FDT – der Standard für Feldgeräteintegration?

in der im Oktober 2005 gegründeten FDT Group sind heute mehr als 40 Mitgliedsfirmen vertreten, die sowohl in der Prozessautomatisierung als auch in der Fertigungsautomatisierung tätig sind. Die Anwenderseite ist durch international arbeitende Konzerne vertreten, die ihre Anforderungen an FDT in einem User Forum einbringen. Zahlreiche Kommunikationspotokolle werden zur Zeit in Anhängen in die FDT-Spezifikation Version 1.2.1 eingebracht, um FDT in allen Anwendungsbereichen der Automatisierung zu verbreiten. Die Zusammenarbeit mit anderen in der Automatisierungstechnik tätigen Organisationen und die Erarbeitung einer IEC-Norm treiben die weltweite Durchdringung des Marktes und die Standardisierung voran. Mit der Zertifizierung der DTM erhält der Kunde eine erhöhte Sicherheit beim Einsatz dieser Technologie, der DTM Style Guide verbessert die Usability der DTMs unterschiedlicher Hersteller. Die ICS GmbH ist Gründungsmitglied des PACTware e.V., dessen Mitglieder das von ihm finanzierte Parametriertool PACTware kostenfrei zur Verfügung stellen und so erheblich zur Verbreitung des FDT Konzeptes beitragen. Der Autor ist Leiter der Projektgruppe \“Style Guide\“ in der FDT Group und Mitglied der Arbeitsgruppe \“Test und Zertifizierung\“. Wann wird ein Standard zum Standard? Wenn er technisch wohl definiert und ausgereift ist? Wenn eine Mehrzahl von Unternehmen auf dem Markt sich an ihn halten? Oder wenn die anfänglichen Gegner des Standards beginnen, ihn zu adaptieren? Wenn das letztere ein Gradmesser für die Standardisierung ist, dann ist jetzt der Zeitpunkt für die Akzeptanz gekommen und FDT ist zum Standard für die Feldgeräteintegration geworden. Warum FDT-Technologie? Das Hauptziel der FDT-Technologie ist es, die Parametrierung von Feldgeräten unabhängig vom Hersteller, Kommunikationsprotokoll und Anwendungsbereich dem Anwender aufgabenbezogen und einheitlich zu ermöglichen. Feldgeräte werden in vielen Phasen ihres Lebenszyklus parametriert: Bei der Auslieferung aus dem Herstellerwerk werden Parameter nach Angaben des Kunden eingestellt. Bei der Anlagenplanung werden Parameter zunächst aufgabenorientiert erfasst und bei der Installation des Feldgerätes geladen. In batchorientierten Anlagen werden Parametersätze entsprechend dem Produkt, das hergestellt werden soll, umgeladen. Beim Austausch eines defekten Feldgerätes werden Parameter des ausgetauschten Feldgerätes in das neue Gerät übernommen. Bei der Anlagenwartung werden Parameter entsprechend den über einen langen Zeitraum erfassten Messwerten, die z.B. den Verschleiß eines Aggregates aufzeichnen, angepasst. Feldgeräte müssen dazu je nach Aufgabenstellung in unterschiedliche Systeme integriert werden: Sie können sowohl Teil eines Leitsystems in großen Produktionsanlagen sein, als auch einzeln unabhängig vom System mit Standalone Tools bearbeitet werden. In allen Fällen soll ein und dieselbe Softwarekomponente, der DTM, für die Parametrierung verwendet werden. Für den Hersteller eines Feldgerätes ist es von Vorteil, nur einen DTM für eine Gerätefamilie anbieten zu müssen, der zudem noch für den Einsatz mit verschiedenen Kommunikationsprotokollen vorbereitet ist. Das senkt Entwicklungskosten und führt zur firmeninternen Standardisierung. Außerdem kann der Vertrieb mit einem Standalone Tool und einem DTM sofort neue Feldgeräte beim Kunden präsentieren, die Produktion kann Feldgeräte vorparametrieren, die Qualitätssicherung verwendet den DTM für Reihentests. Für den Anlagenbetreiber ist die Verwendung eines offenen Standards von Vorteil, der ihm die Freiheit bei der Auswahl von Leitsystemen und Feldgeräten lässt und zudem die Schulungskosten für das Personal senkt. Generische DTMs wie z.B. Profibus Profil-DTMs, bieten einen anlagenweiten Standard für alle Profibus Geräte an, auch wenn Hersteller keine eigenen DTMs für ihre Feldgeräte liefern. Ein weiterer Vorteil liegt darin, für spezielle Aufgabenstellungen innerhalb einer Anlage sofort eine punktuelle und kostengünstige Lösung parat zu haben. Ein Beispiel ist die Beobachtung einzelner Messstellen oder die Speicherung von Messreihen einzelner Sensoren einer Anlage in einer Datenbank (Bild1) zur Qualitätssicherung. Funktionen, die dem Benutzer die tägliche Arbeit im Umgang mit den zahlreichen Parametern der Feldgeräte erleichtern, wie z.B. eine Suchfunktion für Begriffe in mehreren Sprachen in DTMs, können leicht integriert werden. Dabei werden im Minimum nur drei Komponenten benötigt: PACTware, ein Kommunikations-DTM und ein generischer DTM. Entwicklung in den vergangenen fünf Jahren Aus einer Interessengemeinschaft einiger weniger Firmen, getrieben von ABB und E+H, entwickelte sich 2003 ein Konsortium aus ca. 30 Firmen in drei Kontinenten, die vertraglich eine Zusammenarbeit vereinbart hatten. 