FDT/DTM

FDT steht für Field Device Tool. Es beschreibt kein spezielles Programm, sondern ist vielmehr eine Schnittstellendefinition. DTM hingegen steht für Device Type Manager und ist als eine Art Treiber zu verstehen. Zusammen werden diese beiden Konzepte eingesetzt, um mehrere Feldgeräte von Herstellern unabhängig mit Parametern zu versorgen. Das Ganze kann somit mit nur einem einzigen Programm umgesetzt werden. Allerdings braucht nicht jedes Feldgerät die gleiche Anzahl an Parametern, also muss der Aufwand dafür bei jedem Gerät neu erfasst werden. Somit ist ein gewisses Maß an Flexibilität bei der Umsetzung gefragt.
Eine Ferndiagnose eines Feldgerätes via PC ist heute bei modernen Feldgeräten möglich. Dazu muss allerdings ein vorher speziell entwickeltes Computerprogramm benutzt werden. Damit man aber nicht unnötig viele Programme für viele verschiedene Feldgeräte auf einem PC installieren muss, wurde FDT/ DTM entwickelt.

Funktionsweise von FDT / DTM

DTM funktioniert als eine Art Treiber und ist dafür zuständig, die Daten des PCs für das jeweilige Feldgerät aufzuarbeiten. Auch ist der Treiber dazu da, um die Daten des Feldgerätes so umzuwandeln, dass beispielsweise die Programme auf dem PC diese Daten auswerten, bzw. aufbereiten können, damit die Benutzer mit den Daten arbeiten können, oder auf die Daten reagieren können. Zumeist werden diese Daten auf einer grafischen Benutzeroberfläche dargestellt.
Ein DTM wird oft für eine Gerätefamilie oder, wenn es eine spezielle Anfertigung ist, auch nur für ein einzelnes Gerät entwickelt. In einem DTM sind alle Funktionen, Strukturen und Möglichkeiten eingebaut, die das jeweilige Gerät besitzt. Ein DTM wird zwar wie ein ganz normales Programm auf einem PC installiert, kann aber nur von einer Rahmenanwendung, gestartet werden. Somit wird dafür gesorgt, dass nur ein einzelnes Programm ausgeführt werden muss, in diesem Falle die Rahmenanwendung, um verschiedene Feldgeräte anzusteuern. Somit kann man im weiteren Sinne von einem Plug-In reden und nicht von einem eigenständigen Programm.
Da jede Firma ein eigenes DTM für ihre Geräte entwickelt, muss dafür gesorgt werden, dass die Schnittstellen zu der Rahmenanwendung und zu anderen DTM eindeutig und klar definiert werden. Würden die DTM nur von einer Firma entwickelt werden, die dazu auch die Rahmenanwendung anbietet, wäre so eine Schnittstellendefinition nicht notwendig. So allerdings hat man sich in der Industrie auf FDT geeinigt.

Unterschied in der Theorie und Praxis

Durch die Verwendung von FDT/ DTM sollte dafür gesorgt werden, dass nur noch ein Programm oder wenige Programme auf einem PC installiert sein müssen, um viele verschiedene Feldgeräte von verschiedenen Herstellern zu nutzen. Das trifft soweit zu, dass es auch meist nur noch eine Rahmensoftware gibt, in der alle DTM eingelagert sind. Diese müssen dennoch weiterhin installiert werden, was den Aufwand nur minimal verringert. Der eigentliche Vorteil ist, wenn nur eine Rahmenanwendung genutzt wird, dass es auch nur eine Datenverbindung zu den Feldgeräten geben muss, da darüber sämtliche Geräte angesprochen werden können. Ein weiterer, nicht zu verachtender Vorteil ist, dass es nur noch notwendig ist die Benutzer- und Dateiverwaltung für ein einzelnes Programm einzurichten, was ohne FDT/ DRM und einem Rahmenprogramm ein Vielfaches an Arbeit bedeuten würde.

Weiterhin ist es somit möglich, alle Daten aller Feldgeräte an einer zentralen Stelle zu sammeln und auswerten zu können, ohne dass dafür ein großer Aufwand notwendig ist.

