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FDT ユースケース ( デバイス・コンフィギュレーション だけではない )

FDT ユースケース ( デバイス・コンフィギュレーション だけではない ). … デバイス・パラメータをアップロードまたはダウンロードする. ... Frame Application は …. … DTM のユーザインターフェイスを開いて、オンラインとオフラインのパラメータ設定を行なう. … ツリービューを持っていて、ネットワークのトポロジー情報を表している. このプレゼンテーションの目的. FDT は以下の機能以外に、より多くの機能を持っている …. シナリオ. Frame Application 間のデータ交換

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FDT ユースケース ( デバイス・コンフィギュレーション だけではない )

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  1. FDTユースケース(デバイス・コンフィギュレーションだけではない)FDTユースケース(デバイス・コンフィギュレーションだけではない)

  2. … デバイス・パラメータをアップロードまたはダウンロードする ... Frame Applicationは … … DTMのユーザインターフェイスを開いて、オンラインとオフラインのパラメータ設定を行なう … ツリービューを持っていて、ネットワークのトポロジー情報を表している このプレゼンテーションの目的 • FDTは以下の機能以外に、より多くの機能を持っている…

  3. シナリオ • Frame Application間のデータ交換 • Reporting / Documentation • Audit Trail • 選択可能なコミュニケーション・パス • Bus Master コンフィギュレーション • Control System コンフィギュレーション • Gateway機能を持たないBus Master • プロセス・モニタリング • ネットワーク管理 • アップデートと取り替え

  4. Frame Application間のデータ交換 • シナリオ • 違うFrame Application間のデータ交換例： stand-aloneサービス・ツールと Control System間のデータ交換 • FDT 定義 • 標準のトポロジー・データ交換用フォーマットの定義 • FDT Topology Import Export Schemaに従ってFrame ApplicationはXMLファイルを生成するまたは読み込む • FDT Topology Import Export Schemaは以下を定義する： トポロジー情報の交換 DTM/BTMとdevice/block間のtype informationの交換 DTM/BTMインスタンス・データ(Stream あるいは PropertyBag)の交換

  5. CommunicationDTM GatewayDTM GatewayDTM DeviceDTM DeviceDTM Frame Application間のデータ交換XML例

  6. 3. データベースからデバイスのデータセットあるいはサブ・ネットワーク情報をcheck-outし、XMLファイルに export する 7. XMLファイルに含まれるデータを使ってデバイスのデータセットあるいはサブ・ネットワーク情報を同期し、データベースにcheck-inする Data Sharing XML File 4.XMLファイルからデータをImportする 6. XMLファイルにデータをExportする 1. データベースからデータをロードする 2. デバイスのDTMを通じてパラメータの設定を行なう Vendor A: System Engineering Tool 5. デバイスのDTMを通じてメンテナンスを行なう 両方のFrame Applicationが同じDTM typeを使う。さらに共通のデバイス・データを使ってそのDTMをloadする Frame Application間のデータ交換例: System Engineering Tool  Service Tool

  7. 3. データベースからデバイスのデータセットあるいはサブ・ネットワーク情報をcheck-outし、XMLファイルに export する 7. XMLファイルに含まれるデータを使ってデバイスのデータセットあるいはサブ・ネットワーク情報を同期し、データベースにcheck-inする Data Sharing XML File 4.XMLファイルからデータをImportする 6. XMLファイルにデータをExportする 1. データベースからデータをロードする 2. デバイスのDTMを通じてパラメータの設定を行なう Vendor C: Pocket Tool Vendor A: System Engineering Tool 5. デバイスのDTMを通じてメンテナンスを行なう 両方のFrame Applicationが異なった互換性のあるDTM typeを使う。さらに共通のデバイス・データを使ってそのDTMをloadする Frame Application間のデータ交換例: System Engineering Tool  PDA

  8. シナリオ • Frame Application間のデータ交換 • Reporting / Documentation • Audit Trail • 選択可能なコミュニケーション・パス • Bus Master コンフィギュレーション • Control System コンフィギュレーション • Gateway機能を持たないBus Master • プロセス・モニタリング • ネットワーク管理 • アップデートと取り替え

  9. Reporting と Documentation • シナリオ • デバイス設定情報とパラメータ設定情報のレポートの生成 • レポートのプリントアウト • FDT 定義 • 特定のデータ（例： デバイス設定情報, offlineまたはonline設定情報など）に関するレポート情報を要求するためにDTMのinterface (IDtmDocumentation)が呼び出される • Documentationのデータ・フォーマットの定義 - DTMDocumenationSchema.xml • HTML型レポートへデータの変換

  10. IDtmDocumentation:GetDocumentation() Reporting と Documentation例: Device Settings (Frame Application Style)のプリントアウト DTM

  11. IDtmDocumentation:GetDocumentation() Reporting と Documentation例: Device Settings (DTM Style)のプリントアウト DTM

  12. シナリオ • Frame Application間のデータ交換 • Reporting / Documentation • Audit Trail • 選択可能なコミュニケーション・パス • Bus Master コンフィギュレーション • Control System コンフィギュレーション • Gateway機能を持たないBus Master • プロセス・モニタリング • ネットワーク管理 • アップデートと取り替え

