M&M Software FDT Basics

FDT Technology Overview Motivation Engineering / Programming Tool Various Standalone Tools HART

FDT Technology Overview Basic Idea Engineering-System

FDT Technology Overview What is FDT? FDT (Field Device Tool) technology standardizes software interface between field devices drivers and host systems.

FDT Technology Overview Concept DTM (Device Type Manager) is a software driver delivered with the device Standardized software interface Similar idea as a print driver

FDT Technology Overview FDT - Plug & Work Kapitel 1 - Überblick FDT Standard Frame Application (Device Type Manager DTM) HART Der Industriestandard FDT verlangt von jedem Gerätehersteller ein gerätespezifisches Softwaremodule, das Device Type Manager (kurz DTM) genannt wird. Ein DTM wird zusammen mit jedem Gerät ausgeliefert und kann z.B.mit dem Treiberprogramm für einen Drucker verglichen werden. Zusammen mit einem DTM werden auch graph. Bedienelemente für ein Gerät mit auf dem Rechner installiert. Damit liefert jeder Hersteller sozusagen sein spezielle „Look & Feel“ gleich mit. D. h. egal in welcher Umgebung ein DTM zum Einsatz kommt, die Bedienoberfläche eines Gerätes sieht immer gleich aus. Für die Verwaltung der DTMs wird ein sogenanntes Containerprogramm benötigt. Dieses Programm startet einen DTM pro Geräte und stellt die verwalteten Geräte z.B. in einer übersichtlichen Baumstruktur einem Benutzer dar. Dadurch kann nun ein Benutzer eines der Geräte in der Baumdarstellung auswählen und per Mausklick dieses z.B. Parametrieren. Die Verwendung eines speziellen Softwaremoduls zusammen mit einem Hardwaremodule wird im allgemeinen mit „Plug & Play“ bezeichnet. HART

FDT Technology Overview DTM - Device Type Manager Kapitel 1 - Überblick FDT Standard Device Driver For a particular Device or Device Family Created and shipped by Device vendor Spec. Features (e.g. Firmware Update) Software Proxy for real Device Info on Parameter Edit Parameter (Online / Offline) Diagonstics, Documentation Including GUI ActiveX Controls Corporate Design (Look & Feel) Integrates with every FDT Container DTM Symbols OR Device Type Manager

FDT Technology Overview DTM Types Communication DTM Ethernet Gateway DTM Device DTM BTM

FDT Technology Overview FDT Container Kapitel 1 - Überblick FDT Standard Windows Application Device Configuration Tool Integrated in Engineering-System or Process Control System Responsible for Manage DTM Catalog (installed DTMs) Engineering of Topology Manage DTM lifecycle Hosts DTM User Interface Data Persistency (DTM, Topology,...) Print Documentation User Managment Audit Trail

FDT Technology Overview The Simplest Case: Standalone Tools (1) Kapitel 1 - Überblick FDT Standard Calibration Parameterization Diagnosis Maintenance Field Device Standalone Tool Der Industriestandard FDT verlangt von jedem Gerätehersteller ein gerätespezifisches Softwaremodule, das Device Type Manager (kurz DTM) genannt wird. Ein DTM wird zusammen mit jedem Gerät ausgeliefert und kann z.B.mit dem Treiberprogramm für einen Drucker verglichen werden. Zusammen mit einem DTM werden auch graph. Bedienelemente für ein Gerät mit auf dem Rechner installiert. Damit liefert jeder Hersteller sozusagen sein spezielle „Look & Feel“ gleich mit. D. h. egal in welcher Umgebung ein DTM zum Einsatz kommt, die Bedienoberfläche eines Gerätes sieht immer gleich aus. Für die Verwaltung der DTMs wird ein sogenanntes Containerprogramm benötigt. Dieses Programm startet einen DTM pro Geräte und stellt die verwalteten Geräte z.B. in einer übersichtlichen Baumstruktur einem Benutzer dar. Dadurch kann nun ein Benutzer eines der Geräte in der Baumdarstellung auswählen und per Mausklick dieses z.B. Parametrieren. Die Verwendung eines speziellen Softwaremoduls zusammen mit einem Hardwaremodule wird im allgemeinen mit „Plug & Play“ bezeichnet.

