Erschienen am: 08.02.2018, Ausgabe SPS-MAGAZIN 1+2 2018

Der Kampf gegen den Tool-Zoo bei der Gerätekonfiguration

FITS - das Konzept der FDT Group für Industrie 4.0/IIoT

Feldgeräteintegration, das ist immer schon Sache der FDT Group. Anstatt unzähliger Konfiguratoren reicht ein Werkzeug, um die unzähligen Feldgeräte der verschiedenen Hersteller zu parametrieren. Mit den Apps rollt die nächste Welle von Konfiguratoren auf Integratoren und Betreiber zu. Die Lösung der FDT Group lautet FITS. Der Standard bringt viele Neuerungen. Dabei bringt die neue Spezifikation auch viele Vorteile für bestehende Geräte. Wir zegen, was FITS möglich macht.


Architektur gemäß FDT V2.0 Spezifikation
Bild: FDT Group

Im letzten Jahr hat die FDT Group eine umfangreiche Befragung bei Endkunden und Herstellern zu den Anforderungen für die Geräteintegration der Zukunft durchgeführt. Zentrale Fragen waren die Integration von OPC UA und der Einsatz von Mobilgeräten für das Feldgerätemanagement. Auf Basis dieser Ergebnisse wurden von der Technologie Marketing Arbeitsgruppe der FDT Group die Anforderungen für die technische Entwicklung erstellt. Die FDT Group hat daraufhin beschlossen, die Möglichkeiten für eine entsprechende Erweiterung ihrer Technologie zu untersuchen.

FDT V2.0 bildet die Basis für FITS

In diesem Zusammenhang entstand das FITS (FDT IIoT Server) Konzept. Die Grundlagen für dieses Konzept wurden mit der FDT V2.0 Spezifikation gelegt. Die dortige Architektur sieht eine Aufteilung in Client und Server vor (Bild 1). Als Client ist hier nach wie vor eine Desktop-Anwendung vorgesehen und die Kommunikation zwischen den beiden Frame Komponenten ist nicht spezifiziert, d.h. ihre Ausprägung ist dem Framehersteller überlassen. In der neuen Architektur wird die Kommunikation zwischen Client und Server standardisiert. Der FDT Server bildet den Kern des FITS Konzepts (Bild 2). Um diesen Kern herum sind die verschiedenen Varianten für die Kommunikation mit den Clients und den Geräten angesiedelt. Der mit 'Control' bezeichnete Teil stellt die Verbindung zu den an den industriellen Netzwerken angeschlossenen Feldgeräten her. Dies ist der Teil, der bis heute das Herzstück der FDT Technologie ausmacht. Diese Schnittstelle ermöglicht den Zugang zu den unterschiedlichsten Feldgeräten über Netzwerkhierarchien hinweg (Stichwort 'nested communication'). Diese Fähigkeit spielt auch im FITS Konzept eine wichtige Rolle.

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FDT bindet auch ältere Geräte in OPC UA ein

In Industrie 4.0 wird OPC UA als wichtige Komponente für den Informationsaustausch gesehen. Durch die Definition von Informationsmodellen ist ein beliebiger OPC UA Client in der Lage Daten mit einem OPC UA Server auszutauschen. Im FITS Server ist ein OPC UA Server untergebracht, der die Daten des FDT Informationsmodells zur Verfügung stellt. Dazu wird das FDT Informationsmodell auf das OPC UA Informationsmodell für Geräte abgebildet. Dies ermöglicht einem OPC UA Client, Informationen von einem beliebigen Gerät abzurufen, dass irgendwo in der Anlagenhierarchie angeschlossen ist, d.h. auch von Geräten, die nicht OPC UA fähig sind, beispielsweis Profibusgeräte. Dank des FDT Modells sind die Informationen für den OPC UA Client unabhängig vom Gerätehersteller und unabhängig vom Feldbus, an den das Gerät angeschlossen ist. Ein Anwendungsfall für einen OPC UA Client könnte ein Asset Management System sein, dass die Anlagentopologie, die angeschlossenen Geräte sowie die dazugehörigen Daten (z.B. Gerätetyp, Hersteller, Seriennummer und ähnliches über den FITS Server ermittelt. Die FDT Group hat bei der Erstellung der ersten Spezifikation für OPC UA auch einen Prototyp für die Konzeptvalidierung entwickelt. Im Rahmen der Prototypentwicklung wurden auch Aspekte von RAMI 4.0 und der Verwaltungsschale implementiert. Diese Implementierung wurde auch Ende Oktober am Tag der Verwaltungsschale beim ZVEI vorgestellt. Hier wurden u.a. Gerätemerkmale im Informationsmodell gezeigt unter Verwendung des ecl@ss Standards.

