Mit der FDI-Technologie (Field Device Integration) ist die Basis gelegt, die identischen Ziele von Endanwendern und Herstellern umzusetzen: Verbesserte Qualität und Interoperabilität der Gerätetreiber und Host-Systeme sowie Kostenreduzierung bei der Produktentwicklung und -pflege. Dazu müssen jedoch zwei Themengebiete bearbeitet sowie die Maßnahmen dazu beschlossen und umgesetzt werden: Zum einen steht die Harmonisierung der EDDL-Derivate (Electronic Device Description Language) an.

Die EDDL ist zwar in der IEC 61804-3 standardisiert, wird aber von den drei Feldbus- Organisationen HART Communication Foundation (HCF), Fieldbus-Foundation (FF) und der Profibus Nutzerorganisation (PNO) auf verschiedene Arten genutzt. Zum anderen muss eine einheitliche Interpreter-Komponente geschaffen werden, die sicherstellt, dass sich „FDI Device Packages" in den verschiedenen Systemen identisch verhalten. Zusammen mit einheitlichen Entwicklungs- Tools lässt sich erst damit „echte" Interoperabilität zwischen Gerätetreibern und Host-Systemen herstellen - eine von den Anwendern lange gehegte Forderung.

EDDL: Eine Norm - viele Implementierungen

Aufgrund der unterschiedlichen Kommunikationsprotokolle von FF, HART und Profibus gibt es notwendigerweise einige protokollspezifische Sprachelemente, die in der IEC 61804-3 im Anhang als Profile definiert sind. Diese Profile legen fest, welche Sprachelemente der EDDL für ein Gerät mit einer spezifischen Kommunikationsausprägung genutzt werden dürfen. Tatsächlich lässt sich nur ein kleiner Teil der Unterschiede mit den jeweiligen Protokoll-Eigenheiten erklären; der weitaus größere Teil resultiert aus „Altlasten" der jeweiligen Feldbus-Organisationen.

Aufgrund der drei EDDL-Dialekte ist es Geräteherstellern nicht möglich, eine protokollunabhängige „Kern-EDD" für einen Gerätetyp zu erstellen. Dazu sind einerseits die Konstrukte in den Profilen für FF, HART und Profibus zu unterschiedlich abgebildet. Andererseits werden die Profile nicht vollständig von den verschiedenen Host-Systemen unterstützt.

Für die Gerätehersteller ergibt sich dadurch ein Mehraufwand, da sie abhängig vom jeweiligen Feldbus-Standard für das gleiche Feldgerät unterschiedliche EDDs erstellen müssen. Zudem sind noch Hostspezifische Anpassungen erforderlich. Das FDI-Team hat diese Punkte aufgegriffen und sorgt dafür, dass die EDDLAbbildung für FDI bis auf die notwendigen Kommunikationsspezifika vereinheitlicht wird.

Aufwand verursachen auch die unterschiedlichen Binärformate der EDDLImplementierungen, für die jede Feldbus- Organisation eigene Tools und Komponenten (Referenz-Interpreter) zur Erstellung und Test bereitstellt. Weitere Tools werden für die FDT-Implementierung benötigt. Aus technischer Sicht gibt es keine Notwendigkeit für diese Vielfalt.

Die mit der „Future Device Integration“ angestrebte einheitliche Geräte-Integration ist ohne identische Workflows, Tools und Komponenten nicht zu erreichen.

© ABB AG

Würde jedoch dieser Ansatz mit der FDI-Einführung fortgeführt, entstünde in jeder Feldbus- Organisation zusätzlicher Aufwand, um jeweils die gleichen Funktionserweiterungen bei den vorhandenen Tools durchzuführen. Diese Kosten müssten letztlich die Mitgliedsfirmen der Organisationen tragen.

Bei den Host-Herstellern entsteht Mehrfachaufwand für die Integration und die Pflege von drei Interpreter-Komponenten, da sich die Implementierungskonzepte und Lieferumfänge der Feldbus- Organisationen signifikant unterscheiden. Jede Interpreter-Komponente unterliegt darüber hinaus einem eigenen Entwicklungszyklus. Dies erhöht die Komplexität auf der Host-Seite und ist eine potenzielle Quelle für Interoperabilitätsprobleme.

Die Kundenanforderungen nach einer einheitlichen, kostengünstigen und interoperablen Integrationslösung lassen sich bei der Vielfalt an EDDL-Implementierungen kaum realisieren. Die daraus resultierenden Probleme bei der Geräte- Integration behindern letztendlich die Verbreitung der Feldbus-Technologie in den Prozessindustrien. Die Einführung von FDI bietet die Chance, durch die Vereinheitlichung der EDDL die Akzeptanz von FDI im Speziellen und der Feldbusse im Allgemeinen zu erhöhen.

Erst Tools, dann Produkte

Eine „echte" Vereinheitlichung der EDDL-Varianten erfordert, dass der FDIStandard grundsätzlich unabhängig von Kommunikationsprotokollen ist, aber dennoch für die verschiedenen Kommunikationsprotokolle anwendbar ist. Dies stellt zudem sicher, dass sich FDI künftig für weitere Protokolle einsetzten lässt. Alle Host-Hersteller müssen FDI in gleichem Umfang unterstützen.

