Daten sind das Erdöl des 21. Jahrhunderts

PA-DIM als Informationsmodell für NOA

Anzeige
Feldgeräte erzeugen und verwalten eine Vielzahl an Daten. Oft fehlt es aber noch an der notwendigen Konnektivität. Zur Umsetzung der Namur Open Architecture wird ein standardisiertes Informationsmodell benötigt. Das von der Fieldcomm Group entwickelte PA-DIM ist so ein Modell und dient deshalb als Basis für die Umsetzung.

Wenn Daten das Erdöl des 21. Jahrhunderts sind, […], dann sei die Konnektivität die Tankstelle. So lautete ein Fazit der letzten Namur-Hauptsitzung. Konnektivität ist sicherlich die eine Herausforderung bei der Digitalisierung (Bild 1). Doch was nützt diese, wenn die damit zu Verfügung stehenden Daten dann nicht ausgewertet, sprich interpretiert werden können? Das ist dann ungefähr so, als wenn man in die Bücherei geht und dort Bücher in allen möglichen Sprachen stehen, man aber nur eine einzige versteht. Die Daten sind zwar da, aber man kann die darin enthaltenen Informationen nicht verstehen. Anders im Internet: Wenn man in Google etwas sucht, werden die gefundenen Texte schon automatisch in die richtige Sprache übersetzt. So oder so ähnlich stellen wir uns das auch bei der Fieldcomm Group für die Informationen aus Anlagen der Prozessindustrie vor. Doch dazu fehlt bislang eines: eine gemeinsame Sprache. Deshalb wird nun ein gemeinsames Informationsmodell für Prozessgeräte definiert.

Namur Open Architecture (NOA)

Die klassische Automatisierungsstruktur wird vielfach als Pyramide mit vier Schichten dargestellt. Diese Struktur hat sich über viele Jahre bewährt und bietet eine dementsprechend hohe Betriebssicherheit. Gleichzeitig ist sie jedoch wenig flexibel und offen für die Nutzung von Innovationen und neuen Technologien für das Internet der Dinge und Industrie 4.0. Die Namur Open Architecture (NOA) erweitert die bestehende Struktur durch zusätzliche offene Schnittstellen. Damit sollen die Daten aus Feldgeräten und Steuerungen auch für übergeordnete Monitoring- und Optimierungsaufgaben verfügbar gemacht werden.

Auf verschiedenen Ebenen der Automatisierungsstruktur stellen Geräte die offene NOA-Schnittstelle (NOA-Interface) zur Verfügung (Bild 2). Diese basiert auf OPC-UA und verwendet ein einheitliches Informationsmodell (NOA Information Model). Durch einen eingebetteten OPC-UA-Server kann dieses Informationsmodell z. B. von einer Steuerung, von einem Remote-I/O-System oder zukünftig auch direkt von Feldgeräten mit Ethernet-Anschluss implementiert werden. Der Zugriff auf die Daten soll dabei aus Sicherheitsgründen ausschließlich lesend erfolgen. Dies wird in Bild 2 durch die NOA-Diode symbolisiert. Als Informationsmodell gibt es bislang die OPC-UA Companion Spezifikation OPC-UA for Devices (OPC-UA DI).

Informationsmodell für Feldgeräte

Eine Arbeitsgruppe der Fieldcomm Group erarbeitet derzeit in Kooperation mit Namur, OPC Foundation, PNO und dem ZVEI ein Informationsmodell für die Feldgeräte der Prozessautomatisierung. Dieses trägt die Bezeichnung PA-DIM (Process Automation – Device Information Model) und definiert ein Objektmodell, in dem zukünftig alle Geräte abgebildet werden sollen (Bild 3). Dazu werden für OPC-UA entsprechende Objekttypen definiert. In der OPC-UA DI wird bereits ein allgemeiner Typ für Geräte, der Devicetype definiert. Davon abgeleitet wird nun ein spezialisierter Typ PADevicetype. Objekte dieses Typs repräsentieren jeweils ein Feldgerät. Jede Instanz verfügt z. B. über die Eigenschaft Nameplate. Darin befinden sich alle Informationen, die zur eindeutigen Identifizierung des Gerätes notwendig sind, wie z. B. Seriennummer, Hersteller, Gerätetyp usw. Wichtig ist auch, dass alle Informationen unabhängig vom jeweiligen Kommunikationsprotokoll dargestellt werden.