FDT Technology Overview The Simplest Case: Standalone Tools (2) Kapitel 1 - Überblick FDT Standard Typical Use Cases: Workshops or small installations Online connection to the device Operation mainly via the DTM’s GUI User has access to all DTM functionality, e.g. by switching between different tab cards Current configuration and parameters are read from the device Parameters may be written to the device e.g. for test purposes Der Industriestandard FDT verlangt von jedem Gerätehersteller ein gerätespezifisches Softwaremodule, das Device Type Manager (kurz DTM) genannt wird. Ein DTM wird zusammen mit jedem Gerät ausgeliefert und kann z.B.mit dem Treiberprogramm für einen Drucker verglichen werden. Zusammen mit einem DTM werden auch graph. Bedienelemente für ein Gerät mit auf dem Rechner installiert. Damit liefert jeder Hersteller sozusagen sein spezielle „Look & Feel“ gleich mit. D. h. egal in welcher Umgebung ein DTM zum Einsatz kommt, die Bedienoberfläche eines Gerätes sieht immer gleich aus. Für die Verwaltung der DTMs wird ein sogenanntes Containerprogramm benötigt. Dieses Programm startet einen DTM pro Geräte und stellt die verwalteten Geräte z.B. in einer übersichtlichen Baumstruktur einem Benutzer dar. Dadurch kann nun ein Benutzer eines der Geräte in der Baumdarstellung auswählen und per Mausklick dieses z.B. Parametrieren. Die Verwendung eines speziellen Softwaremoduls zusammen mit einem Hardwaremodule wird im allgemeinen mit „Plug & Play“ bezeichnet.

FDT Technology Overview The Complex Case: Control Systems (1) Kapitel 1 - Überblick FDT Standard Asset Management Engineering Tool HMI 07 Configuration Parameterization Commissioning Operating Alarm reporting Monitoring Der Industriestandard FDT verlangt von jedem Gerätehersteller ein gerätespezifisches Softwaremodule, das Device Type Manager (kurz DTM) genannt wird. Ein DTM wird zusammen mit jedem Gerät ausgeliefert und kann z.B.mit dem Treiberprogramm für einen Drucker verglichen werden. Zusammen mit einem DTM werden auch graph. Bedienelemente für ein Gerät mit auf dem Rechner installiert. Damit liefert jeder Hersteller sozusagen sein spezielle „Look & Feel“ gleich mit. D. h. egal in welcher Umgebung ein DTM zum Einsatz kommt, die Bedienoberfläche eines Gerätes sieht immer gleich aus. Für die Verwaltung der DTMs wird ein sogenanntes Containerprogramm benötigt. Dieses Programm startet einen DTM pro Geräte und stellt die verwalteten Geräte z.B. in einer übersichtlichen Baumstruktur einem Benutzer dar. Dadurch kann nun ein Benutzer eines der Geräte in der Baumdarstellung auswählen und per Mausklick dieses z.B. Parametrieren. Die Verwendung eines speziellen Softwaremoduls zusammen mit einem Hardwaremodule wird im allgemeinen mit „Plug & Play“ bezeichnet. Diagnosis Calibration Maintenance Automation Process variables Clock synchronization Status Field Device

FDT Technology Overview The Complex Case: Control Systems (2) Kapitel 1 - Überblick FDT Standard Typical Use Cases: Different ‘Frame Applications’ may use a DTM in different contexts Availability of DTM functions is controlled according to the application context All settings loaded to the device are stored in a system database Online connection to the device is not always available DTM works on database only DTM functions are frequently used in the background w/o starting a user dialog Der Industriestandard FDT verlangt von jedem Gerätehersteller ein gerätespezifisches Softwaremodule, das Device Type Manager (kurz DTM) genannt wird. Ein DTM wird zusammen mit jedem Gerät ausgeliefert und kann z.B.mit dem Treiberprogramm für einen Drucker verglichen werden. Zusammen mit einem DTM werden auch graph. Bedienelemente für ein Gerät mit auf dem Rechner installiert. Damit liefert jeder Hersteller sozusagen sein spezielle „Look & Feel“ gleich mit. D. h. egal in welcher Umgebung ein DTM zum Einsatz kommt, die Bedienoberfläche eines Gerätes sieht immer gleich aus. Für die Verwaltung der DTMs wird ein sogenanntes Containerprogramm benötigt. Dieses Programm startet einen DTM pro Geräte und stellt die verwalteten Geräte z.B. in einer übersichtlichen Baumstruktur einem Benutzer dar. Dadurch kann nun ein Benutzer eines der Geräte in der Baumdarstellung auswählen und per Mausklick dieses z.B. Parametrieren. Die Verwendung eines speziellen Softwaremoduls zusammen mit einem Hardwaremodule wird im allgemeinen mit „Plug & Play“ bezeichnet.