Netzwerkvoraussetzungen für FDT/DTM

FDT/ DTM ist generell unabhängig von dem Kommunikationsprotokoll mit dem es zusammen verwendet wird. Es kommt zwar aus dem Bereich PROFIBUS und HART, es werden allerdings weiterhin weitere Protokolle entwickelt, um die Reichweite der Einsatzmöglichkeiten noch stärker zu erhöhen.
Überprüfung der Funktion
Damit auch die korrekte Ansteuerung und Datenübertragung gewährleistet werden kann, wurde 2004 von der FDT Group entschieden, ein Programm zu entwickeln, das die Schnittstellenoptionen auf mehrere Arten auf verschiedene Szenarien hin überprüft. Das Programm trägt den Namen „dtmINSPECTOR“ und enthält 250 verschiedene Tests die die Schnittstellen überprüfen. Diese 250 Tests werden in folgende drei Szenarien aufgeteilt:
Good case: Ein vollständig definiertes Verhalten (der Regelfall)
Bad case: Ein vollständig definiertes Verhalten, allerdings stellt dieser Fall eine Fehlerfall dar
Robustheit: Ein undefiniertes Verhalten wird getestet, welches aber im regulären Betrieb eher selten auftaucht. Das Ziel dieses Falles ist es zu überprüfen, ob ein Programm bei einem solchen Fall abstürzt oder mit einem solchen Fall umgehen kann.

Damit Firmen das „FDT certified“ Logo für ihre DTM benutzen können, müssen Sie alle 250 Tests der Software in einer speziellen Testumgebung erfolgreich absolvieren. Erst dann ist ein DTM zertifiziert.
Diese offiziellen Tests können allerdings nicht alle Fälle abdecken, da jeder Hersteller von Feldgeräten andere Funktionen und Verhaltensweisen implementiert. Allerdings können Hersteller selber Tests entwickeln und mit dem Programm der FDT Group durchführen. Dadurch kann der Hersteller dann die eigene Qualität der selbstentwickelten DTM überprüfbar machen. Besonders da das Programm, das den Namen „dtmINSPECTOR Test Project Generator“ trägt, frei verfügbar ist und einen Großteil der Arbeit selber übernimmt, indem es den Großteil des benötigten Codes selber erzeugt.

Was ist das FDT/DTM-Konzept

Bei FDT (Field Device Tool) und DTM (Device Type Manager) handelt es sich um eine herstellerübergreifende Software. Das FDT/DTM-Konzept ist ein Konzept in der Automatisierungstechnik, welches Schnittstellen zwischen Feldgeräten und Hostsystemen
vereinheitlicht und auf diese Weise den Zugriff auf jedes Gerät mittels der gleichen,
standardisierten Oberfläche zulässt. Mittels FDT und DTM wird die Parametrierung, d.h. die
Einstellung gleicher Parameter, von Feldgeräten unterschiedlicher Hersteller mittels eines
einzigen Programmes ermöglicht. Auf diese Weise kann die Software von unterschiedlichen
Herstellern auf dem gleichen Gerät verwendet werden.

Was versteht man unter einem Feldgerät?

Unter einem Feldgerät versteht man eine technische Einrichtung, die in der
Automatisierungstechnik angewendet wird. In der Regel gilt: Umso einfacher ein Feldgerät ist, umso weniger Parameter benötigt es, um seinen Auftrag zu erfüllen. Um, bei der Verwendung mehrerer Feldgeräte auf einem Computer nicht mehrere Programme installieren zu müssen wurde das Konzept des FDT und DTM entwickelt.

Der DTM (Device Type Manager)

Der Device Type Manager ist ein Gerätetreiber (kurz: Treiber), das heißt ein
Computerprogramm oder Softwaremodul. Der DTM umfasst die Funktionen, die Struktur, die
Parametrierung sowie die graphische Benutzeroberfläche für ein Feldgerät und
vereinheitlicht diese. Die DTM werden in zwei Typen unterteilt:

