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Up to date mit Profibus-PA

Geräteparametrierung mit Hilfe von EDD und FDT
Up to date mit Profibus-PA

Die Namur hat sich nach intensiven Untersuchungen für den Feldbus Profibus-PA entschieden, da sich durch den Einsatz der Feldbustechnologie in der chemischen Industrie die Kosten für Inbetriebnahme, Wartung und Instandhaltung erheblich reduzieren lassen. Zahlreiche Applikationen haben gezeigt, dass Profibus diesem Anspruch in vollem Maße gerecht wird.

Christian Diedrich, Thomas Bangemann, Axel Pöschmann

Mit Profibus steht ein industrielles Kommunikationssystem zur Verfügung, das mit seinen Protokoll- und Profilvarianten den Anforderungen an den Einsatz in unterschiedlichen Branchen gerecht wird. Die Protokollarchitektur von Profibus orientiert sich am ISO/OSI-Referenzmodell, wobei wie bei jedem klassischen Feldbus nur die drei Layer Physical, Data Link und Application ausgeprägt sind. Darüber hinaus werden in Profilen Vereinbarungen zwischen Herstellern für Funktionalitäten oberhalb des Layer 7 getroffen. Profile enthalten Festlegungen, die Feldgerätefunktionen (z. B. messen, stellen), verbunden mit ihren Variablen und Parametern so beschreiben, daß auf diese herstellerunabhängig über den Feldbus zugegriffen werden kann.
PA-Profile
In der Vergangenheit haben sich einige Gruppen von Geräteherstellern (z. B. Messumformer, Stellantriebe, Analysatoren) zusammengetan, um sich hinsichtlich Nutzung des Datenaustauschs und der Gerätefunktionen in Applikationsprofilen abzusprechen. Dort, wo diese Profile von vielen Firmen getragen und gepflegt werden, ergeben sich für Programmierer und Anlagenbetreiber die gewünschten Effekte. Profile sind Verabredungen (Definitionen) von der Syntax (Datentyp) und der Semantik (Bedeutung) von auszutauschenden Daten.
Es ist in der Verfahrenstechnik üblich, die Eigenschaften und Funktionen einer Messstelle, einer Stellstelle und auch der Steuerung/Regelung in Blöcken zu kapseln (PLT-Stelle) und daraus die funktionale Struktur der automatisierungstechnischen Anwendung zu entwickeln. Deshalb haben die PA-Profile dieses Modell für die Definitionsarbeiten verwendet (Abb. 1). Ein Hersteller wählt aus diesem Funktionsvorrat die für seine Aufgabe notwendigen Funktionen aus und implementiert diese in seinem Gerät. Ein Interoperabilitätstest überprüft, ob alle Definitionen der Profile eingehalten worden sind. Bei erfolgreicher Absolvierung dieser Tests wird durch die Profibus-Nutzerorganisation ein Zertifikat ausgesprochen. Der Gerätehersteller und damit auch der Anwender gewinnen einen hohen Grad an Gewißheit über die Integrationsfähigkeit der Geräte in eine Anlage.
Parametriertools
Der Feldbus ersetzt in den intelligenten Feldgeräten die Digital/Analog-Wandlung. Dies erhöht die Genauigkeit bei der Übertragung aus den Feldgeräten. Der Zugang zum Feldgerät über den Feldbus ermöglicht es, zusätzlich oder alternativ zu den lokalen Terminals, die PC-basierten Inbetriebnahmewerkzeuge an zentraler Stelle anzuschließen. Diese Möglichkeit hat die Hersteller zur Entwicklung von Inbetriebnahmewerkzeugen veranlasst, die verschiedene Gerätetypen und Geräte verschiedener Hersteller parametrieren können. Zusätzlich zur Parametrierung der Gerätefunktionen und zu den Bedienabläufen benötigen die Feldgeräte eine feldbusspezifische Kommunikationskonfigurierung, die in der Regel durch einen DP-Konfigurator vorgenommen wird.
Durch die PNO wurden in mehreren Etappen Technologien etabliert, die die Geräteparametrierung den Praxisanforderungen anpasst. Im ersten Schritt wurden die Electronic Device Description (EDD) und im zweiten Ansatz das FDT-Konzept entwickelt. Beide Technologien werden durch am Markt verfügbare Parametriertools, Leitsysteme bzw. Engineeringtools unterstützt. Während der Einsatz der EDD die herstellerneutrale Parametrierung schlechthin unterstützt, ist das FDT-Konzept für die Integration der Parametriertools in Leitsysteme vorgesehen. Die Kommunikationskonfiguration der Feldgeräte basiert auch für Profibus-PA auf den bewährten GSD-Dateien.
Gerätemanagement mittels EDD
