagerte Protokollschicht für das Engineering- Tool unbekannt ist Um dies zu ermöglichen muss das Leitsystem "Tunneling" unterstützen

23 Integration von Asset Management Asset Management DTM 1 DTM 2 DTM n Feldbus- Komponente IEC Komponente OPC- Konfiguration OPC- Server für Controller- Daten, A&E OPC- Server für Feldgerätedaten Framework PNK Remote E/A DP/PA-Umsetzer HART HART-Feldgeräte PA-Feldgeräte

24 Integration von Asset Management Asset Management DTM 1 DTM 2 DTM n Feldbus- Komponente IEC Komponente OPC- Konfiguration OPC- Server für Controller- Daten, A&E zum OPC- AM Server für Feldgerätedaten Framework Feldgerätedaten und Statusinformationen DP/PA-Umsetzer Konfigurationsinformation HART Remote E/A PNK HART-Feldgeräte PA-Feldgeräte

25 Erweitertes FDT-Interface Single Data Access DTM DTM Applikationen Diagnose Parameter Erweitertes FDT-Interf. Rahmen Applikation Datenhaltung Kommunikation Client Applikationen CallBack Persis- Project tente Data Datenhaltung Communication Kommunikation Feldgeräte

26 FDT / DTM Herausforderung und Geschichte FDT / DTM Ansatz und Lösung FDT / DTM Das Konzept FDT / DTM - Zusammenfassung

27 Die Referenz BASF Polymer-Dispersion, Ludwigshafen Größtes Feldbus Projekt in Europa 40 parallel arbeitende Rezepte 1500 Ablaufsteuerungen mit Schritten 20 Leitstationen E/A-Module E/As über Remote E/A PROFIBUS Master-, Slaveund Linienredundanz Integrierte PROFIBUS/HART Gerätekonfiguration mit FDT

28 FDT Joint Interest Group

29 FDT Joint Interest Group Mitglieder

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