  • DeviceDTM oder Geräte-DTM
  • CommDTM oder Kommunikations-DTM
  • DeviceDTMs werden vom jeweiligen Hersteller des Gerätes mitgeliefert. Sie ermöglichen es, dass eine vereinheitlichte Schnittstelle für die FDT Rahmenanwendung hergestellt wird. Ein Device DTM lässt sich in jede FDT Rahmenanwendung einsetzen. Ein Device DTM wird auch als Geräte-DTM bezeichnet. Mit seiner Hilfe kann eine Verbindung zu Konfigurationskomponenten von Feldgeräten hergestellt werden. Ein Geräte-DTM funktioniert ähnlich wie der Gerätetreiber eines Druckers, der auf einem Computer mit Windows-System installiert wird.
  • Unter CommDTMs versteht man unter anderem PC-Netzwerkkarten, Koppler, Gateways und Anschlussgeräte. Mittels eines CommDTM kann eine Verbindung zu Software-Kommunikationskomponenten hergestellt werden. Ein Kommunikations-DTM ähnelt einem Netzwerk-Adapter-Treiber, der es einem Programm ermöglicht Daten an ein Anschlussgerät, zum Beispiel einen Drucker, zu übermitteln.

Das FDT (Field Device Tool)

Das FDT bezeichnet kein bestimmtes Computerprogramm, sondern eine Schnittstelle. Ein Treiber kann nur funktionieren, wenn die Schnittstellen zwischen Anwendung, Betriebssystem und Treiber festgelegt sind. Damit die verschiedenen DTMs, die verwendet werden, funktionieren, müssen die Schnittstellen (FDT) vorher festgelegt sein. Die FDT Schnittstelle ermöglicht einen vereinheitlichten Datenaustausch zwischen einem Gerät und einem Leitsystem.

Die FDT-Rahmenanwendung / FDT-Rahmenapplikation

Die FDT-Rahmenanwendung bietet eine gemeinsame Umgebung für die DeviceDTM und
CommDTM. Sowohl die DeviceDTM, als auch die CommDTM können über die FDT-Rahmenanwendung verwaltet werden. In der FDT-Rahmenanwendung können außerdem alle
notwendigen Daten verwaltet werden. Sie ermöglicht darüber hinaus das Vornehmen von
Einstellungen, die Benutzerverwaltung und die Navigation.

Die Vorteile des DTM/FDT-Konzepts

Man ist unabhängig in der Auswahl der Instrumente und Wartungswerkzeuge und es besteht kein Anlass die bereits installierten Geräte zu ersetzen. Von einer FDT-Rahmenanwendung werden bisher die folgenden Feldbusse unterstützt: Hart, Profibus, Foundation, Fieldbus, DeviceNet, Interbus, AS-Interface. Die Geräteeigenschaften und die Visualisierung können durch die Anwendung des DTM/FDT-Konzepts verbessert werden. Geräte können
ohne Probleme installiert und deinstalliert werden. Die Vorteile für die Hersteller wären die Folgenden:

  • Bereits geleistete technische Investitionen und Gerätebeschreibungen können wieder verwendet werden.
  • Der Aufwand für die Integration von Feldgeräten in andere Software-Systeme ist sehr gering.
  • Der allgemeine Entwicklungs- und Wartungsaufwand von Software-Systemen wird verringert.
  • Es können Wartungswerkzeuge erstellt werden, die auf allen Systemen Anwendung finden können.

Die Entstehung des FDT/DTM-Konzepts

Die Idee, das FDT/DTM-Konzept zu entwickelt entstand im Jahre 1998 im Zuge einer Initiative des Zentralverbandes der Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V. (ZVEI). Es wurde diskutiert, wie eine Vereinheitlichung von Feldgeräten in Leitsystemen ermöglicht und vereinfacht werden könnte. Die ersten Ergebnisse der im Anschluss an die Diskussionen begonnenen Arbeit wurden von der Profibus-Nutzerorganisation (PNO) bekannt gegeben. Sie
übergab die Rechte ihrer Entwicklung (FDT/DTM-Konzept) an die FDT Joint Interest Group, deren Folgeorganisation die FDT Group AISBL wurde. Seit dem Jahre 2001 ist die Version 1.2 der FDT Spezifikation verfügbar.

