Achim Laubenstein (ABB), Michael Pelz (Clariant), NAMUR Hauptsitzung 2011 Feldgeräte-Integration FDI Werden die NAMUR Anforderungen erfüllt?

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1 Achim Laubenstein (ABB), Michael Pelz (Clariant), NAMUR Hauptsitzung 2011 Feldgeräte-Integration FDI Werden die NAMUR Anforderungen erfüllt? November 8, 2011 Slide 1

2 Inhalt Geräteintegration FDI Technologie FDI Standard Tools NAMUR/WIB Basis Anforderungen an FDI, abgeleitet aus NE 105 Ausblick Zusammenfassung November 8, 2011 Slide 2

3 Geräteintegration Commissioning Operation Engineering Geräteintegration Maintenance Field Devices Automation System Mit Hilfe der Geräteintegration können Funktionen und Informationen von Geräten übergeordnet (an einer zentralen Stelle) zugänglich gemacht werden. Je komplexer die Geräte werden, umso zwingender ist die Geräteintegration erforderlich! November 8, 2011 Slide 3

4 Einheitlicher Ansatz FDI wird unterstützt von Herstellern und Foundations Harmonized Device Package EDDL Harmonized EDD Advanced Features (optional) ABB Emerson Endress+Hauser Honeywell Invensys Siemens Yokogawa FDT Group Fieldbus Foundation HART Communication Foundation OPC Foundation PROFIBUS/PROFINET International November 8, 2011 Slide 4

5 Organisatorischer Rahmen Die Foundations gründen die FDI Cooperation FDT GROUP OPCF HCF FDI Cooperation, LLC PNO FF Die FDI Cooperation ersetzt das ECT (EDDL Cooperation Team) Foundations sind Eigentümer der FDI Cooperation, LLC Die FDI Cooperation wird durch ein Board of Managers bestehend aus Vertretern der Industrie und der Foundations geführt Zweck der Organisation: FDI zum IEC Standard bringen Wartung und Pflege der FDI Spezifikation Wartung und Pflege der EDDL Spezifikation November 8, 2011 Slide 5 Bereitstellen und Pflegen von protokollübergreifenden Tools Kits und Standard Host Komponenten

6 Ziel: Zukünftig gibt es nur einen Gerätetreiber Das Device Package Device Definition (Def) Business logic (BL) User Interface (UID) Programmed User Interface Device Applications Device Package EDD FDI encoded file format UIP (optional) Attachments Manuals Certificates Protocol specific Files (GSD(ML), etc.) Electronic Device Description Language (EDDL) Windows Presentation Foundation (WPF) November 8, 2011 Slide 6

7 Der FDI Host verarbeitet die Device Packages FDI Host Verwaltet Device Packages. Copy and Paste, keine Software Installation! Verwaltet Gerätedaten und stellt sie bereit Bringt User Interfaces zur Anzeige: Mandatory EDDL based UID Optional WPF based UIP Führt EDD Business Logik aus Kommuniziert mit dem Gerät Device Package Import FDI Host FDI Client OPC UA Services FDI Server User Interfaces Device Applications Device defininition Business logic Communication EDDL UIP Optional Attachments OPC UA Services Communication Server Nested Communication November 8, 2011 Slide 7

8 Standard FDI Host Software Komponenten Standard Host Software Komponenten werden durch FDI Cooperation protokollübergreifend bereitgestellt FDI Host FDI Client Standard FDI Host Components OPC UA Services FDI Server Host System Hersteller setzen FDI Host Komponenten ein: Device Management Tools Asset Management Tools PLS FDI DTM for Device Packages OPC UA Services Communication Server November 8, 2011 Slide 8

9 Integrated Development Environment Erstellung und Test von Device Packages UIP Das IDE wird von der FDI Coorporation bereitgestellt! Test Engine Device Package EDD EDD UIP UIP Device Vendor EDD UIP Integrated Development Environment (IDE) Entwicklung Test Zertifizierung November 8, 2011 Slide 9

10 Standardisierter Zugriff auf das FDI Informationsmodell Hersteller B Generic OPC UA Client Hersteller A FDI Host FDI Client Erlaubt MES Systemen Zugriff auf Geräteinformationen Die in FDI spezifizierten Regeln stellen sicher, dass Drittanwendungen nicht auf sensitive Teile des Informationsmodells zugreifen können Der FDI Server kontrolliert den Zugriff OPC UA Services FDI Server OPC UA Services Communication Server November 8, 2011 Slide 10