FDT Technology Overview Communication Kapitel 1 - Überblick FDT Standard Device DTM Frame Application Communication DTM Read / Write (fieldbus protocol specific) Read / Write (comm. hardware specific) Read / Write Response (protocol specific FDT XML) Start Download Read / Write Request (protocol specific FDT XML) Handover Communication Interface

FDT Technology Overview Profibus XML Examples Kapitel 2 - Technologieübersicht Profibus DPV1 Read Request <?xml version="1.0"?> <FDT xmlns="x-schema:FDTProfibusDPV1CommunicationSchema.xml"> <ReadRequest slot="1" index="16" communicationReference="xyz"/> </FDT> Profibus DPV1 Read Response <FDT xmlns="x-schema:FDTProfibusDPV1CommunicationSchema.xml"> <ReadResponse slot="1" index="16" communicationReference="xyz" errorCode="0"> <fdt:CommunicationData byteArray="68656C6C6F20776F7AB23"/> </ReadResponse> </</FDT>

FDT Technology Overview Nested Communication Kapitel 1 - Überblick FDT Standard FDT-Container Communication DTM Send Parameter Ethernet Start Download Send Parameter DTM 1 Ethernet based Protocol Nach den vorangegangenen einfachen Situationen betrachtet obige Abbildung eine komplizierte Anordnung von Geräte in einer Anlage. Die Geräte sind durch eine hierarchische Anordnung von verschiedenen Feldbussen miteinander verbunden. Das Containerprogramm startet für jedes zu verwaltende Feldgerät einen eigenen DTM. Die Kommunikation mit dem obersten Gerät (hier Maschinensteuerung) entspricht den vorher beschriebenen Basisfall. Interessanter ist jedoch wie die unterlagerten DTMs Daten mit ihren Geräten Daten austauschen. DTM1 muß ebenfalls Kommunikationsdienste bereitstellen, da die zugeordnete Machinensteuerung selber Zugang zu Sub-Feldbussen ermöglicht. Deshalb bietet dieser DTM auch Kommunikationskomponenten an, welche die gleiche Softwareschnittstellen wie die Komponente des Containers haben. An diese Kommunikationskomponenten werden nun die anderen gestarteten DTMs, angehängt. Es wird sozusagen die physikalische Topologie der Geräte im PC nachgebildet. Der Datenaustausch des DTM1 mit dem Gerät läuft dann wie folgt ab: 1. Das Containerprogramm ruft Download-Funktion des zugeordneten DTMs auf. 2. DTM übergibt die zu übertragenden Geräteparameter der HART-Kommunikations- komponente des übergeordeten DTMs. 3. HART-Kommunikationskomponente wandelt Aufrufe in Profibus um und übergibt diese der Profibus-Kommunikationskomponente des FDT Containerprogramms 4. Diese Komponente übergibt die zu übertragenden Daten der PC Einsteckkarte (z.B. über Dual-Ported-RAM). 5. Daten werden über Profibus an die Maschinensteuerung übertragen 5. Maschinensteuerung wandet Profibustelegramme in HART um und sendet diese an das entsprechende Feldgerät . Send Parameter DTM 3 DTM 2 0..20 mA HART DTM 4 0..20 mA

FDT Technology Overview Communication uses Tunneling Kapitel 1 - Überblick FDT Standard Communication DTM Frame Application Communication Channel Communication to underlying fieldbus system is provided by a Communication DTM or Frame Application Channel Sys DP HART- Frame Ethernet IFdtCommunication Gateway DTM TCP/IP DP HART- Frame Gateway DTM Device DTM HART- Frame Device DTM HART

FDT Technical Details Communication Each component wraps the communication frame from the component below, WITHOUT knowing the contents Routing through system topology DTM below does not have any knowledge about the network topology DTM must only support its own communication protocol Communication / routing through ANY network topology, no limitations Communication / routing is possible even if the underlying protocol is unknown by the engineering or standalone tool

FDT Technology Overview Scope of FDT Core Specification Kapitel 2 - Technologieübersicht FDT ist eigentlich nur die Definition der Softwareschnittstellen zwischen DTM und einem Containerprogramm. FDT standardisiert sozusagen die Schnittstellen für die bereitzustellenden Dienste und bedient sich dabei der COM Schnittstellenbeschreibung.

