Anlagenbau & Prozesstechnik

Start in ein neues Zeitalter der Geräteintegration

ABB präsentiert das erste FDI-basierte Gerätemanagement-Tool

31.03.2015 -

Zur Hannover Messe stellt ABB den 'Field Information Manager' (FIM) vor, das erste Tool, das FDI mit nicht-proprietären gemeinsamen FDI-Host-Komponenten unterstützt.

Die FDI-Spezifikation 1.0 (Field Device Integration) wurde bereits im vergangenen Herbst vorgestellt, und seit kurzem ist die Integrierte Entwicklungsumgebung (IDE) für FDI auf der Internetseite der Fieldcomm Group verfügbar. Bevor wir uns eingehend mit dem Feldgeräte­management-Tool der nächsten Generation von ABB - dem Field Information Manager (FIM) - beschäftigen, erinnern wir uns noch einmal an die Gründe für die Entwicklung von FDI. Dieser Text beschreibt zunächst FDI als Geräte­integrationstechnologie und deren Vorteile. Danach erläutern wir, wie das Feldinformations­manager-Tool (FIM) von ABB die Vorteile der FDI mit der Erfahrung in Sachen Benutzerfreundlichkeit und dem tief greifenden Verständnis der Bedürfnisse und des Verhaltens der Nutzer verbindet.
2009 begannen die Entwicklungsarbeiten zur Feldgeräteintegration (FDI) mit dem Ziel, das Beste der text- (DD [device description], EDD [electronic device description] usw.) und grafikbasierten (FDT DTM) Geräteintegration miteinander zu verbinden. Bis 2011 war die FDI-Spezifikation formal ausgebildet, und die meisten Organisationen (HART, PROFIBUS, FF, FDT, OPC) sowie führende Anbieter von Automatisierungstechnik waren beteiligt.
Nach jahrelanger, harter Arbeit, dem Überwinden von Hindernissen und mit dem einzigen Ziel, die Geräteintegration zu vereinfachen, wurden die FDI-Spezifikation und mit ihr die gemeinsamen Host-Komponenten (FDI Common Host Components) sowie die in dem FDI-Paket zusammengefasste integrierte Entwicklungsumgebung vorgestellt.

FDI-Gerätepaket: Ein Gerät, ein Paket, alle Tools
Kern der FDI ist das FDI-Gerätepaket. Es gibt genau ein Gerätepaket pro Gerät und es wird von allen Tools oder Systemen verwendet, vom Einzelplatz-PC bis zu ausgewachsenen Prozessführungs- und Automatisierungssystemen. Unabhängig davon, welches Gerätemanagement-Tool verwendet wird; das FDI-Gerätepaket stellt sicher, dass es problemlos funktioniert. Der Inhalt eines solchen FDI-Gerätepakets ist in Bild 1 dargestellt.

  • Ein Gerätepaket beschreibt ein Feldgerät im Hinblick auf
  • die Definition der generellen Aspekte eines Geräts (Def)
  • die Businesslogik des Geräts (BL)
  • den Aufbau und Inhalt der Benutzerschnittstelle (UID)
  • die optionalen Plug-ins für die Benutzerschnittstelle (UIP)
  • Anhänge

Somit vereint die FDI das Beste aus zwei Geräteintegrationstechnologien - EDD und FDT DTM; die Einfachheit der textbasierten EDD und die optionalen Grafikfähigkeiten der DTM.

Lösung der Kompatibilitätsprobleme
Jeder Host interpretiert eine DD etwas anders, damit sie in sein UI-Layout (User Interface) passt. Gerätehersteller legen üblicherweise ihre DD auf ein bevorzugtes Tool aus. Obwohl es Anpassungen der DD an andere Tools gibt, passen sie dann doch nicht so genau, wie es der Fall wäre, wenn sie für dieses spezielle Tool entwickelt worden wären.
Diese Probleme lassen sich nicht einfach durch Spezifikationen und Empfehlungen lösen. Hier zeigt sich die große Stärke der FDI: gemeinsame Host-Komponenten der FDI.
Die gemeinsamen Host-Komponenten bestehen aus der EDD-Engine und der UI-Engine.
Alle FDI-Gerätepakete müssen geprüft und mit Verweis auf den FDI-Referenz-Host, der aus den gemeinsamen Host-Komponenten besteht, zugelassen werden. Diese gemeinsamen Host-Komponenten stehen den Host-System-Herstellern für ihre Tools zur Verfügung. Die Verwendung der gemeinsamen Host-Komponenten stellt sicher, dass:

  • die Darstellung des FDI-Gerätepakets bei den verschiedenen Tools sehr ähnlich ist.
  • die Entwickler der Gerätepakete das FDI-Gerätepaket IDE verwenden und dadurch die Darstellung der Grafiken, Bilder usw. im Gerätepaket optimiert wird und exakt den Vorstellungen des Geräteherstellers entspricht.
  • die Geräte- und die Host-System-Hersteller ihre Gerätetreiber mit dem FDI-Referenz-­Host testen und nicht mit verschiedenen Tools.