Mobilgeräte im Gerätemanagement

Für den Einsatz von Mobilgeräten im Gerätemanagement ist die dritte Schnittstelle in Bild 2, die 'Web Services' zuständig. Über diese Schnittstelle kann mittels Webbrowser oder Apps auf die Feldgeräte zugegriffen werden. Auch hier bringen das hersteller- und feldbusunabhängige Modell von FDT sowie die feldbusübergreifende Kommunikation ('nested communication') die entscheidenden Vorteile. Das Konzept erlaubt die Verbindung vom Mobilgerät zum Feldgerät, auch wenn das Feldgerät keine drahtlose Verbindung besitzt, sondern an drahtgebundenen Netzwerken angeschlossen ist. Besonders wichtig ist auch der Vorteil, dass dem Anwender durch standardisierte Apps eine wesentlich einfachere Geräteverwaltung zur Verfügung steht. Er muss nicht eine Vielzahl von herstellerspezifischen Apps installieren, sondern kann in einheitlicher Weise mit den verschiedenen Feldgeräten kommunizieren. Für die prototypische Untersuchung der Verwendung von Mobilgeräten, auf dem der DTM Client abläuft und der mit dem FDT Server kommuniziert, hat die FDT Group im Frühjahr 2017 eine Projektgruppe gebildet. In dieser Arbeitsgruppe wurden mögliche Konzepte diskutiert und prototypisch implementiert. Nach Abschluss dieser Arbeiten hat das Board der FDT Group im Oktober beschlossen, die Spezifikation des FITS Konzepts zu starten. Ziel ist die Erweiterung der jetzigen FDT-Spezifikation und die Bereitstellung von Komponenten für die Implementierung des FITS Konzepts für die Produkterstellung durch die Hersteller. Die dafür zuständige Arbeitsgruppe ('Architecture & Specification') ist gerade dabei einen Zeitplan für die Spezifikationsarbeiten festzulegen. Parallel zu den Spezifikationsarbeiten sollen auch die entsprechenden Komponenten ('Common Components') für Frames und DTMs entwickelt werden.

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IT-Sicherheit im Fokus

Ein weiterer Aspekt in der neuen Architektur spielt das Thema IT-Sicherheit. Diese wird in zwei Schritten in der Projektentwicklung berücksichtigt. Im ersten Schritt wird die spezifizierte Architektur einer Analyse durch Sicherheitsexperten unterzogen. In einem zweiten Schritt wird die gesamte Spezifikation hinsichtlich der IT-Sicherheit genauer untersucht und ggf. Empfehlungen für die Implementierung im Hinblick auf die IT-Sicherheit gegeben. Außerdem müssen auch die derzeitigen Testmethoden und Tools für die Zertifizierung von Produkten weiterentwickelt werden. Die hierfür zuständige Arbeitsgruppe ('Test & Certification') wird ihre Arbeiten aufnehmen, sobald die technischen Vorarbeiten hierfür erbracht sind.

Zeitplan: Freigabe bereits 2018 erwartet

Im Frühjahr diesen Jahres soll ein erster Entwurf der erweiterten FDT Spezifikation vorliegen, die dann den Mitgliedsfirmen vorgestellt wird. Die offizielle Freigabe wird für Ende 2018 erwartet. Zu diesem Zeitpunkt sollen auch die Komponenten soweit sein, dass Produktentwicklungen gestartet werden können. Mit dem FITS Konzept wird es ein Gerätemanagement der nächsten Generation geben, dass die Vielfalt der Industrie4.0/IIoT Geräte in einheitlicher Form integriert. Das Bild 3 zeigt wie diese Integration der Zukunft aussieht.

Manfred Brill, selbstständiger Berater, war viele Jahre für Schneider Electric tätig und während dieser Zeit auch Mitglied im Executive Committee der FDT Group.

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