Aktuální vydání

celé číslo

08

2019

MSV 2019 v Brně

celé číslo

Prosadí se jednotný přístup k integraci zařízení?

Prosadí se jednotný přístup k integraci zařízení?

Pro začlenění inteligentních provozních přístrojů do inženýrských a řídicích systémů jsou v současnosti používána dvě řešení. Metoda FDT/DTM [1] je založena na programových komponentách, zatímco systém EDD/EDDL [2] používá popis přístroje jazykem EDDL. Ke každému z uvedených přístupů se v minulosti přiklonily určité firmy v oboru a vytvořily organizace na jejich podporu: FDT Group a EDDL Cooperation Team (ECT). Na letošním Hannover Messe tyto dvě organizace oznámily, že se rozhodly spojit své síly a vyvinout jednotné řešení, které bude kompatibilní s oběma dosavadními metodami a splní většinu požadavků zákazníků. Řešení bude založeno na koncepci vyvinuté v Ústavu informační techniky ve strojírenství na Technické univerzitě v Mnichově (ITM TU). Na základě OPC Unified Architecture [4], [5] vyvinul prof. Klaus Bender koncepci FDD UA, která spojuje obě metody. Způsob fungování a koncepce budou demonstrovány na měniči frekvence na veletrhu SPS/IPC/Drives v Norimberku (27. až 29. 11. 2007).

Princip jednotného řešení

První úvahy nad vytvořením koncepce FDD UA se objevily již před půl druhým rokem. K jejímu vzniku přispělo to, že specifikace OPC Unified Architecture (OPC UA) byla uvolněna k bezplatnému použití a obě organizace, ECT i FDT Group, si stanovily za cíl v budoucnu ji využívat. Pak již nic nebránilo tomu, aby byla uvedena v život rovnice sestavená profesorem Benderem:

FDT + EDD + OPC UA = FDD UA

Název nové architektury byl později zjednodušen na FDI – Future Device Intergration. Jejím základem je architektura klient-server v prostředí OPC UA. Cílem je využít přednosti EDDL (nezávislost na platformě, jednoduchost) i FDT (nezávislost na výrobci, pružnost) a zároveň eliminovat jejich nedostatky. V FDT/DTM vznikají problémy s kompatibilitou a úzkou vazbou souborů DTM dodávaných výrobci zařízení na operační systém Windows. Naproti tomu metoda EDDL definuje vlastní jazyk, pomocí něhož výrobce zařízení sestaví textový popis zařízení (EDD). Popisy EDD používají překladač, který je vždy specifický pro daný řídicí nebo nadřazený systém. EDDL je tedy nezávislý na prostředí operačních systémů, jejich překladač ale nikoliv. Nevýhodu této metody je omezený rozsah funkcí. To lze napravit implementací doplňků EDDL, ale ty zase zvyšují složitost jazyka a popisu EDD (Electronic Device Description).

Jádrem konceptu vyvinutého na ITM TU Mnichov (obr. 1) jsou komponenty DIM (Device Information Model) a DOM (Device Operation Model). DIM obsahuje všechny potřebné informace o zařízení a datovém a stavovém modelu, který zajišťuje konzistenci dat. Grafické uživatelské rozhraní a další funkce, jako je automatický výpočet linearizačních tabulek, jsou zahrnuty do DOM.

Obr. 1.

Obr. 1. Příklad modelu FDI

Model DIM je integrován do serveru OPC UA a jeho úkolem je vytvořit strukturu a chování datových rozhraní. Pro popis modelu DIM je předurčen EDDL, který obsahuje téměř všechny k tomu potřebné prvky. Jeho nezávislost na platformě operačního systému a fungování založené na interpreteru zajišťují nezávislost na technologii a robustnost. DOM běží na klientské straně aplikace OPC UA a umožňuje obsluhu zařízení přes tzv. Device Engineering Framework – což je obdoba dnešní nosné (frame) aplikace FDT. Pro jednoduchá grafická rozhraní stačí prvky jazyka EDDL. Složitější funkce a uživatelská rozhraní jsou programovány výrobcem zařízení v souladu s konceptem FDT. Tím je do FDI integrována pružnost FDT.