11 FDI Kommunikation FDI ist grundsätzlich protokollunabhäng. Protokollspezifika werden in Anhängen zur Spezifikation definiert, zunächst Foundation Fieldbus, HART, PROFIBUS und PROFINET Jedes Gerät, auch ein Kommunikationsgerät, wird über ein FDI Package dargestellt. Alle zur Kommunikation notwendigen Operationen und Dienste werden über EDDL Code, als Teil des FDI Packages in standardisierter Form beschrieben. Ausführung und Management aller Aufgaben übernimmt der FDI Server. USB PROFIBUS DP HART FDI Host Communication Device Gateway Device November 8, 2011 Slide 11

12 FDI Kommunikation Nested Communication FDI Host FDI Client Anbindung an FDI Host über OPC UA Standardisierte Integration in FDI Host durch OPC UA Services FDI Server FDI Host USB FDI Communication Server Anbindung von Kommunikationshardware an einen FDI Host FDI Communication Package EDDL Logik, ausgeführt im FDI Server, zur Anbindung des zur Hardware passenden Communication Servers OPC UA Services Communication Server Netz-Zugang Communication Device PROFIBUS DP FDI Communication Package EDD Logik, ausgeführt im FDI Server, verantwortlich für Übersetzung der Datenpakete Netz- Übergang Gateway Device HART FDI Device Package Beschreibung der Gerätefunktionen, abgebildet im FDI Server Field Device November 8, 2011 Slide 12

13 Interoperabilität mit FDT idtm idtm UI Device Package EDDL UIP Optional Attachments Import idtm Business Logic FDT Frame Application Device Packages werden auch von FDT Systemen verarbeitet! Gerätehersteller brauchen keine DTMs mehr zu liefern. Communication DTMs Nested Communication November 8, 2011 Slide 13

14 NAMUR/WIB Basis Anforderungen an die FDI Technologie, abgeleitet aus NE 105 November 8, 2011 Slide 14

15 NAMUR/WIB Basis Anforderungen an die FDI Technologie, abgeleitet aus NE 105 (1) Innerhalb FDI (z.b. innerhalb der Device Packages) muss die harmonisierte EDDL verwendet werden November 8, 2011 Slide 15

16 NAMUR/WIB Basis Anforderungen an die FDI Technologie, abgeleitet aus NE 105 (1) Innerhalb FDI (z.b. innerhalb der Device Packages) muss die harmonisierte EDDL verwendet werden In FDI Device Packages wird immer und ausschließlich nur die harmonisierte EDDL verwendet. Standard FDI Harmonized EDDL (IEC ) PROFIBUS Device Package development Certification/ Registration Package EDD UIP Control system FDI Client Die Interoperabilität wird zusätzlich durch Verwendung des IDE (Integrated Development Environment) und der Standard Host Komponenten verbessert. Foundation Fieldbus UIP HART FDI IDE Package EDD Package EDD UIP UIP OPC UA FDI Server OPC UA Comm. Server November 8, 2011 Slide 16 In FDI Device Packages wird immer und ausschließlich nur die harmonisierte EDDL verwendet

17 NAMUR/WIB Basis Anforderungen an die FDI Technologie, abgeleitet aus NE 105 (2) In allen FDI-Systemen (Server, FDT (2.0), ) müssen die FDI-Standardkomponenten "Common Host Components (EDD Engine, UID Renderer, UIP Hosting Component, Binary Readers ), als Standardschnittstelle für Device Packages vollständig und durchgängig eingesetzt werden. November 8, 2011 Slide 17

18 NAMUR/WIB Basis Anforderungen an die FDI Technologie, abgeleitet aus NE 105 (2) In allen FDI-Systemen (Server, FDT (2.0), ) müssen die FDI-Standardkomponenten "Common Host Components (EDD Engine, UID Renderer, UIP Hosting Component, Binary Readers ), als Standardschnittstelle für Device Packages vollständig und durchgängig eingesetzt werden. Standard Host Software Komponenten werden durch die FDI Cooperation protokollübergreifend bereitgestellt Standard FDI Host Components November 8, 2011 Slide 18 ABB verwendet die Standard FDI Host Software Komponenten!