Die Verbreitung des FDT/DTM-Konzepts

Die Anwendung und Akzeptanz der FDT/DTM-Technologie ist, da sie sehr viele Vorteile bietet, bereits sehr weit verbreitet. Die FDT-Group umfasst mehr als 55 Millionen Mitglieder, deren Zahl ständig zunimmt. Viele Gerätehersteller sind ebenfalls aktive Mitglieder der FDT Group treiben die Verbreitung und Herstellung dieser Technologie weiter voran, entwickeln Produkte die auf dem FDT/DTM-Konzept basieren und bringen diese auf den Markt. Es wurden bereits Leitsysteme entwickelt, die von der FDT/DTM-Technologie profitieren. Fast alle Geräteherstellen bieten mittlerweile Geräte-DTMs für ihre Geräte an. Neben den Geräte-DTMs gibt es eine Reihe von Alternativen, die ebenfalls angeboten werden, wie zum Beispiel Profil-DTMs, generische DTMs, oder spezifische DTMs. Darüber hinaus ist die FDT/DTMTechnologie auch in der Automatisierung in Fabriken einsetzbar. Diese Tatsache spielt eine ebenso wichtige Rolle für ihre Verbreitung und Nutzung.

Mit FDT komplexe Feldgeräte einfach konfigurieren

Moderne Anlagen, sei es in der Prozess- oder in der Fertigungsindustrie, sind immer öfter mit komplexen, intelligenten Feldgeräten und dezentraler Peripherie ausgestattet. Um diese Geräte optimal in eine Anlage integrieren zu können, muss deren Bedienung und Nutzung zentral verfügbar und leicht bedienbar gemacht werden. Mit der FDT/DTM- Technologie ist dies gerade für komplexe Komponenten möglich. Ursprünglich aus der Prozessindustrie kommend, ist diese immer mehr auch in der Fabrikautomation zu vorhanden.

Das Konzept

Die Anwender von komplexen Feldgeräten, die größtenteils in der Automatisierungstechnik zum Einsatz kommen, waren bezüglich der Konfiguration dieser Geräte auf dezentrale Methoden und Tools angewiesen, in welche sie sich erst zeitaufwendig einarbeiten mussten und deren Pflege viel Geld kostete. Die Idee war es also, eine standardisierte Schnittstelle zwischen dem Engineering Tool ihrer Wahl und Softwarekomponenten, die das Feldgerät unterstützen, anzubieten. Der Nutzen für den Anwender ist offensichtlich: Er kann seine Feldgeräte wesentlich einfacher bedienen und administrieren.
Über definierte Schnittstellen und Bedienoberflächen werden Geräte unabhängig von Typ, Hersteller oder unterlagerten Feldbusprotokoll einheitlich integriert und parametriert.

FDT Technologie – Funktionsweise

FDT – für Field- Device- Tool – ist eine auf XML basierende Kommunikationstechnik zur herstellerunabhängigen Konfiguration und Steuerung von Feldgeräten. Diese Technologie setzt sich aus drei elementaren Komponenten zusammen: dem DTM (Device- Type- Manager), der eigentlichen Rahmenapplikation und der standardisierten FDT- Schnittstelle. Der DTM arbeitet praktisch als Gerätetreiber, wird vom Gerätehersteller mit seinem Gerät zur Verfügung gestellt und wird in folgende zwei Kategorien unterteilt:

  • DeviceDTM (Geräte- DTM), als Verbindung zu den Konfigurationskomponenten der Feldgeräte
  • CommDTM (Kommunikations- DTM), der die Verbindung zur eigentlichen Kommunikationskomponente stellt

Er umfasst sämtliche Funktionen, Struktur und Parametrierung sowie die GUI (Graphical User Interface, grafische Benutzeroberfläche) inklusive einem Hilfesystem. Der DTM wird einfach als Programm auf dem Computer installiert, kann aber nur aus einer Rahmenapplikation gestartet werden. Diese bietet:

  • gemeinsame, einheitliche Umgebung
  • DTM-Verwaltung
  • Datenmanagement
  • Netzwerkkonfiguration

Praktisch kann er in allen Systemen angewendet werden, die die FDT- Schnittstelle unterstützen.
FDT (Field- Device- Tool) ist eine klar beschriebene und standardisierte Schnittstelle, die zur Anbindung von Softwareprogrammen und Gerätetreibern von verschiedenen Herstellern dient. Für die Nutzer ist es besonders wichtig, dass die Kompatibilität voll gewährleistet ist. So ist es möglich, dass der Kunde zwischen den auf dem Markt erhältlichen Geräten frei nach seinen eigenen Anforderungen wählen kann. Letztendlich ist es also egal, über welches Netzwerk das Gerät mit dem Engineering- System kommuniziert; es muss nur das entsprechende Kommunikations- DTM gestartet werden.