Je nach Gerätetyp werden noch weitere Eigenschaften und entsprechende Objekttypen standardisiert. Diese richten sich nach bestimmten Anwendungsfällen und den Empfehlungen der Namur über die Core Parameter (NE 131).

Beim Anwendungsfall „Automated as built“ geht es z. B. um die Prüfung, ob eine Anlage auch nach den Vorgaben des Engineerings realisiert wurde. Über die eindeutige Identifizierung der Geräte, kann hier z. B. geprüft werden, ob die richtigen Geräte an der richtigen Stelle eingebaut und mit den richtigen Parametern kommissioniert wurden.

Raffinierte Daten?

Mit Rohöl können die meisten von uns wenig anfangen. Ähnlich verhält es sich auch mit den Rohdaten von Geräten. Auch diesen muss zuerst ihre bestimmungsgemäße Bedeutung zugewiesen werden, bevor sie durch automatisierte Prozesse weiterverarbeitet werden können und damit schließlich Mehrwert erzeugen. Zu diesem Zweck werden nun sogenannte SemanticIDs definiert und bestimmten Daten wie z. B. Variablen oder Parametern zugewiesen. Die Definition dieser SemanticIDs erfolgt im
IEC 61360 Common Data Dictionary (CDD). Das CDD legt eindeutige IDs für viele gebräuchliche Prozessvariablen, Parameter, Einheiten usw. fest.

An irgendeiner Stelle muss aber nun noch das Mapping dieser SemanticIDs auf die gerätespezifischen Daten eines bestimmten Gerätetyps erfolgen. Dazu ist in der Regel das Wissen über den Gerätetyp notwendig. Deshalb wurde die Gerätebeschreibungssprache EDDL (Electronic Device Description Language) um das Konzept der Semanticmap erweitert. Der Gerätehersteller kann damit innerhalb der EDD des Gerätetyps dieses Mapping definieren. Dort wird z. B. definiert, dass die EDD-Variable Temperatur eine Prozessvariable vom Typ TemperatureMeasurementtype ist. Dieser Typ hat nun bereits fest definierte Eigenschaften und deren SemanticIDs sind wiederum bereits durch den Typ zugewiesen.

OPC-UA-Clients bzw. Anwendungen, die die entsprechenden Objekttypen des PA-DIM kennen, können damit zukünftig hersteller- und protokollunabhängig auf die standardisierten Geräteinformationen zugreifen. Darüber hinaus können Gerätehersteller das Informationsmodell ihrer Geräte auch mit gerätespezifischen Informationen erweitern.

Realisierung

Wie wird nun das Informationsmodell in der Praxis erzeugt? Die Gerätehersteller stellen für ihre Geräte entsprechende FDI Device Packages bereit, die bereits mit semantischen IDs erweitert wurden. Eine FDI-Host-Anwendung importiert dann diese Packages und ist damit in der Lage, das Informationsmodell der Geräte entsprechend dem PA-DIM abzubilden und über OPC-UA bereitzustellen. Für bestehende Anlagen hat Codewrights eine Softwarelösung entwickelt, die direkt auf einem Edge Gateway zur Ausführung kommt. Dieses erkennt die angeschlossenen Geräte automatisch und erzeugt das Informationsmodell auf Basis von Mikrotreibern, die aus den verfügbaren EDDs oder FDI Device Packages automatisch generiert werden. Die SemanticIDs werden dabei teilweise automatisch gemappt und hinzugefügt.

www.prozesstechnik-online.de

Suchwort: cav0219codewrights


Autor: Dr. Michael Gunzert

Director Technology,

Codewrights




Hier finden Sie mehr über:
Anzeige

Powtech Guide 2019


Alles zur Powtech 2019. Jetzt lesen

Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

cav-Produktreport


Für Sie zusammengestellt

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Hier finden Sie aktuelle Whitepaper

Top-Thema: Instandhaltung 4.0

Lösungen für Chemie, Pharma und Food

Pharma-Lexikon

Online Lexikon für Pharma-Technologie

Prozesstechnik-Videos

Hier finden Sie alle aktuellen Videos

phpro-Expertenmeinung


Pharma-Experten geben Auskunft

Prozesstechnik-Kalender

Alle Termine auf einen Blick
Anzeige
Anzeige

Industrie.de Infoservice

Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de