19 NAMUR/WIB Basis Anforderungen an die FDI Technologie, abgeleitet aus NE 105 (3) Die EDD-Blöcke "Device Definition", "Business Logic" und "User Interface Description" müssen in allen Device Packages vorhanden sein, um damit die Geräte in Betrieb nehmen zu können. November 8, 2011 Slide 19

20 NAMUR/WIB Basis Anforderungen an die FDI Technologie, abgeleitet aus NE 105 (3) Die EDD-Blöcke "Device Definition", "Business Logic" und "User Interface Description" müssen in allen Device Packages vorhanden sein, um damit die Geräte in Betrieb nehmen zu können. Ein FDI Device Package ist skalierbar: Die verpflichtende EDD beinhaltet: Device Definition, Business Logic und User Interface Description (UID) Das optionale User Interface Plug-in kann für komplexe Geräte ergänzt werden Device Definition Business logic User Interface Device Package EDD (mandatory) UIP (optional) Programmed User Interface Device Applications Attachments November 8, 2011 Slide 20 ABB wird mit den eingesetzten EDD-Blöcken seine Geräte in Betrieb nehmen können! Manuals Certificates Protocol specific Files (GSD(ML), etc.)

21 NAMUR/WIB Basis Anforderungen an die FDI Technologie, abgeleitet aus NE 105 (4) Es muss eine flexible Integration und Aktivierung von Device Packages geben. Eine aktive Geräteintegration wahlweise mit UID (User Interface Description) und UIP (User Interface Plugin) oder alternativ nur mit UID. November 8, 2011 Slide 21

22 NAMUR/WIB Basis Anforderungen an die FDI Technologie, abgeleitet aus NE 105 (4) Es muss eine flexible Integration und Aktivierung von Device Packages geben. Eine aktive Geräteintegration wahlweise mit UID (User Interface Description) und UIP (User Interface Plugin) oder alternativ nur mit UID. Grundsätzlich sollte ein Host die Device Packages immer vollständig importieren, um die Integrität des Paketes nicht zu gefährden. Schutzmechanismen in Server und Client schützen vor den Effekten schlechten Codes und instabilen UIP Entwicklungen. Install Import November 8, 2011 Slide 22 ABB implementiert zusätzlich das De-Aktivieren von UIPs, um fehlerhafte UIPs zu blockieren!

23 NAMUR/WIB Basis Anforderungen an die FDI Technologie, abgeleitet aus NE 105 (5) Migrationslösungen müssen den Weiterbetrieb der installierten Geräte innerhalb neuer FDI-Systeme sicherstellen. November 8, 2011 Slide 23

24 NAMUR/WIB Basis Anforderungen an die FDI Technologie, abgeleitet aus NE 105 (5) Migrationslösungen müssen den Weiterbetrieb der installierten Geräte innerhalb neuer FDI-Systeme sicherstellen. EDD FDI Host FDI Client Import Package OPC UA Services FDI Server EDD UIP Import OPC UA Services Comm. Server 1. Ein FDI Host ist rückwärts-kompatibel zu existierenden EDDs. November 8, 2011 Slide 24

25 NAMUR/WIB Basis Anforderungen an die FDI Technologie, abgeleitet aus NE 105 (5) Migrationslösungen müssen den Weiterbetrieb der installierten Geräte innerhalb neuer FDI-Systeme sicherstellen. EDD FDI Host FDI Client DTM idtm idtm UI Package EDD UIP Import Import OPC UA Services FDI Server Package EDD UIP Import idtm BL FDT Frame Application OPC UA Services Comm. Server Comm. DTMs 1. Ein FDI Host ist rückwärts- kompatibel zu existierenden EDDs. 2. Ein FDT basierter FDI Host ist rückwärtskompatible zu existierenden DTMs. November 8, 2011 Slide 25

26 NAMUR/WIB Basis Anforderungen an die FDI Technologie, abgeleitet aus NE 105 (5) Migrationslösungen müssen den Weiterbetrieb der installierten Basis innerhalb des neuen Konzeptes sicherstellen EDD FDI Host FDI Client DTM idtm idtm UI Package EDD UIP Import Import OPC UA Services FDI Server Package EDD UIP Import idtm BL FDT Frame Application OPC UA Services Comm. Server Comm. DTMs 1. Ein FDI Host ist rückwärts- kompatibel zu existierenden EDDs. 2. Ein FDT basierter FDI Host ist rückwärtskompatible zu existierenden DTMs. => Die installierte Basis wird durchgängig unterstützt. November 8, 2011 Slide 26