Einheitliche Erscheinungsform und einheitliches Verhalten
Der „FDI Usability Style Guide" beschreibt ausführlich die verschiedenen Aspekte bei der Gestaltung der Benutzerschnittstelle. Die Anleitung enthält Beispiele für den Source Code und Skizzen der grafischen Darstellung der Bedienelemente oder Frames. Auch die Beschriftungen werden standardisiert. Die Grundmenüs wie z. B. Geräteeinstellungen, Diagnose, Bedienung und Maßnahmen werden mit „Apply", „Cancel", „Next Step" usw. bezeichnet. Diese Bezeichnungen sind im Style Guide auch in den wichtigsten Sprachen verfügbar. (Deutsch, Französisch, Spanisch, Italienisch, Chinesisch, Portugiesisch, Japanisch und Russisch).
Darüber hinaus basieren die FDI-Gerätepakete auf der harmonisierten EDDL (electronic device description language), die auf die drei wichtigsten Protokolle anwendbar ist: HART, PROFIBUS und FOUNDATION-Feldbus. Alle neuen EDDs müssen die aktualisierte und optimierte Norm IEC 61804-3 verwenden. Das Konzept der „Nutzersichten" und die Harmonisierung der EDDL waren die Hauptforderungen der User Association of Automation Technology in Process Industries (NAMUR).

Verschlossene, wertvolle Geräteinformationen
Am Anfang der Nutzung einer Anlage sind die meisten Nutzer mit den in dem Tool enthaltenen Geräteinformationen zufrieden. Früher oder später entsteht jedoch die Notwendigkeit, die wertvollen, sich in dem Gerät befindenden Informationen auch für externe Tools oder Systeme nutzbar zu machen. Sie müssen den Zustand des Feldgeräts, Störungen und Kalibrierungsdaten analysieren oder sie denken, dass es gut wäre, wenn ein anderes Spezial-Tool auf ein bestimmtes Gerät zugreifen könnte.
Die meisten Gerätemanagement-Tools lassen nicht den transparenten und einfachen Zugriff auf diese wertvollen Informationen zu. Selbst wenn das Tool den Zugriff erlaubt, kann eine Vielzahl von Schritten oder zusätzlicher Hardware/Software notwendig sein.
Technologien wie die OPC-Unified Architecture spielen bei der Bereitstellung dieser Informationen für die Tools Dritter eine wesentliche Rolle.
Die Verwendung der Standardschnittstelle OPC-UA in den FDI-Hosts ermöglicht einen einfachen Zugriff durch andere Anwendungen.
Anwendungen können ohne Unterstützung durch Lieferanten des FDI-Hosts entwickelt werden.
Vom FDI-Server unterstützte OPC-UA Services ermöglichen den sicheren Zugriff auf das Gerät oder der offline gespeicherte Daten.
Generische OPC-UA Clients können Wartungstools, Fertigungsausführungssysteme (MES) oder Warenwirtschaftssysteme (ERP) sein.

Der Field Information Manager (FIM)
Mit der Freigabe der FDI-Spezifikation bringt ABB nun die erste Version des „Field Information Managers" (FIM) auf den Markt. Er wird das erste Tool auf dem Markt sein, das FDI mit nicht-proprietären gemeinsamen FDI-Host-Komponenten unterstützt. Zusammen mit der Nutzung der Vorteile der gemeinsamen FDI-Host-Komponenten ermöglicht FIM eine intuitive Benutzerschnittstelle mit hoher Leistung, einem unvergleichlich einfachen Zugriff und der Flexibilität zur Installation auf Windows-Tablets sowie Clients oder Servern. Die wichtigsten Merkmale des FIM werden nachfolgend erläutert:

Mit dem Gerät innerhalb von 3 Minuten online gehen
Anwendern eines Gerätemanagement-Tools ist bewusst, dass von der Installation bis zum Online-Zugriff auf das Gerät häufig bereits 30 bis 90 Minuten vergehen können.
FIM reduziert diesen Vorgang auf nur drei Minuten! Der Nutzer ist auch nicht mehr an einen Desktop-PC, Server oder Laptop gebunden. FIM lässt sich auf einem Windows-Tablet installieren und unterstützt die notwendige Touch-Navigation um dem Nutzer bei der Arbeit auf der Anlage eine größere Freiheit zu ermöglichen.
Und, die Benutzerfreundlichkeit endet nicht mit der Installation des Tools. Durch das Tool werden der Anschluss, die Navigation und der Zugriff auf die Gerätedaten beschleunigt und verbessert.