  13. Audit Trail • シナリオ • データの変更を記録する (誰に何が変更されたか) 例:-ユーザOperator によってデバイス・パラメータXYZの値が0815から4711に変更された-2004年02月04日10.30pmにおいてユーザOperator によってDevice Reset機能が実行された-… • 変更履歴ドキュメンテーション • FDT 定義 • 以下の状況においてFrame ApplicationのinterfaceIDtmAuditTrailEventsが呼び出される： • デバイス・パラメータが変更されたとき • デバイス・ステータスが変更されたとき • デバイス関連の操作が実行されたとき

  14. 保存 Frame Application パラメータを変更 DTMデータを取得 IDtmAuditTrailEvents:OnAuditTrailEvent() Audit Trail 例: 変更履歴の記録

  15. シナリオ • Frame Application間のデータ交換 • Reporting / Documentation • Audit Trail • 選択可能なコミュニケーション・パス • Bus Master コンフィギュレーション • Control System コンフィギュレーション • Gateway機能を持たないBus Master • プロセス・モニタリング • ネットワーク管理 • アップデートと取り替え

  16. 選択可能なコミュニケーション・パス • シナリオ • デバイスには複数の物理コミュニケーション・インターフェイスを持っている • field bus network (例： Profibus, FF, Modbus など) • vendor特定のservice interface (例： RS 232, IrDA, Bluetooth など) • ユーザが使用するパスを選択したい • FDT 定義 • Device DTMが複数のプロトコルをサポートする • DTM Information XMLには複数の“required”プロトコルを含む • Device DTMが複数のCommunication またはGateway DTMに割り当てられる

  17. DTM 3 DTM 1 DTM 2 SetCommunication (null) SetCommunication (DTM 1) SetCommunication (DTM 3) ReleaseCommunication () SetCommunication(DTM 2) DTM 4 選択可能なコミュニケーション・パス

  18. シナリオ • Frame Application間のデータ交換 • Reporting / Documentation • Audit Trail • 選択可能なコミュニケーション・パス • Bus Master コンフィギュレーション • Control System コンフィギュレーション • Gateway機能を持たないBus Master • プロセス・モニタリング • ネットワーク管理 • アップデートと取り替え

  19. Bus Master コンフィギュレーション • シナリオ • communication masterのコンフィギュレーション • cyclic communicationのセットアップ • FDT 定義 • DTM Parameterにあるslave device用Masterコンフィギュレーション・データ DTMParameterSchemaに従ったXML 例：Profibusの場合: BusMasterConfigurationPart + GSD 情報

  20. 一般的にこの機能はPLCの特定のBus Master コンフィギュレーション・ツールによって実現される Bus Masterを設定する。 cyclic communicationをセットアップする PLC DTM DTM は PLCを代表する Bus Master (Module) DTM DTM はPLCにプラグインされた Bus Master Moduleを表す IDtmParameter:GetParameter() Parameter XMLからGSDとBusMasterConfigurationPartを読み込む Slave DTM 1 Slave DTM 2 Slave DTM 3 GSD + BusMasterConfigPart GSD + BusMasterConfigPart GSD + BusMasterConfigPart Bus Master コンフィギュレーション例: Profibus Master コンフィギュレーション

  21. シナリオ • Frame Application間のデータ交換 • Reporting / Documentation • Audit Trail • 選択可能なコミュニケーション・パス • Bus Master コンフィギュレーション • Control System コンフィギュレーション • Gateway機能を持たないBus Master • プロセス・モニタリング • ネットワーク管理 • アップデートと取り替え

  22. Control System コンフィギュレーション • シナリオ • フィールド・バスに接続されたデバイスはcontrol systemによって認識される必要がある。 • デバイスの入力と出力シグナルは生成され、control systemの機能上のプランニングに統合されなければならない - 例： デバイスの入力・出力をPLC変数へマッピングする • FDT 定義 • DTM (Process) Channels • IFdtChannel interface • プロトコル特定のFDT Annex Schemaに従ったChannel Parameter XML

  23. Process Channel Parameterには普通以下のようなprocess 変数情報を含む: - Name, Tag, ID - Data type - Singnal type (input / output) - Information type (Semantic ID) - アドレス情報 (例： position / length) - control systemによって使われているかどうかの状態を示すFlag(protectedByChannelAssignment) PLC DTM Bus Master (Module) DTM Process Channelは　　デバイスとPLCの間に交換される変数を記述する Cyclicデータ交換 Process Var 1 Process Var 2 Process Var 3 Process Ch 3 Process Ch 2 Process Ch 1 IFdtChannel:GetParameters() IFdtChannel:GetParameters() Control System コンフィギュレーションProcess Channels の役割 Device DTM

  24. 一般的にこの機能はControl System の特定のProgramming Suiteによって実現される 記号変数の名前はControl System programming用に使われる PLC DTM 記号の名前は変数に適用される Bus Master (Module) DTM Process Channel 情報はPLC Module変数にマッピングされる Process Ch 3 Process Ch 2 Process Ch 1 Control System コンフィギュレーションProcess Channel  変数マッピング Device DTM

