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Anlagenmodernisierung FDI? Nichts für Schaumschläger

30.10.2015

Was ist eigentlich FDI? Wieder eine Abkürzung mehr, ist man versucht zu antworten. Aus der Perspektive vieler Produktionsverantwortlicher mag das so ausschauen. Ein (fiktiver) Braumeister lernt schnell: FDI ist viel mehr. Einzigartig – und unmittelbar nützlich.

Noch immer fragen sich viele Betriebsingenieure und andere Praktiker in der Produktion: Was ist FDI? Die schnelle Antwort: Field Device Integration, also eine Technik zur Integration von Feldgeräten. Aber was soll uns das sagen? Was ist daran neu?

Betrachten wir ein hypothetisches Szenario. Stellen Sie sich vor, Sie wären der Braumeister einer großen Brauerei. Ein guter Job mit netten Vorteilen. Die Unternehmensführung kündigt ein Upgrade der Anlage mit Schwerpunkt Energieeinsparung an. Momentan sind die Energiepreise günstig, doch der mittelfristige Trend deutet auf höhere Kosten hin. Hinzu kommt, dass sich Energieeinsparungen günstig auf die Umwelt auswirken.

Als Braumeister wissen Sie natürlich, welcher Schritt im Brauprozess am energieintensivsten ist: die Herstellung der Würze (Bier vor der Fermentierung), bei der Wasser und Malzextrakt über einen längeren Zeitraum zusammen gekocht werden, um die Malzextrakte zu lösen. Sie erinnern sich, dass sich Ihr Wartungs- und Betriebspersonal über undichte Kondensatabscheider und ineffiziente Verbrennung in den Kesseln beschwert. Das Engineering-Team, das mit der Untersuchung beauftragt wurde, hatte darauf hingewiesen, dass die Kondensatabscheider überwacht werden müssen. Es schlug zu diesem Zweck den Einsatz eines neuen akustischen Wireless-Transmitters vor. Dessen Sensor empfing ein Audiosignal mit Amplitude und Frequenzbereich von entweichendem Dampf.

Darüber hinaus entdeckte Ihr Team eine neue Brennersteuerung, welche die Verbrennung effektiver machen würde. Das Upgrade der Steuerung, so nehmen wir in diesem fiktiven Fall an, ist bereits genehmigt. Nun stellen Sie fest, dass alle diese Ausrüstungen von verschiedenen Herstellern stammen und verschiedene Kommunikationsprotokolle nutzen.

Modernisierung leicht gemacht: mit FDI

Sie erinnern sich an ein früheres Projekt. Hier gab es Probleme aufgrund verschiedener Hersteller und Protokolle. Sie konnten nicht die Feldgeräte Ihrer Wahl einsetzen, da das Host-System eine andere Integrationstechnologie verwendete. Diesmal sei jedoch alles anders, wird Ihnen gesagt, – wegen FDI.

Intelligente Feldgeräte übertragen digitale Daten zu einem Host. Das Host-System erhält dieses Paket, bestehend aus binären Informationen über eine Vielzahl verschiedener Kommunikationsprotokolle, und verarbeitet es. FDI ist die Technologie, die Daten an den Host liefert und genau beschreibt, wie diese behandelt, gespeichert und dargestellt werden sollen. FDI übersetzt die binären Daten in Informationen, die der Mensch lesen und interpretieren kann.

Obwohl es sich hier um ein hypothetisches Beispiel handelt, hat es ein solches Szenario tatsächlich schon gegeben – mit frustrierten Lieferanten und Kunden als Folge. In einer beispiellosen Zusammenarbeit entwickelten weltweit führende Unternehmen wie ABB, Emerson Process Management, Endress+Hauser, Honeywell, Schneider Electric, Siemens und Yokogawa gemeinsam mit den großen Verbänden FDT Group, FieldComm Group, OPC Foundation und Profibus & Profinet International die FDI-Technologie, um dieses Problem zu lösen.

Weniger Frustration: dank FDI

FDI ist eine einfache, skalierbare Lösung. Es unterstützt die erforderlichen Operationen während des gesamten Lebenszyklus' einfacher und komplexer Geräte, inklusive Konfiguration, Inbetriebnahme, Diagnose und Kalibrierung. Der Kern der FDI-Technologie ist das skalierbare FDI-Package. Dieses Paket ist eine Sammlung von Dateien, von denen einige obligatorisch und andere optional zu verwenden sind. Zu den obligatorischen Dateien zählen Gerätedefinition (Electronic Device Description, EDD), Business-Logik (Business Logic, BL) und Benutzerschnittstellenbeschreibung (User Interface Description, UID). Sie basieren auf der Electronic Device Description Language (IEC 61804-3).

Das optionale User Interface Plug-in (UIP) bietet die Möglichkeit, Benutzerschnittstellen auf Grundlage einer Untergruppe der FDT2 Interface-Spezifikation zu programmieren. Hierbei wird die Windows Presentation Foundation (WPF) genutzt. Darüber hinaus liefern die optionalen Funktionen nützliche und notwendige Informationen.