One-Touch-Zugriff auf alle benötigten Geräteinformationen
Mit dem innovativen Menü stellt FIM sicher, dass alle wichtigen, benötigten Geräteinformation mit einer Berührung zugänglich sind. Das „Device"-Menü vereinfacht den Zugriff auf die Standardmenüs wie „Operate", „Diagnostics" und „Device Settings" sowie andere gerätespezifische Menüs. Anstatt in Kontextmenüs oder Menübäumen nach der richtigen Funktion zu suchen, kann der Nutzer sie jetzt intuitiv mit einer Wischbewegung öffnen.

Navigieren war noch nie so einfach
Die meisten Nutzer möchten schnell zwischen den verschiedenen Sichten desselben Geräts oder verschiedener Geräte navigieren. Hierfür muss der Nutzer bei den meisten Tools die Übersicht öffnen und in eine andere Sicht wechseln. Mit FIM kann der Nutzer zwischen allen geöffneten Gerätesichten hin- und herwechseln. Auch kann der Nutzer auf sehr einfache Weise direkt und ohne immer wieder zur Übersicht zurückzukehren, von einem Gerät zum anderen wechseln.
Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Gerätemanagement-Funktionalität meistens im Betrieb verwendet wird und nicht im Engineering Back-Office, wird bei der Bedienoberfläche auf unnötige Informationen verzichtet und die Aufmerksamkeit des Benutzers auf seine Aufgaben und die notwendigen Einstellungen gelenkt.

Innovativ und intuitiv - der Easy Access Assistant
Die meisten Nutzer von Gerätemanagement-Tools bearbeiten immer die gleichen Standard-Parameter (z. B. Bezeichnung, Einheit der Primärvariablen usw.) bei unterschiedlichen Geräten um diese für den Anlagenbetrieb einzustellen. Die Nutzer möchten auch von dem Menü aus, in dem sie sich gerade befinden, auf die gleiche schnelle und einfache Weise auf diese Parameter der verschiedenen Geräte zugreifen.
Um solche Aufgaben zu vereinfachen, verfügt dieses Tool über innovative Merkmale wie den „Easy Access Assistant". Der in einem Fenster eingeblendete Assistent zeigt die Favoriten, die häufig verwendeten Parameter und die zuletzt verwendeten Parameter an. Der Nutzer kann die bevorzugten Parameter und Funktionen (Favoriten) konfigurieren und von dem Assistenten aus darauf zugreifen. Das Tool lernt kontinuierlich, wie die Parameter verwendet werden, und erstellt eine Liste, auf die der Nutzer einfach zugreifen kann. Während die häufig genutzten Parameter auf Basis ihrer Verwendung berechnet werden, wird die Liste der zuletzt verwendeten Parameter in chronologischer Reihenfolge aktualisiert (der letzte zuerst).

Ein stabiles Fundament schaffen...
Die jetzt veröffentlichte „Device Window Edition" ist nur der Anfang. Mit dieser Version legt ABB ein stabiles Fundament für künftige Versionen des Gerätemanagement-Tools. FIM löst nicht nur die Kompatibilitätsprobleme durch Verwendung der gemeinsamen FDI-Host-Komponenten, sondern stellt auch sicher, dass die wichtigsten Funktionen für die Online-Arbeit mit den Feldgeräten benutzerfreundlich gestaltet, entwickelt und realisiert werden.
In dem Maße wie die Entwicklung der gemeinsamen FDI-Host-Komponenten fortschreitet, werden weitere Merkmale und Funktionen hinzukommen. Das Ziel ist es, künftige Ver­sionen zu einem Komplettsystem für das Field Asset Management einschließlich Integrationsmöglichkeiten in Leitsysteme und ERP-Systeme zu entwickeln. Hierin wird auch das FDI Device Model der OPC UA für den generellen Zugriff auf Geräteinformationen enthalten sein. So wird die breite Verwendbarkeit - im Labor oder in der Werkstatt, vor Ort, als Einzeltool für das Gerätemanagement oder in Leitsysteme und Asset-Management-Applikationen integriert, Wirklichkeit.
Nutzer können ihre Version aktualisieren und ohne Zusatzaufwand die Entwicklung mitgehen.

Kontakt

ABB Automation GmbH (Production Analytics, Service Control Systems and Analytics)

Stierstädter Str. 5
60488 Frankfurt
Deutschland

+49 69 7930 40
+49 69 79304 4100

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