FDT Technology Overview What‘s defined in FDT Specification? Kapitel 2 - Technologieübersicht Software Architecture (Components, Interfaces) DeviceDTM, CommDTM, FDT Container COM Interfaces and XML Schemas Mandatory Device Information (e.g. IDtmInformation) Vendor, Device Type, Version Use Cases Login, Online/Offline Operation, System Planning,... User Roles Planning Engineer, Maintenance, Operator, Observer Administrator, OEM Service State Machine for DTM Installation, Registry,...

FDT-Interfaces Typically implemented FDT Interface Kapitel 2 - Technologieübersicht FDT ist eigentlich nur die Definition der Softwareschnittstellen zwischen DTM und einem Containerprogramm. FDT standardisiert sozusagen die Schnittstellen für die bereitzustellenden Dienste und bedient sich dabei der COM Schnittstellenbeschreibung. Typically implemented FDT Interface

FDT Technology Overview Scope of Protocol Annex Additional information how to use FDT for specific protocols Released CIP (DeviceNet, EtherNet/IP, CompoNet) Foundation Fieldbus HART Interbus IO-Link Modbus SL/TCP Profibus DP/PA Profinet IO In work (Oct. 2008) AS-Interface Annex CANopen Sercos III

Microsoft COM / ActiveX Kapitel 2 - Technologieübersicht COM-Interfaces protect the implementation Programming language does not matter Know how is protected Business-Logic of a DTM is „COM Object“ GUI of a DTM is „ActiveX Control“ DTM and Container interact through COM-Interfaces DTM-GUI and DTM-Business Logic use private interfaces DTM can be run in separate Windows Processes

XML XML Text XML Schema XSL Data transfer DTM  FDT Container Kapitel 2 - Technologieübersicht XML Text Data transfer DTM  FDT Container Device DTM  Communication DTM Used as arguments in interface calls XML Schema Definition of the structure of XML text FDT specified approx. 31 XML schemas XSL Defines transformation from XML to HTML

FDT Technology Overview DTM is flexible Kapitel 2 - Technologieübersicht DTMs may support offline configuration (engineering) visualize measuring values graphically send health info on device to vendor inform end user about news from vendor (Internet) update firmware monitor significant device parameter to provide suggestions for maintenance scheduling play training videos to support maintenance .... (no limits)

FDT Technology Overview Benefit for End-Users Kapitel 2 - Technologieübersicht Only one solution for Engineering, Maintenance, Configuration ... task Easy extension Uniform user operation Easy to learn and operate Independent from Communication protocols Communication hardware Access to all devices / process values End-user can use device which fits best to the task to perform in the field

FDT Technology Overview Benefit for Manufacturers Kapitel 2 - Technologieübersicht Development only in core competence Device manufacturer develop and supply the DTMs Configuration / Engineering/ Control System suppliers develops Frame Applications Lower cost for product maintenance Standard solutions, no proprietary solutions One solution for Stand-Alone and Systems Lower cost for device integration Standard solutions for all devices Less problems to integrate the devices

FDT Technology Overview Ways to a DTM Kapitel 1 - Überblick FDT Standard Universal DTM HART Common Practice / Universal Commands PROFIBUS Profiles Limited in GUI and features Generation based on DD Limited in features Quick results Individual Development Optimization for your specific needs E.g. Cooporate Design Semi-automatic Generation Company Specific Solution Many Device Types

FDT: One standard for all industries Process Automation Factory Automation

FDT Technology Overview Questions

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Responsible person for this presentation: Volker Herbst Version What When Who 1.0 New master 2007-10-29 Vht 1.1 List of annexes updated 2008-10-07 Responsible person for this presentation: Volker Herbst

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