Komfortable Schnittstellen sind unsichtbar: FDT und TCI in der Fabrikautomatisierung

Mit der zunehmenden Funktionalität von Feld­geräten sowie von Sensoren und Aktoren kann auf der einen Seite zwar die Vielfalt der Geräte durch deren Parametrierbarkeit reduziert werden, auf der anderen Seite wächst die Zahl der in einer Anlage eingesetzten Software- und Bedienoberflächen. Die Zusammenführung der Tools sowie die Vermeidung von heute meist proprietären Kommunikationsmechanismen zwischen Oberfläche und Gerät über Netzwerkgrenzen hinweg sind die wichtigsten Anforderungen. Mit ihren Engineering-Systemen verfolgen die Hersteller Ansätze mit unterschiedlichen Graden an Offenheit. So haben bereits einige Systemhersteller die Field Device Tool-Schnittstelle (FDT) direkt in ihr System integriert. Hier können gerätespezifische Oberflächen, die als Device Type Manager (DTM) erstellt wurden, nahtlos in das Engineering-System eingebunden werden. Andere Hersteller setzen auf die Anbindung von Geräteoberflächen über eine funktional einfache Tool Calling Interface-Schnittstelle (TCI). Nahtlose Integration in Engineering-Systeme Mit der Entwicklung einer FDT-Schnittstelle im Programmiersys­tem und Netzwerk-Konfigurator PC Worx verfolgt Phoenix Contact die direkte Integration von Geräteoberflächen. Die Entscheidung zugunsten dieser Strategie war leicht, da die FDT-Schnittstelle eine Vielzahl von Funktionen definiert, über die die eingebundenen DTM aus dem Engineering-System heraus gesteuert werden können. Zentrale Anforderungen, wie z.B. die gemeinsame Datenhaltung aller Projektdaten einer Anlage, werden von FDT erfüllt. Denn die in den Geräteoberflächen eingestellten Geräteparameter werden vom FDT-Container – also vom Engineering-System – gespeichert. Entscheidend bei der Zusammenführung der zahlreichen Bedienoberflächen ist auch das gemeinsame Management von Benutzerrechten. An eine über FDT in das Engineering-System eingebundene Geräteoberfläche (DTM) kann unabhängig vom Hersteller ein bestimmter Benutzer-Level übergeben werden. Vorteil dabei für den Anwender: Das Login erfolgt nur noch an einer Stelle, nämlich im Engineering-System selbst. Mit FDT gelöst wurde auch der zentrale Download und Upload aller eingestellten Geräteparameter zu und von den Geräten mit einem einzigen Aufruf. Das gilt auch für den Vergleich von Parametern zwischen Projekt und Geräten. Im Notfall sind auf diesem Weg wichtige Betriebsparameter anlagenweit schnell wieder eingestellt oder überprüft. Immer mehr Intelligenz wird auch in einfache Sensoren und Aktoren verlagert – z.B. bei Geräten, die über IO-Link oder Hart ansprechbar sind. Hier reicht die übliche Gerätebeschreibung aus. Unabhängig vom verwendeten Format – GSD, GSDML, EDDL oder FDCML – sind generische DTM eine brauchbare Lösung. Ein generisches DTM interpretiert das jeweilige Gerätebeschreibungsformat und stellt die Gerätedaten für den Anwender entweder in Listenform dar oder – wie bei EDDL – mit den jeweiligen grafischen Elementen. FDT ist damit keine Entscheidung für die Unterstützung nur einer einzigen Technologie, sondern bringt die notwendige Offenheit für andere Technologien gleich mit. Über die bidirektionale FDT-Schnittstelle zwischen Geräteoberfläche (DTM) und dem Engineering-System ist auch die Weiterverarbeitung der Prozessdaten im Engineering-System möglich. Jeder Gerätehersteller kann seine DTM zudem in unabhängigen Zertifizierungslaboren auf FDT-Konformität testen lassen. Das dann erteilte Zertifikat gibt dem Anwender die notwendige Sicherheit – bezogen auf die gegenseitige Kompatibilität. TCI – ein Schritt in die richtige Richtung Im Vergleich zur FDT-Schnittstelle verfügt das TCI-Interface zwischen Engineering-System und Geräte-Oberfläche bewusst nur über wenig Funktionalität, um den Implementierungsaufwand gering zu halten. Entscheidend ist hier allein die Übergabe von Adress-, Projekt- und Kommunikationsweg-Informationen, damit diese Parameter im aufgerufenen Tool zu einem