Ist ein Umstieg von vorhandenen Gerätemanagement- Technologien sinnvoll?

Vorhandene textbasierte Gerätemanagement-Technologien wie EDDs (Electronic Device Description) sind für die Handhabung von Wartungs- und Diagnoseaufgaben an ihre Grenzen gestoßen. DTMs erweitern die vorhandene EDD- Technologie. Und dank der FDT- Technologie muss ein Hersteller nun nur noch einen DTM erstellen, der in allen FDT- Rahmenapplikationen verwendet wird. Dazu kann der DTM neu programmiert werden oder die vorhandene EDD- Treiber wird erweitert, indem man sie in DTMs übersetzt. Damit ist es möglich, den Aufwand für Gerätehersteller massiv zu senken.
Heutzutage existieren für nahezu alle Gerättypen DTMs von einem Großteil aller Hersteller. Sollte im selten Fall einmal keine Geräte- DTM bestehen, bieten verschiedene Hersteller eine Lösung in Form eines Interpreter- DTMs an, der in der Lage ist, existierende EDD- Gerätebeschreibungen zur Laufzeit zu verarbeiten und dem Nutzer die in der EDD beschriebene Funktionalität mit einer einheitlichen DTM- Oberfläche in vollem Umfang zur Verfügung zu stellen.

Vorteile durch FDT

  • Anwenderfreundlichkeit → volle Unterstützung aller Gerätefunktionen, einfacher Zugriff auf alle Geräte und Funktionen, einheitlicher Look & Feeling (DTM)
  • standardisierte Schnittstelle → wird von allen großen Anbietern unterstützt
  • Freie Auswahl → unabhängig vom Gerätetyp, überwiegende Mehrzahl der weltweit vertretenen Hersteller unterstützt die FDT Technologie, besser aufeinander abgestimmte Softwaretools
  • Feldbusunabhängigkeit → FDT unterstützt INTERBUS, Profibus, HART, Foundation, Fieldbus, DeviceNet etc.
  • Senkung von Gesamtbetriebskosten → weniger benötigte Softwaretool, sowie geringerer Engineering- und Schulungsaufwand
  • Herstellervorteile → verringert die Produkteinführungszeiten, Betriebsmittel werden geschont
  • Kosteneinsparung in allen Bereichen des Engineering und der Geräteunterstützung
  • Übernahme bereits vorliegender Programme möglich

Wie wird die Qualität FDT- basierter Produkte sichergestellt?

Anwender der FDT Technologie erwarten vor allem Stabilität und Interoperabilität, also die Zusammenarbeit der verschiedenen Systeme untereinander. Um diesen Forderungen nachzukommen, hat die FDT Group 2005 einen umfangreichen Zertifizierungsprozess eingerichtet, der diese Anforderungen sicherstellt, der stetig verbessert und weiter entwickelt wird. Dieser Prozess umfasst neben der DTM- Zertifizierung auch Tests betreffend der Rahmenapplikation und einen Interoperabilitätstest. Damit soll die völlige Zufriedenheit der Nutzer gewährleistet werden.

Fazit

Viele Hersteller haben mittlerweile begonnen, Geräte- DTM für ihre Produkte zu entwickeln. Derzeit stehen 15 FDT- Rahmenapplikationen und über 1800 geprüfte DTMs zur Verfügung. Zwar hat die FDT- Technologie lange gebraucht – seit 1998 – um aus den Startlöchern zu kommen, nun aber scheint der Durchbruch erreicht zu sein. Besonders im Hinblick auf die Endanwender ist es erfreulich, dass FDT als herstellerneutrale Technologie sich auszubreiten beginnt.