IODD-Interpreter und generischer DTM Universelles Konfigurationswerkzeug für IO-Link- Sensoren und -Aktoren

Mit IO-Link Device Description (IODD) ist eine universelle, standardisierte Gerätebeschreibungssprache verfügbar. Das Entwickeln eines einheitlichen IO-Link-Konfigurationswerkzeuges für IO-Link-Sensoren und -Aktoren, das sowohl in herstellerspezifische Applikationen als auch in Fremdsysteme mittels FDT-Technologie (Field Device Tool) integriert werden kann, ist der nächste Schritt in diesen Standardisierungsbestrebungen.

IO-Link ist ein standardisiertes Kommunikationsprotokoll zur Anbindung von Sensoren und Aktoren in der unteren Feldebene. Beschrieben werden die Sensoren und Aktoren mittels der IODD (IO-Link Device Description). Ein Zusammenschluss aus Mitgliedern des IO-Link- Konsortiums hat die Firma M&M Software beauftragt, einen generischen IODD-Interpreter und DTM zu entwickeln, mit dem sich IO-Link-Sensoren und -Aktoren parametrieren lassen.

Der IODD-Interpreter unterstützt ein von FDT [1] definiertes Gerätetreiberkonzept, bei dem ein Gerätetreiber als so genannter Device Type Manager (DTM) bereitgestellt wird. So wird die Integration von IO-Link-Sensoren und -Aktoren in Fremdsystemen ermöglicht.

Der Funktionsumfang des IODD-Interpreters und DTMs orientiert sich in erster Linie am IODD-Standard (siehe Kasten): Der IODD-Interpreter ist in der Lage, jede standardkonforme IODD vollständig zu interpretieren und die darin beschriebenen Sensor- bzw. Aktor-Funktionen mittels Benutzeroberflächen verfügbar zu machen (Bild 1).

Dazu gehören Sensor- oder Aktor-Identifikation, Parametrierung, Beobachten von IO-Daten (Prozessdaten) und Diagnose. Das Monitoring von empfangenen Sensor- bzw. Aktor- Ereignissen wird ebenfalls unterstützt. Im Online-Modus wird eine aktive Kommunikationsverbindung vorausgesetzt, da mit den aktuellen Werten des Sensors oder Aktors gearbeitet wird. Manche Funktionen stehen auch offline zur Verfügung: So ist z.B. die Parametrierung vorab ohne Kommunikationsverbindung möglich. Sie kann gespeichert und später auf den Sensor oder Aktor heruntergeladen werden.

IODD-Standard

Die IODD (IO-Link Device Description) nutzt die Notation der Extensible Markup Language (XML). Anhand von Variablen, Prozessdaten und Ereignissen erfolgt die grundlegende Gerätebeschreibung. Ein umfangreiches Datentypsystem bildet die Basis, welches auch strukturierte Datentypen (Arrays, Records) unterstützt.

Die funktionalen Aspekte werden mittels Menüs und Menü-Sets ausgedrückt. Menüs kombinieren zusammengehörende Variablen, wobei vier funktionale Aspekte definiert sind: Identifikation, Parametrierung, Beobachtung und Diagnose. Verschachtelte Menüstrukturen sind möglich. In Menüs ist die gewünschte Darstellungsart für Variablen (z.B. Skalierung, Einheit, Zahlensystem) beschreibbar. Auch Abhängigkeitsbeziehungen zwischen Menüs und Werten einer Variablen sind modellierbar. Menü- Sets tragen dem Aspekt der Benutzerrolle eines Anwenders Rechnung. So kann z.B. das Menü zur Parametrierung einem Benutzer in der Beobachterrolle vorenthalten werden.

Weitere Konzepte z.B. zur Unterstützung landessprachlicher Texte oder zur Integration von Gerätebildern runden den IODD-Standard ab. Die aktuelle IODD-Spezifikation ist unter www.io-link.com verfügbar.

Die Benutzeroberflächen verwenden überwiegend aus der IODD generierte Darstellungen, z.B. werden die in einem Menü zusammengefassten Variablen tabellarisch angeordnet. Darstellungsattribute wie Skalierungen, welche die IODD vorgibt, werden berücksichtigt. Darüber hinaus existieren jedoch auch spezialisierte Darstellungsformen z.B. zur Veranschaulichung der IO-Daten-Struktur oder zur Anzeige des Ereignismonitors.

Neben der IODD beeinflusst der FDT-Standard den Funktionsumfang, da er eine ganze Reihe von Anwendungsfällen und Verhaltensweisen bereits vordefiniert. In diesem Zusammenhang ist auch der DTM Style Guide [1] zu nennen, welcher u.a. ein Benutzeroberflächenlayout mit verschiedenen Bereichen (Navigationsbereich, Applikationsbereich, Aktionsbereich) festlegt. IODD-Interpreter und DTM orientieren sich an diesem Konzept (Bild 2).

Der DTM entspricht der FDT-1.2-Spezifikation und dem FDT-IO-Link-Annex, welcher die IO-Link-spezifischen Definitionen enthält. Er unterstützt die FDT-Standard-Anwendungsfälle (z.B. Up-/Download) und die Prozesskanäle zur Offenlegung der IO-Daten eines Sensors oder Aktors. Zusätzlich werden einige Funktionen aus der FDT- 1.2.1-Spezifikation unterstützt, beispielsweise die Schnittstelle „Single Data Access“, die programmatischen Zugriff auf einzelne Parameter unterstützt.

In FDT-Rahmenapplikationen sind Gerätekataloge üblich, in die alle im System bekannten Gerätetypen eingetragen sind. Der DTM unterstützt alle Sensoren und Aktoren, für die er eine IODD an einem vordefinierten Ablageort findet. Beim Aufbau des Gerätekatalogs liefert der DTM für jede gefundene IODD einen Gerätetypeintrag, der den entsprechenden Sensor- oder Aktortyp repräsentiert. Dies ist auch der Grund für die Bezeichnung „generischer“ DTM. Er ist nicht ausschließlich für einen speziellen Gerätetyp nutzbar, sondern für beliebige Typen.

Um dem FDT-System einen weiteren Sensor- oder Aktortyp bekannt zu machen, genügt es, die passende IODD in den vordefinierten Ordner zu kopieren und den Gerätekatalog zu aktualisieren. Falls keine passende IODD zur Verfügung steht, bringt der IODD-Interpreter und DTM eine Minimal- IODD mit. Diese IODD kann für jeden Gerätetyp verwendet werden und ermöglicht den Zugriff auf die Funktionalität, die von jedem Sensor/Aktor gemäß der IO-Link-Spezifikation unterstützt wird.