Die EDD (Electronic Device Description) ist die Beschreibungssprache für anwendungsbezogene Parameter und Funktionen eines Feldgerätes. Ein Feldgerätehersteller erstellt mit Hilfe dieser Sprache die Gerätebeschreibung für ein konkretes Gerät und liefert diese gemeinsam mit seinem Gerät (so wie auch die GSD-Datei) aus (Abb. 2). In der Gerätebeschreibung sind alle Informationen enthalten, damit ein neutrales Inbetriebnahmewerkzeug dieses konkrete Feldgerät in Betrieb nehmen kann. Die Gerätebeschreibung wird in Form einer ASCII-Textdatei ausgeführt, die mehrere Abschnitte (Deklarationen und Definitionen sowie Referenzen untereinander) enthält. Hauptbestandteile der EDD sind Beschreibungen für Parameter und Funktionen des Gerätes, die Bedienungsführung für die Inbetriebnahme und die Kommunikationsadressierung. Die Nutzung der EDD bei Profibus-PA in der Verfahrenstechnik schreibt die positiven Erfahrungen bei der Parametrierung von Feldgeräten mittels Gerätebeschreibungstechniken, wie sie schon für Hart eingesetzt werden, fort.
Gerätemanagement mittels FDT/DTM
Die Idee für diese Variante der Geräteparametrierung besteht darin, dass ein Gerätehersteller mit seinem Gerät eine Softwarekomponente ausliefert, mit deren Hilfe dieses konkrete Gerät parametriert werden kann. Ein zusätzliches Werkzeug ist dann nicht mehr notwendig. Der Name dieses Konzeptes ist FDT (Fieldbus Device Tool). Das Konzept sieht einen Aufruf der entsprechenden Softwarekomponente aus Leit- und Engineeringtools vor. Diese Softwarekomponente zur Geräteparametrierung wird mit Device Type Manager (DTM) bezeichnet. Ein DTM ist eine Software, die für einen ganz bestimmten Gerätetyp alle Funktionen und Parameter beinhaltet, damit die Parametrierung eines konkreten Gerätes dieses Typs über den Feldbus möglich ist. Feldgerät und DTM bilden eine Einheit. Das FDT-Konzept sieht vor, dass das Leit- oder Engineeringsystem den Parametriervorgang zwischen DTM und Feldgerät durch seine Ressourcen – Bereitstellung des Kommunikationszugangs (Feldbus DTM) und der Datentechnik für die persistente Datenhaltung – unterstützen, wobei aber der Datenaustausch zwischen DTM und Feldgerät transparent, d.h. ohne Eingriff durch das Leit- und Engineeringsystem, durchgeführt wird. Außerdem ist das FDT-Konzept so gestaltet, dass verschiedene Feldbusse zum Einsatz kommen können (Abb. 3).
Es kann DTMs für Profibus-, aber auch für Hart- oder Fieldbus-Foundation-Geräte geben. Die Funktionen in den DTMs und der Datenaustausch zwischen DTM und Feldgerät ist bei den verschiedenen Feldbussen unterschiedlich, die Schnittstellen des FDT-Konzeptes aber sind identisch. Der DTM ist ein COM/DCOM-Server, der die Gerätefunktionalität, die Bedienerführung für die Inbetriebnahme und die Kommunikationseigenschaften beinhaltet. DTMs können vollständige Inbetriebnahmetools sein, frei mit beliebigen Programmiersprachen entwickelt werden oder auf der Basis der bereits existierenden EDD-Beschreibungen entstehen. Mit dem FDT-Konzept wird kurzfristig die Integration der Inbetriebnahme- und Konfigurierungswerkzeuge und mittel- bis langfristig eine direkte Integration von Geräteservern in die Leit-, Engineering- und Planungssysteme erzielt.
Ausblick für Profibus-PA
Profibus-PA wird seit über fünf Jahren in Anlagen der Chemie und Verfahrenstechnik erfolgreich installiert. In der Zwischenzeit sind über 750 solche Anlagen weltweit in 20 Ländern in Betrieb. Mehr als 100 000 Profibus-PA-Geräte befinden sich in diesen Anlagen im Einsatz. Das Gerätespektrum beläuft sich heute schon auf über 250 unterschiedliche Produkte mit stark steigender Tendenz. Damit hat Profibus-PA den mit Abstand weitesten Verbreitungsgrad von allen Feldbussystemen, die für den Einsatz in Anlagen der Chemie und Verfahrenstechnik konzipiert wurden.
Noch wird der Erfolg von Profibus größtenteils durch die Zahlen aus dem Fertigungsbereich bestimmt. Mit der Verabschiedung des Profibus-PA-Profils 3.0 und durch die Stabilisierung der in den für das Engineering relevanten Spezifikationen wie EDDL und FDT/DTM, aber auch durch weitere Aktivitäten, wie die Festlegung weiterer Profile (z. B. Analyse-Profil), die Definition eines Redundanzkonzeptes, die Integration von Hart in Profibus oder die Spezifikation von RS485 für den Ex-Bereich, wurden die Bedingungen für den Erfolg von Profibus in der Prozessautomatisierung geschaffen. Voraussetzung für einen ähnlichen Erfolg ist die Akzeptanz der Endanwender.
Halle 15, Stand H22
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