Jedem seine Sprache?

Angesichts unterschiedlicher Sprachdefinitionen der verschiedenen Feldbus-Fraktionen bleibt eine einheitliche Beschreibungssprache für Feldgeräte ein Wunschdenken. Inwieweit kann XML trotzdem dazu beitragen, den Aufwand für die Beschreibung der Geräte zu reduzieren?

Angesichts unterschiedlicher Sprachdefinitionen der verschiedenen Feldbus-Fraktionen bleibt eine einheitliche Beschreibungssprache für Feldgeräte ein Wunschdenken. Inwieweit kann XML trotzdem dazu beitragen, den Aufwand für die Beschreibung der Geräte zu reduzieren?

INHALT:
Integration erfordert hohen manuellen Aufwand
XML – von Sprache zu Sprache unterschiedlich ausgeprägt
Semantik tut Not
Autoren

Gerätebeschreibungen haben eine lange Tradition – es gibt sie, seit die Feldbus-Systeme existieren. Sie sind notwendig, um Feldgeräte in ein Automatisierungssystem integrieren zu können. Softwarewerkzeuge etwa nutzen die Gerätebeschreibung zur automatischen Erstellung der Feldbus-Konfiguration sowie zur Anpassung der spezifischen Eigenschaften der Feldgeräte an den konkreten Einsatzfall. Bedingt durch die historische Entwicklung sind unterschiedliche Sprachen für unterschiedliche Anwendungsfälle entstanden. Ein klassischer Bestandteil solcher Sprachen ist die Beschreibung von Netzwerk-Eigenschaften und Kommunikationsparametern. Darüber hinaus finden sich dort Informationen zum Geräte-Aufbau, Diagnose-Informationen sowie Gerätesymbole. Die Beschreibung erfolgte immer aus einer kommunikationstechnischen Sicht wie etwa bei Profibus GSD. Während die genannten Informationen für die Netzwerk- und Systemkonfiguration relevant sind, ist für das Engineering der Geräte die Beschreibung von funktionalen Eigenschaften von Bedeutung.

Bereits 1992 spezifizierten die HART Communication Foundation, die Fieldbus Foundation und Profibus International jeweils Gerätebeschreibungssprachen (Device Description Language – DDL) mit dem Ziel, die Parametrierung von Feldgeräten unter Nutzung ihrer digitalen Kommunikationsschnittstellen zu vereinfachen. Die damals spezifizierten DDLs wiesen nur kleinere Unterschiede auf, was der späteren Zusammenführung der jeweiligen Beschreibungssprachen zugute kam. Ergebnis war die Electronic Device Description Language (EDDL), welche heute als IEC-Standard vorliegt (IEC 61804). Ihr Sprachkern besitzt Elemente zur Beschreibung von Abhängigkeiten und zur Darstellung in einer Benutzerschnittstelle. Er ist unabhängig von der konkreten Ausprägung der Kommunikationseigenschaften, sodass mit dieser Sprache eine einheitliche Sicht auf Geräte-Eigenschaften hinsichtlich ihrer Parametrierung definiert wurde.

An der Problematik des Einbringens der Parameter in das Gerät über die diversen digitalen Kommunikations-Interfaces änderte dies allerdings nichts. Ergo sind parallel dazu weitere Beschreibungssprachen für andere Kommunikationsschnittstellen entstanden, die neben einer unterschiedlichen Anwendungsdomäne und Systemspezifik über einen unterschiedlichen Aufbau mit unterschiedlicher Syntax und mit semantisch verschiedenen Beschreibungselementen gekennzeichnet sind. So entwickelte die Organisation CAN in Automation – kurz CiA – eine Beschreibungssprache für CANopen-Geräte, die Kommunikationseigenschaften und Geräteparameter als Kommunikationsobjekte enthält. Im Gegensatz dazu verfolgt die von Phoenix Contact beziehungsweise der Interbus-Fraktion initiierte FDCML (Field Device Configuration Markup Language) den Ansatz einer Metasprache zur Beschreibung von Geräte- und Kommunikationseigenschaften, Interfaces und Informationen für elektronische Datenblätter. Katalog-Informationen für Geräte und ihre Module finden sich auch in der GSDML (Generic Station Description Markup Language), der Sprache, mit der Profinet-I/O-Geräte beschrieben werden.

Das Gerätemodell nach ISO 15745 bietet mehr als die derzeit in den jeweiligen Sprachen genutzten Klassifikationen. Dazu ist es jedoch erforderlich, neben den formal beschriebenen Relationen zwischen dem Modell und den Sprachen erst einmal die in der Norm definierten Begriffe einheitlich zu verstehen. Dafür ist eine klare Definition der Begriffe in einem Glossar erforderlich. Die Elemente des Glossars müssen dann über eindeutige Referenzen an die jeweiligen Elemente der spezifischen Beschreibungen gebunden werden. Dies ist formalisiert mit XMLMechanismen aus dem Semantic Web möglich, und zwar mit Hilfe von Techniken wie Ressource Description Framework (RDF) oder mit der Web Ontology Language (OWL). Damit lässt sich der durch die Verwendung von XML eher noch geförderten Heterogenität der Beschreibungssprachen mit XML-Mitteln sinnvoll begegnen.

Eine konsequente Vereinheitlichung der heute bestehenden heterogenen Sprachen ist – wenngleich von Geräteherstellern und Systemintegratoren mehr oder minder lautstark gefordert – eine eher akademisch interessante Lösung und würde einer völligen Neudefinition der existierenden Sprachen entsprechen. In der Praxis ist dies nicht umsetzbar, weder aus politischen noch aus ökonomischen und technischen Gründen.

Der Weg einer semantischen Anreicherung hingegen ist möglich, ohne die bestehenden Sprachen zu ändern. Die elektronisch verarbeitbare, explizite Referenz ist dann in Werkzeugen verwendbar, um die betreffende Information zu erstellen und im passenden Element abzulegen. Natürlich ist auf diesem Wege auch die Nutzung der Informationen in anderen Phasen des Lebenszyklus möglich – worauf zum Beispiel die Szenarien der Systemintegration und Maintenance basieren. Das angesprochene Glossar stellt hierfür eine wesentliche Grundlage dar. Der Arbeitskreis „XML in automatisierungstechnischen Anwendungen“ im VDI/VDE hat begonnen, sich dieses Themas anzunehmen. Erste Schritte werden im Rahmen des vom Fachausschuss inhaltlich getragenen Expertenforums „Von Babylon nach XML++ Beschreibungssprachen in der Automation“ am 18. und 19. September 2007 in Düsseldorf vorbereitet. Die künftige Entwicklung der Gerätebeschreibungstechnologie dürfte neben den allgemeinen Trends von Beschreibungssprachen von verschiedenen Aspekten aus dem Einsatzumfeld geprägt sein. Als funktionaler Aspekt ist hier zum Beispiel das System-Management zu nennen, welches die existierenden Sprachen bislang nur ansatzweise berücksichtigen. Aspekte des Lebenszyklus beinhalten neben einer weiteren Vervollkommnung der Inbetriebnahme die Einbeziehung der Systemintegration und von komplexen Prozessen im Zusammenhang mit der Wartung und Instandhaltung sowie dem Asset Management.