Nur das sehen, was gebraucht wird: durch FDI

Die Gerätedefinition beschreibt die Daten der Feldgeräte und die interne Struktur (z. B. Blöcke). Die Business-Logik gewährleistet in erster Linie, dass die Gerätedaten konsistent bleiben. So werden zum Beispiel Daten aktualisiert, wenn die physikalische Einheit geändert wird. Insbesondere dynamische Abhängigkeiten sind von entscheidender Bedeutung. Nur diejenigen Optionen und Bereiche, die aufgrund vorheriger Einstellungen ausgewählt wurden, werden angezeigt. So sieht der Nutzer beispielsweise nur dann Druckeinheiten, wenn ein Drucksensor ausgewählt wurde.

Die Benutzerschnittstellenbeschreibung ist ein textbasiertes Tool zur Vermittlung der Art und Weise, wie Parameter dargestellt werden. Look and Feel des Host-Systems wird beibehalten, während das Display die Darstellung der Korrespondenz von Parametern unterstützt. So werden zum Beispiel Nullpunkt und Spanne des Messbereichs auf ein und demselben Display und in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander angezeigt.

Das Benutzerschnittstellen-Plug-in ist ein Software-Modul, das eine einzigartige Funktion beziehungsweise Diagnose mit eigener Benutzeroberfläche ausführt. Es stellt ein eigenständiges Programm dar. Die Dateianhänge können Produktdokumentationen oder protokollspezifische Daten (so wie Profibus GSDs oder Foundation Fieldbus CFFs, etc.) enthalten. FDI besitzt ein einziges, protokollunabhängiges und verschlüsseltes Dateiformat für den EDD-Bestandteil des FDI Device Packages.

Zu beachten ist, dass Foundation-Fieldbus-, Hart-, Profinet-, Profibus-PA- und Profibus-DP-Kommunikationsprotokolle von FDI unterstützt werden, jedoch auf unterschiedliche Weise. Daher gibt es spezifische Features für jedes Protokoll in der EDDL (Electronic Device Description Language) und konsequenterweise im FDI Device Package. FDI ist eine digitale Integrationstechnologie; sie beschreibt ein bestimmtes Gerät und seine Protokollfunktionen.

Was ist mit dem Host-System? Ganz klar, FDI ist Teil des Hosts. Es handelt sich um eine Technologie, die dem Host nicht nur sämtliche Informationen zur Kommunikation mit den Feldgeräten übermittelt, sondern auch Informationen zu deren Anwendung und Darstellung. Ein FDI Device Package kann sowohl für neu auf den Markt gekommene als auch für bereits Jahre zuvor installierte Feldgeräte erstellt werden. Anpassungen im Feld sind nicht notwendig. Wenn das FDI Device Package im Host-System geladen ist, sind alle notwendigen Informationen verfügbar. Natürlich muss dafür der Host die erforderlichen Softwarekomponenten für Interpretation, Darstellung und Ausführung des Device Package in Übereinstimmung mit IEC 61804 besitzen.

Zu gut, um wahr zu sein?

Das alles klingt in Ihren Ohren zu gut, um wahr zu sein? Doch tatsächlich: Die Version 1.1 des FDI wurde am 28. Juli 2015 präsentiert. Die FDI-Tools und -Komponenten sind für Zulieferer bei der FieldComm Group und Profibus & Profinet International erhältlich. Die FDI-Tools ermöglichen einem Anbieter von Feldgeräten die Erstellung eines FDI Device Package. Die Host-Komponenten-Software kann in ein Host-System eingebunden werden, um das Device Package in Übereinstimmung mit IEC 61804 zu interpretieren, darzustellen und auszuführen. Systemlieferanten, die diese Software integrieren, stellen sicher, dass sich ein FDI Device Package auf anderen Systemen identisch verhält.

Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass die Host-Komponenten den kompletten Sprachumfang der EDDL in Multiprotokoll-Manier unterstützen – abwärts kompatibel zu existierenden EDD-Formaten. Dies bedeutet, dass ein FDI-kompatibles Host-System nicht nur ein FDI Device Package interpretiert und ausführt, sondern auch bestehende EDDs. Natürlich besitzen vorhandene EDDs nicht alle neuen FDI-Eigenschaften, aber sie werden sich verhalten wie zuvor.

Konformitätstests sind der nächste Schritt. Die FieldComm Group und Profibus & Profinet International sind dabei, Test- und Registrierungsprozesse für ihre jeweiligen Kommunikationsprotokolle festzulegen. Natürlich kann dies nicht über Nacht geschehen. Erwarten Sie dazu im Jahr 2016 Neues von diesen Organisationen. Sie können sicher sein, dass registrierte Emerson-Produkte folgen werden.

Für den Anwender liegen die Vorteile auf der Hand. FDI standardisiert die Integration von Feldgeräten mittels einer zukunftssicheren Technologie, die eine unbeschränkte Kompatibilität von Gerätepaketen unterschiedlicher Hersteller ermöglicht; mit FDI-kompatiblen Hosts verschiedener Anbieter von Kon­trollsystemen.

FDI? Ist Realität!

Was also ist FDI? Eine Support-Technologie, die ein Mittel zur einfachen Integration digitaler Informationen in Host-Systeme bietet. Und das Beste: Sie ist Realität.

Bildergalerie

  • Im FDI-Device-Paket definieren die Anbieter, welche Daten, Funktionen und Benutzerschnittstellen auf dem FDI-Server gespeichert werden.

    Bild: PICS

  • Profibus-PA- und Foundation-Fieldbus-Feldgeräte werden künftig jeweils eigene FDI Device Packages bekommen.

    Bild: Emerson Process Management

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