im Engineering-System ausgewählten Gerät nicht noch einmal eingestellt werden müssen. Die Parametrierung des Endgeräts erfolgt nun im externen Tool. Ein Rückfluss der Daten in das Engineering-System über TCI und deren Weiterverwendung, wie sie bei FDT erfolgt, ist im TCI-Konzept nicht vorgesehen. Die Kommunikation zwischen Geräteoberfläche und Endgerät muss in einer nach \“TCI Conformance Class 2\“ entwickelten Lösung weiterhin proprietär vom Geräte-Tool – z.B. über hersteller- und geräteabhängige Kommunikationsbausteine – auf der SPS aufgebaut werden. Bei Profibus bietet die Verwendung eines \“C\“ass 2 Masters\“ eine Alternative. Erst eine Implementierung der TCI-Schnittstelle gemäß \“TCI Conformance Class 3\“ im Engineering-System stellt einen Kommunikations-Server mit einer FDT-konformen Kommunikationsschnittstelle bereit. Über diesen Kommunikationstreiber als Teil des Engineering-Systems kann dann das externe Geräte-Tool über die SPS hinweg mit dem Endgerät kommunizieren. TCI und FDT – eine pragmatische Verbindung Diese FDT-konforme Kommunikationsschnittstelle von Engineering-Systemen ist der Schlüssel für die Anbindung der offenen FDT-Welt. Dies gilt allerdings nur, wenn Profibus oder Profinet als Netzwerk eingesetzt dienen, da der Kommunikations-Server nur diese Feldbussysteme unterstützt. Da viele Gerätehersteller ihre Geräte-Oberflächen bereits als DTM ausgeführt haben, wäre die zusätzliche Unterstützung der TCI-Schnittstelle zusätzlicher Aufwand. An dieser Stelle setzt die Software AutomationXplorer+ (AX+) von Phoenix Contact an. Die Software bietet die Möglichkeit, beliebige Geräteoberflächen (DTM) zu integrieren, und fungiert dabei als FDT-Container. AX+ selbst ist über eine TCI-Schnittstelle aufrufbar. Auf diesem Weg kann eine Geräteoberfläche als DTM an ein Engineering-System angebunden werden, das nur TCI unterstützt. Damit für eine Geräteparametrierung nicht jedes Mal der FDT-Container aus dem Engineering-System heraus neu gestartet werden muss, gibt es einen Assistenten. Er unterstützt sowohl bei der Übernahme der Netzwerk-Topologie aus dem Engineering-System in den FDT-Container wie auch bei der Zuweisung der zu den Geräten gehörigen DTM. Dieser Vorgang wird einmalig ausgeführt. Einmal erstellt, kann der Anwender im FDT-Container gleich mehrere Geräte parametrieren. Fazit Mit TCI können FDT-basierte Werkzeuge schnell und pragmatisch in der Fabrikautomatisierung eingesetzt werden. Mit Hilfe eines FDT-Containers, der über TCI aufrufbar ist, kann der Aufwand bei den Herstellern reduziert und die Handhabung für den Anwender vereinfacht werden. Mit einer FDT-Schnittstelle direkt im Engineering-System ist eine nahtlose, offene und feldbusunabhängige Integration der herstellerunabhängigen Gerätekonfiguration und Gerätediagnose möglich. Schließlich zeichnet sich eine anwendergerechte Schnittstelle dadurch aus, dass sie für den Anwender möglichst nicht sichtbar ist. Erst dann ist die Tool-Integration vollständig gelungen. Kasten: FDT, TCI und AutomationXplorer+ Die unter dem Dach der Profibus Nutzerorganisation (PNO) und des ZVEI entwickelte FDT/DTM-Technologie spezifiziert eine einheitliche, standardisierte Schnittstelle – nicht nur zwischen Software-Oberflächen, sondern auch zwischen Kommunikationstreibern – für verschiedene Netzwerke. Der AutomationXplorer+ ist eine FDT-Rahmenapplikation, in die DTM verschiedener Hersteller integriert werden können. In einer Punkt-zu-Punkt-Kommunikation können so auch über Netzwerkgrenzen hinweg Geräte und Sensoren/Aktoren komfortabel über Ethernet, Interbus, Profibus, Hart- oder IO-Link parametriert werden. Für eine Anbindung gerätespezifischer Bedienoberflächen (DTM) an das Siemens Engineering-System kann der Automation-Xplorer+ über die TCI-Schnittstelle (Tool Calling Interface) aufgerufen werden. Gerätespezifische Bedienoberflächen lassen sich so als DTM über die Aufrufschnittstelle TCI direkt aus dem Engineering-System starten Hannover Messe: Halle 9, Stand F40