27 NAMUR/WIB Basis Anforderungen an die FDI Technologie, abgeleitet aus NE 105 (6) Für ein Gerät darf es nur ein Device Package geben. Die Auswahl mehrerer Device Packages für ein Gerät, z.b.durch unterschiedliche Funktionalitäten innerhalb der Device Packages, ist nicht zulässig. Nicht nur die Implementierung auch das Vorhandensein verschiedener Device Packages für ein Gerät ist nicht zulässig November 8, 2011 Slide 27

28 NAMUR/WIB Basis Anforderungen an die FDI Technologie, abgeleitet aus NE 105 (6) Für ein Gerät darf es nur ein Device Package geben. Die Auswahl mehrerer Device Packages für ein Gerät, z.b.durch unterschiedliche Funktionalitäten innerhalb der Device Packages, ist nicht zulässig. Nicht nur die Implementierung auch das Vorhandensein verschiedener Device Packages für ein Gerät ist nicht zulässig Geräteintegration aktuell Geräteintegration mit FDI EDD EDD EDD DTM DTM Ein FDI Device Package wird für einen Gerätetyp und spezifische Firmwareversionen dieses Typs zertifiziert. November 8, 2011 Slide 28 Ein ABB FDI Host importiert ein Device Package nicht, wenn bereits ein Package für diesen Gerätetyp vorhanden ist!

29 Ausblick NE100 PROLIST INTERNATIONAL e.v. PROLIST INTERNATIONAL e.v. wurde 2008 von NAMUR und ZVEI als Nachfolger ihrer Projektgruppe "Merkmalleisten" gegründet und kooperiert u.a. mit e.v. Das Ziel der 33 Hersteller, Anwender und Universitäten im Verein ist die lückenlose Integration des Workflows aller am Plant Life Cycle Management Beteiligten. Die Basis in Form von maschinenlesbaren Beschreibungen der auslegungsrelevanten Merkmale von Prozess-Automatisierungs- Komponenten wurde in PROLIST / NE 100 geschaffen. Die AG Feldbustechnik hat sich mit der Beschreibung der Digitalen Kommunikationsschnittstellen der Geräte befasst. In Zusammenarbeit mit PNO, FF und HART-Foundation wurden auch Geräte-Parameter in die Merkmalleisten aufgenommen. November 8, 2011 Slide 29

30 Ausblick NE100 PROLIST INTERNATIONAL e.v. Hersteller / Lieferant Vertrieb Anwender / Betreiber Planer Planung Betriebsbetreuung Bisher nur eine Dreiecksbeziehung November 8, 2011 Slide 30

31 Ausblick NE100 PROLIST INTERNATIONAL e.v. Hersteller / Lieferant Vertrieb XML Anwender / Betreiber Prozessleittechnik Gerätedaten Betriebsbetreuung XML XML Gerätedaten XML Planer Planung Mit ist FDI eine lückenlose Integration möglich! Basis für einen homogenen Datenaustausch zwischen Lieferant, Engineering, Betriebsbetreuung und Prozessleittechnik November 8, 2011 Slide 31

32 FDI Project Schedule Dezember 2011: FDI Standardisierung beginnt in IEC SC65E/WG7 Erste Veröffentlichung des Entwurfs der FDI Spezifikationen Mitte 2012 Fertigstellung des Kompformitätstestkonzeptes Freigabe der FDI Spezifikationen und Mitgliederreview durch die Foundations Ende 2012 Fertigstellung der FDI Standard Host Komponenten wie EDD Engine, UID Renderer und UIP Hosting durch die FDI Cooperation November 8, 2011 Slide 32

33 Zusammenfassung FDI Client OPC UA Device Package FDI Server Hersteller der Prozessautomatisierung unterstützen FDI Die Spezifikationen liegen als Entwurf vor Die IEC Standardisierung wurde auf den Weg gebracht Die EDDL wurde protokollübergreifend harmonisiert FDT FDI Interoperabilität ist sichergestellt Die Foundations arbeiten in der FDI Cooperation gemeinsam an der Fertigstellung von FDI Spezifikationen, Tools und Standardkomponenten ABB erfüllt die Anforderungen an die Implementierung November 8, 2011 Slide 33

34 Endanwender-Summary Prototyp FDT + EDD + OPC UA = FDD UA? Serienreifes Modell FDI (Field Device Integration) Harmon. Aus Vortrag von Prof. Klaus Bender Kollisionsprobleme! Drei Wege? Nutzbringende Verbindung! Eine Geräteintegration! November 8, 2011 Slide 34

35 November 8, 2011 Slide 35 Noch Fragen?

36 FDI Demonstrator November 8, 2011 Slide 36

37 ABB Group November 8, 2011 Slide 37