2005 wurde dann die FDT Group gegründet, die heute mehr als 40 Firmen umfasst und ein Board of Directors, ein Executiv Committee, ein Office und Working Groups für die Spezifikation, Marketing und Zertifizierung umfasst. Insgesamt sind 18 Projektgruppen aktiv, die die Weiterentwicklung und Standardisierung der Spezifikation vorantreiben. Die Zusammenarbeit mit Organisationen, die im selben Umfeld tätig sind, wie z.B. die ODVA oder OPC, wurde intensiviert. Insbesondere die Zusammenarbeit mit dem PACTware e.V., der seit 2001 ein kostenloses Standalone Tool sozusagen als \“Einstiegsdroge\“ für FDT entwickelt und über seine Mitglieder vertreibt, wird auf eine für die Anwender vorteilhafte Basis gestellt. Nachdem FDT zunächst mit dem Hart- und Profibus-Protokoll in der Prozesstechnik gestartet wurde, werden jetzt die Protokolle Fieldbus Foundation, Modbus, CIP (Controlnet, Ethernet IP, Devicenet), Profinet, AS-i und Interbus in den Standard aufgenommen. FDT wird nun auch in der Fertigungstechnik eingesetzt. In der 2005 veröffentlichten Version 1.2.1 der FDT-Spezifikation werden Funktionen beschrieben, die über den reinen Betrieb eines Feldgerätes in einer Anlage hinausgehen. Dazu gehören z.B. das Scannen einer Bustopologie, der Tausch von Feldgeräten und der Vergleich von Parametersätzen. Da die FDT-Spezifikation als offener und frei verfügbarer Standard angeboten wird, ist eine Vielzahl von Implementierungen entstanden, die sowohl auf Seiten der DTMs als auch für Rahmenapplikationen eingesetzt werden. Heute sind mehr als zehn Rahmenapplikationen (Standalone Tools wie Pactware, FieldCare oder fdtContainer, Leitsysteme wie 800xA, Melody, Freelance von ABB, weitere Systeme von Omron, Phoenix Contact, Möller, Hilscher, Yokogawa, Foxboro) und ca. zehn Frameworks, Toolkits, Interpreter und Compiler zur Entwicklung von DTMs bekannt. Dadurch, dass die FDT Spezifikation kein formales Dokument ist – wie z.B. ein Programm, eine Bibliothek oder ein Kommunikationsstack – bleiben Interpretationen nicht aus. Die unterschiedlichen Implementierungen müssen daher durch qualitätssichernde Maßnahmen auf Konformität mit dem Standard überprüft werden. Für DTMs wurde der dtmInspector entwickelt, der für eine Zertifizierung zwingend vorgeschrieben ist. Ein Frame-Inspector für die Prüfung von Rahmenapplikationen ist geplant. In Interoperabilitäts-Workshops wurde in den vergangenen Jahren überprüft, inwieweit das Zusammenspiel der Rahmenapplikationen und DTMs wirklich funktioniert. Dabei wurden vor allem Punkt-zu-Punkt-Verbindungen getestet, bei denen z.B. ein Standalone Tool wie FieldCare über eine Strecke von Kommunikationsgeräten mit einem Sensor verbunden wurde. Mit Hilfe intensiver Ineroperabilitätstests werden sowohl Probleme bei der Implementierung von Rahmenapplikationen und DTMs aufgedeckt, als auch Ungenauigkeiten in der Spezifikation oder fehlende Tests im dtmInspector erkannt, die den ständigen Verbesserungsprozess der FDT-Technologie antreiben. Die unterschiedlichen Anforderungen, die Standalone Tools und Leitsysteme mit Mehrbenutzerbetrieb an DTMs stellen, werden dadurch ebenfalls herausgearbeitet und den Entwicklern in Best Practice Dokumenten vermittelt. FDT – der Standard für Feldgeräteintegration Durch die rasche Verbreitung der FDT Technologie über drei Kontinente und die Vielzahl der neu entstehenden Frame Applikationen wird die Entwicklung von DTMs für Gerätehersteller immer interessanter. Dadurch, dass die verbreiteten Kommunikationsprotokolle in Prozess- und Fertigungsindustrie einbezogen werden, erhält FDT neuen Schub. Durch die Standardisierung in der IEC, die aktive Kontrolle der Produktentwicklungen durch Zertifizierung der Implementierungen sowie der Benutzeroberfläche und die Einbeziehung der Anwender in die Weiterentwicklung der Spezifikation ist die FDT-Technologie schon nach fünf Jahren auf dem besten Weg, sich in der ganzen Skala der Automatisierung durchzusetzen. Hannover Messe: Halle 11, Stand A22