Vývojový tým prof. Bendera ověřoval novou koncepci na modelové aplikaci v měniči frekvence. Jeho DIM byl vytvořen s využitím EDDL. DOM se skládá z části založené na EDDL a z naprogramovaného funkčního rozšíření. Grafický programovací systém využívá kombinaci metody popisu a programování k tomu, aby propojil funkční bloky měniče. Pro toto propojení je automaticky propočítána sada parametrů a prostřednictvím OPC UA v modelu DIM přenesena do měniče frekvence.

Mezi praktické výhody FDI patří to, že prostřednictvím navržené architektury klient-server lze přes stejné rozhraní na sběrnici získat přístup k libovolné klientské aplikaci, ať již to jsou inženýrské nástroje (engineering tools), systémy pro správu zařízení (Plant Asset Management) nebo MES. Jednotný přístup uvítají výrobci přístrojů připojitelných ke sběrnicím, kteří dosud museli řešit své produkty dvojkolejně – vytvářeli k nim popis DTM i EDD.

Obr. 1.

Obr. 2. Diskusní fórum o jednotné architektuře FDI – zleva: Ron Helson (HART Communication Foundation), Rich Timoney (Fieldbus Foundation), Thomas Burke (OPC Foundation), Edgar Künstler (Profibus Nutzenorganisation) Flavio Tolfo (FDT Group), Hans-Georg Kumpfmüller (ETC, Siemens), Martin Zielinsky (ETC, Emerson), Achim Laubenstein (FDT Group, ABB), David Humphrey (ARC Advisory Group)

K FDI lze připojit i již instalovaná zařízení. Moduly DTM je možné připojit k rámcové aplikaci FDT přes obálku (wrapper) v klientské stanici FDI. Přístroje se starším popisem EDD jsou interpretovány v serveru jako v inženýrském systému. K tomu dává klientský systém k dispozici generickou obslužnou vrstvu.

Vůle ke spolupráci

Svou vůli spolupracovat na jednotném standardu demonstrovali významní odborníci na diskusním fóru pořádaném poradenskou agenturou ARC Advisory Group na Hannover Messe 17. dubna 2007 (obr. 2). Aby nebylo pochyb o tom, že je tato iniciativa myšlena vážně, vystoupili zde zástupci organizací na podporu standardů HART Communication Foundation, Profibus Nutzerorganisation, Fieldbus Foundation, OPC Foundation i zástupci významných firem, které dosud působí v FDT Group (ABB) a ECT (Siemens, Emerson). Diskusi moderoval prof. Klaus Bender z TU v Mnichově a zaznělo v ní, že fungování FDI lze připodobnit k prohlížeči a webovým stránkám na internetu. Dodavatelé definují obsah stránek svých zařízení, a tím umožní přístup k jeho funkcím. Když vyvinou novou verzi, nebudou stránky starší verze zařízení přepsány. Byl již stanoven i harmonogram prací na novém standardu. Podle něj má být nejpozději do konce roku 2008 hotov návrh specifikací a realizovány první prototypy. Záměrem je, aby se model FDI stal otevřenou specifikací a mezinárodním standardem IEC. Architekturu FDI bude možné aplikovat na prostředí všech komunikačních sběrnic, jako je HART, Profibus, Foundation Fieldbus, Profinet apod.

Literatura:
[1] sk: Konsens in Sachen Geratebeschreibung. Computer&Automation, 2006 č. 12, s. 20.
[2] sk: FDT/DTM klíč k potenciálu komunikačních sběrnic. Automa, 2004, roč. 10, č. 7, s. 46.
[3] JURIŠICA, L. – GEORGIEV, B.: Štandardizácia prevádzkových riadiacich systémov I: Úvod. Automa, 2005, roč. 11, č. 5, s. 5.
[4] kp: OPC Unified Architecture sjednotí toky dat. Automa, 2004, roč. 10, č. 7, s. 46.
[5] Bk: OPC Unified Architecture pro vzájemnou součinnost zařízení. Automa, 2006 roč. 12, č. 12, s. 5.

Eva Vaculíková