Jeder Gerätehersteller sollte pro Gerätetyp nur ein Device Package erstellen müssen - ohne host- oder interpreterspezifische Anpassungen. Ausschlaggebend für die Erreichung dieser Ziele sind ein einheitlicher Workflow sowie einheitliche Tools und Komponenten für die Implementierung von FDI. Ebenso muss für die EDDL ein protokollunabhängiges Binärformat definiert werden. Ausgehend von den heutigen Tools sind Entwicklungs- und Testtools notwendig, mit denen FDI Device Packages für alle Kommunikationsprotokolle definierbar sind.

Ebenso sollte der einheitliche EDD-Interpreter rückwärtskompatibel zu den existierenden EDDL-Formaten der Feldbus-Organisationen sein. Damit Interoperabilitätsprobleme erst gar nicht entstehen, müssen diese Tools vor der Markteinführung der FDI-Spezifikation verfügbar sein. Anwender und Hersteller haben großes Interesse an der Vereinheitlichung der EDDL. Nun gilt es, gemeinsam mit den Feldbus-Organisationen an der Erreichung der Ziele zu arbeiten.

Autoren: Daniel Grossmann ist Mitarbeiter am Forschungszentrum der Firma ABB in Ladenburg.

Achim Laubenstein ist Manager Fieldbus Standardization in der Leitsystem-Entwicklung bei der Firma ABB in Minden.

EDDL und FDT zusammengeführt

Vor über zwei Jahren haben die im ECT (EDDL Cooperation Team) kooperierenden Organisationen FDTGroup, Fieldbus Foundation, HART Communication Foundation, OPC Foundation und Profibus Nutzerorganisation angekündigt, mit FDI (Field Device Integration) eine einheitliche Lösung für die Geräte-Integration zu erarbeiten.

FDI führt dazu die Eigenschaften von EDDL (Electronic Device Description Language) und FDT (Field Device Technology) zusammen. Ziel ist, die Anforderungen der Anwender an eine Geräte-Integrationslösung umzusetzen:

• international genormt;
• zeitnahe Ablösung von EDDL und FDT ohne Schaffung eines dritten Standards;
• Migrationslösungen für die installierte Basis
• sowie Lebenszyklus-Konzepte für den Investitionsschutz.
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Das FDI-Team (15 Mitarbeiter aus Herstellerfirmen und Feldbus-Organisationen, davon drei von ABB) hat die Arbeiten an der Architekturspezifikation und den funktionalen Spezifikationen abgeschlossen. Der nächste Schritt ist die Fertigstellung der Detailspezifikationen im Jahr 2010. In der Client-Server-Architektur von FDI bietet ein Server den Zugriff auf das sogenannte Informationsmodell, das die komplette Kommunikationstopologie eines Automatisierungssystems (Kommunikations-Infrastruktur sowie Feldgeräte) als Objekte abbildet. Diese Objekte umfassen Daten, Funktionen und auch die Bedienoberfläche von Feldgeräten.

Die Client/Server-basierte Geräte-Integration per „Future Device Integration“ braucht eine feldbusunabhängige EDDL-Implementierung.

© ABB AG

FDI-Clients greifen auf das Informationsmodell zu, um beispielsweise die Bedienoberfläche des Feldgerätes zu laden. Verändert der Bediener Parameter, werden diese vom Client zurück in das Informationsmodell übertragen. Ebenso können Applikationen, zum Beispiel ein Asset- Management-Tool, ohne gerätespezifische Bedienoberfläche auf die Geräteparameter im Informationsmodell zugreifen. Über das ‘ FDI Device Package' definiert der Hersteller, welche Daten, Funktionen und Bedienoberflächen der FDI-Server im Informationsmodell repräsentieren soll. Das Package gliedert sich in mehrere Bereiche: Die ‘ Device Definition' beschreibt die Daten des Feldgerätes sowie dessen interne Struktur.

Die ‘ Business Logic' stellt vor allem sicher, dass die Konsistenz der Gerätedefinition gewahrt bleibt. ‘ User Interface Descriptions' und ‘ User Interface Plug-ins' definieren die Bedienoberflächen. Device Definition, Business Logic und User Interface Description basieren auf der EDDL (IEC 61804-3), beim User Interface Plug-in kommt die FDT/DTM-Technologie zum Einsatz. Für Gerätehersteller verringert FDI den Aufwand und spart Kosten, indem künftig für ein Gerät nur noch ein Device Package mit klar abgegrenzten protokollspezifischen Anteilen zu erstellen ist. Bisher sind es drei EDDs und drei DTMs. Für Leitsystemhersteller erleichtert die Client-Server-Architektur die Nutzung der Gerätedaten und -funktionen in verteilten Leitsystemen.

Zudem vereinfacht der transparente Zugriff die Integration in weitere Applikationen wie Manufacturing Execution Systems. Die zentrale Verwaltung von Daten verhindert Inkonsistenzen und das automatische Laden von Bedienoberflächen macht clientseitige Installationen überflüssig. Für Anwender liegt der Hauptnutzen von FDI in der einheitlichen Integration von Feldgeräten über einen zukunftssicheren Standard. Grundvoraussetzung dafür ist jedoch die uneingeschränkte Interoperabilität von Device Packages verschiedenster Gerätehersteller mit FDI-Implementierungen der Leitsystemhersteller.