Standardisierte Geräteparametrierung

Jürgen Lange

Modularisierung von Anlagen, flexible Umrüstungen und Verkürzung von Inbetriebnahmephasen sind Maßnahmen, wie Produktionsprozesse heute optimiert werden. Für ein bestimmtes Projekt wird dasjenige Gerät eingesetzt, das die Aufgabenstellung am besten löst, unabhängig vom Hersteller. Moderne Verarbeitungsbetriebe bestehen heute daher aus einem Mix von Automatisierungsprodukten unterschiedlicher Hersteller. Sehr häufig kommen in solchen Multi-Vendor-Anlagen mehrere Kommunikationsprotokolle gleichzeitig zum Einsatz. Für die Inbetriebnahme und Wartung stehen daher sehr unterschiedliche Werkzeuge verschiedener Hersteller zur Verfügung. Die erreichten Einsparungen gehen durch erhöhte Schulungsaufwendungen für das Erlernen dieser Tools wieder verloren.

Mit der Device Description Language (DDL) wurde ein wesentlicher Schritt in Richtung universelles Tool gegangen. DDLs lösen das Problem der Gerätetypenvielfalt. DDL ist eine textbasierte Sprache und beschreibt die Merkmale von Feldgeräten, die in Gerätenetzwerken benutzt werden.

Mit der wachsenden Komplexität intelligenter Feldgeräte kommen DDLs jedoch an ihre Grenzen. Grafische Darstellungen von Geräteinformationen, algorithmische Verknüpfungen von Parametern, Darstellung von Echtzeit-Trends sind Beispiele für Anforderungen, die mit DDL nicht mehr erfüllt werden können. Zudem sind Hart-DDL, Profibus-EDDL und FF-DDL wiederum nur innerhalb ihrer Kommunikations- bzw. Feldbusgrenzen anwendbar, wenngleich sie durchaus gleichzeitig in Multi-Vendor-Anlagen zum Einsatz kommen.

Hier setzt FDT an und schafft durch eine Tool-basierte Einbindung der Geräteeigenschaften eine strikte Kapselung von Feldbus-, Hersteller- oder Geräte-Spezifika. Die Beschreibung sämtlicher Parameter und der Funktionalität befindet sich nicht im Gerät selbst, sondern in einem Programm. Der Zugriff auf die Geräteinformation erfolgt über eine einheitliche, in der FDT-Spezifikation definierte Schnittstelle. FDT ermöglicht somit eine einfache und einheitliche Parametrierung von Geräten bei voller Nutzung beliebig komplexer Geräteeigenschaften unabhängig von Gerätetyp, Hersteller oder Kommunikationsprotokoll. Zentrales Engineering und Asset Management von Hart-, Profibus- oder Founda- tion-Fieldbus-Geräten unterschiedlicher Hersteller mit einem universellen FDT-Tool wird Realität und eröffnet massives Einsparpotenzial.

Zentrale Komponente des FDT-Konzeptes ist der Device Type Manager (DTM), der Gerätetreiber, den ein Hersteller mit seinem Gerät zur Verfügung stellt. Der DTM kennt alle Regeln des Gerätes, enthält alle Anwenderdialoge, übernimmt Gerätekonfigurierung und Diagnose und generiert die gerätespezifische Dokumentation. Engineering-Werkzeuge – so genannte FDT-Rahmenapplikationen – nehmen als Container die DTMs aller Geräte einer Anlage auf. Über die standardisierten FDT-Schnittstellen nutzt das Engineering-Werkzeug die Information und Funktionalität der DTMs. Der Zugang zu Parametern und Daten in den Feldgeräten erfolgt über Kommunikations-DTMs (CommDTM). Ein CommDTM ist das Konfigurierungs- und Management-Werkzeug einer Kommunikationsbaugruppe. Es stellt beliebigen DTMs einen Kommunikationskanal für den Datenaustausch mit den Geräten zur Verfügung. Die spezifischen Eigenschaften eines Feldbusses bzw. der Kommunikationsbaugruppe werden durch die FDT-Schnittstelle des CommDTM gekapselt.

Das Prinzip, Funktionalität an standardisierten Schnittstellen zu kapseln, bringt eine Reihe von Vorteilen:

Einen entscheidenden Vorteil bei der Inbetriebnahme und Wartung von Anlagen bringt FDT dadurch, dass sämtliche Geräte aus einem einzigen Engineeringtool von einer zentralen Warte parametriert und gewartet werden können. Die Sicht des Anwenders auf die Geräteinformation ist einheitlich und unabhängig vom Gerätetyp, Hersteller des Gerätes oder dem Kommunikationsprotokoll, über das das Gerät angesprochen wird. Der Einsatz von Hand-Held-Terminals oder separaten Parametrierungstools ist nicht erforderlich. Die Bedienung von einer zentralen Warte mit einem einzigen universellen FDT-Tool ermöglicht zudem ganz neue topologische Möglichkeiten. So kann die Bedienung von einem PC vor Ort stattfinden, aber auch auf einem via Ethernet räumlich von der Anlage entfernten Rechner. Bild 2 stellt eine solche Topologie am Beispiel eines Profibus-Netzwerkes dar. Ein Profibus-CommDTM, der auf dem Engineeringrechner in einer FDT-Rahmenapplikation läuft, ermöglicht beliebigen Device-DTMs einen leistungsfähigen Zugang zu den Geräten am Profibus. Durch die Kapselung sämtlicher Kommunikationseigenschaften erfolgt die Konfiguration und Parametrierung beliebiger Geräte ohne Programmieraufwand und ohne lästiges Studium von Beschreibungen. Der Zugang zu den Profibus-Geräten erfolgt über ein Profibus-Ethernet-Gateway. Es übernimmt die Rolle des Klasse-2-Masters im Profibus-Verbund. Das Gateway ist über Ethernet mit dem Engineeringrechner verbunden. Das Engineeringtool hat somit über das Intranet einen Zugang zu allen Geräten.

Neben der reinen Transportfunktion von CommDTMs gibt es zusätzliche Funktionalitäten, die den Prozess der Inbetriebnahme massiv vereinfachen. Beispiele hierfür sind Profidtm, der Profibus-CommDTM, und HSEdtm, der Foundation-Fieldbus-CommDTM, von Softing. Durch aktives Abscannen des gesamten Profibus-Adressraums erfasst beispielsweise Profidtm alle in einer Anlage angeschlossenen Geräte. Die gefundenen Geräte werden in eine Live List aufgenommen und im Engineeringtool mit Namen, Adresse und Profibus-Identifikationsnummer dargestellt. Passend zur Profibus-ID können die zugehörigen DTMs automatisch in das Engineeringtool geladen werden. Die Parametrierung und Diagnose von Geräten ist somit praktisch ohne jegliche manuelle Bedienung sofort durchführbar. Eine weitere Erleichterung liefert Profidtm durch die Einstellbarkeit der Geräteadresse aus dem Engineeringtool heraus. Dies ist insbesondere für Geräte von großem Nutzen, die mit einer zum Projekt unpassenden Adressvoreinstellung ausgeliefert werden. Dadurch entfällt das lästige Abklappern der Geräte in der Anlage, um vor Ort mit einem Hand-Held-Terminal die Geräteadresse zu verändern.

Softing-Profidtm ist ein zuverlässiger Baustein für eine einheitliche und anwenderfreundliche Bedienerschnittstelle gemäß der FDT-Spezifikation, Version 1.2, und kann unter Windows 98/NT/2000/XP eingesetzt werden. Beliebige Profibus-Geräte, für die der Hersteller ein DTM zur Verfügung stellt, können über Profidtm schnell und sicher konfiguriert und parametriert werden. Aufwändiges Programmieren und das Studieren von Beschreibungen entfallen. Die Profibus-Kommunikationsparameter werden von Profidtm entsprechend der ausgewählten Baudrate automatisch errechnet. Das in der FDT-Spezifikation als optional definierte Audit Trail wird von Profidtm unterstützt. Somit können Eingriffe in den Prozess durch Parametereinstellungen und Eingabeoperationen mitprotokolliert und somit rückverfolgt werden. Mit der Unterstützung von transparenten DP-V1/PA-Gateways eignet sich Profidtm besonders gut für den Einsatz in prozess- und verfahrenstechnischen Anlagen. Den Zugang zum Profibus stellen Profibus-Interfaces (ISA, PCI, PC/104, PCcard) oder die Profibus-Ethernet-Gateways FG-100 und FG-300 Profibus von Softing sicher. Eingesetzt in Kombination mit FG-100 oder FG-300 Profibus, ermöglicht Profidtm die Parametrierung der Geräte aus der Ferne via Ethernet.

Neben dem Einsatz in zahlreichen Labors für die Parametrierung und Typprüfung von Geräten, wird Profidtm zusammen mit Pactware, FieldCare von Endress+Hauser und FieldbusBuilder von ABB in verfahrenstechnischen Anlagen in Chemie und Pharma eingesetzt. Beispielsweise in einem deutschen Pharmakonzern wird Profidtm eingesetzt, um von einer mobilen Parametrierstation eine verfahrenstechnische Anlage in Betrieb zu nehmen. In einem ersten Schritt werden die Feldgeräte ausgewählt, Adressen vergeben, Messbereiche festgelegt und die Parametereinstellungen in MSR-Stellenblättern spezifiziert. In einer zweiten Phase werden nach wie vor offline alle festgelegten Parameter über die Benutzerschnittstelle der DTMs eingegeben. In einem dritten Schritt, der eigentlichen Inbetriebnahme, werden schließlich alle Parametersätze online über Profidtm an die Geräte heruntergeladen. Hier erfolgt auch eine erste Überprüfung der Anlagenplanung. Durch Kommunikation mit den einzelnen Geräten wird überprüft, ob die Adresseinstellung der Geräte stimmt. Weiter kann durch das Auslesen von Status- und Diagnoseinformation in einer frühen Phase der Inbetriebnahme die Funktionsfähigkeit der Geräte sichergestellt werden. Bevor es zum eigentlichen Anlauf des gesamten Prozesses kommt, werden dadurch häufige Fehlerquellen durch Planungs- oder Eingabefehler eliminiert.

Halle 9, Stand A35

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