  25. PLC DTM プログラムはPLCにダウンロードされる Bus Master moduleはプロセス値をメモリ上にあるPLC変数にマッピングするPLC変数はPLCの中にある起動中のプログラムに使われて、システムを制御する PLC program Process Var 1 Process Var 2 Process Var 3 Cyclicデータ交換 Control System コンフィギュレーションPLC プログラム・ダウンロード

  26. シナリオ • Frame Application間のデータ交換 • Reporting / Documentation • Audit Trail • 選択可能なコミュニケーション・パス • Bus Master コンフィギュレーション • Control System コンフィギュレーション • Gateway機能を持たないBus Master • プロセス・モニタリング • ネットワーク管理 • アップデートと取り替え

  27. Master DTM Device DTM Gateway機能を持たないBus Master • シナリオ • PLCの中にあるGateway機能を持たないBus Master • PLCを通じてデバイスに接続できないDevice DTM • FDT 定義 • 特になし Master DTMはcyclicデータへのアクセス・サービスだけをサポートする　(例： Profibus DPVO) コンフィギュレーションとパラメータ設定のために、Device DTMはacyclic サービスを必要とする(例： Profibus DPV1)

  28. Parallel Profibus Class 2 Master Bus Masterを設定する。 cyclic communicationをセットアップする Master DTM Communication DTM Cyclicサービスは　　　監視のために使われる GSD + BusMasterConfigurationPartを読み込む Acyclicサービスはコンフィギュレーションとパラメータ設定のために使われる Cyclicデータ交換 Device DTM Gateway機能を持たないBus Master例: PLC with Profibus Master Module

  29. シナリオ • Frame Application間のデータ交換 • Reporting / Documentation • Audit Trail • 選択可能なコミュニケーション・パス • Bus Master コンフィギュレーション • Control System コンフィギュレーション • Gateway機能を持たないBus Master • プロセス・モニタリング • ネットワーク管理 • アップデートと取り替え

  30. プロセス・モニタリング • シナリオ • プロセスの視覚化 • 状態のモニタリング - デバイス・ステータス • asset management関連情報の収集 • 稼動状態/予測メンテナンス情報 • オペレーション・カウンタ • etc. • FDT 定義 • DTM (Process) Channels • IFdtChannel interfaceChannel Parameter • FDT Annex Schemaに従ったプロトコル特定のXML • Single Device Data Access • IDtmSingleDeviceDataAccess interface • DTM Item Schema(プロトコルに依存しない) に従ったData XML • Semantic IDs

  31. Process Channel Parameterにはどのように直接的にデバイスからプロセス変数を要求するかについての情報が含まれている。例：Profibus DPV1を通じて。 Comm DTM Process Channel Parameterには警告（alarm）や範囲（range）などの情報が含まれることもある Process Channelはパラレル（ acyclic）コミュニケーション・パスを通じて交換される変数を記述する Process Var 4 Process Var 5 Process Var 6 Device DTM Process Ch 6 Process Ch 5 Process Ch 4 IFdtChannel:GetParameters() プロセス・モニタリングProcess Channelの役割

  32. プロセス・モニタリング Frame ApplicationはCommunicationあるいはGateway DTMの通信　インターフェイスを使って直接的にデバイスに接続し、プロセス変数を読み込む。 Comm DTM IFdtCommunication: TransactionRequest() Process Var 4 デバイスからプロセス変数の値を読み込む。帰されるバイト・ストリームはProcess Channel Parameterに記述されているデータ型に変換されなければならない。 Process Channel Parameterから　　　プロセス変数のアドレス情報を取得 プロセス・モニタリングプロセス値の読み込み

  33. もしOPC ServerがFDT Frame Applicationのように動作すれば Communication またはGateway DTMを使うことができる。これによって使われるハードウェアに依存しなくなる。 OPC Server Configuration interface Comm DTM Frame Applicationは　 Process Channel Parametersを読み込んで OPC Server に情報を与える プロセス・モニタリング・アプリケーションはプロトコルに依存しないOPCインターフェイスを使ってプロセス変数を読み込む Process Var 4 Process Var 5 Process Var 6 Device DTM Process Ch 6 Process Ch 5 Process Ch 4 IFdtChannel:GetParameters() プロセス・モニタリングOPC Serverを通じてプロセス値を読み込む(1/2) OPC Server

  34. プロセス・モニタリングProcess Channelの欠点 • 情報はプロトコル依存である • XML SchemasはFDT Protocol Annexによって定義される • Frame Applicationは全てのプロトコルに対応しなければならない  新しいプロトコルあるいはベンダー独自のプロトコルの場合 　　　　動作しなくなる! • 解決法: Single Device Data Access interface • プロトコルに依存しないプロセス変数のアクセス方法を提供する

  35. Comm DTM Process Var 4 Process Var 5 Process Var 6 Device DTM IDtmSingleDeviceData::GetItemLisl IDtmSingleDeviceDataAccess:Read() Process Ch 6 Process Ch 5 Process Ch 4 GetItemList() と DTM Process Channelsには冗長な情報が含まれていることがある。両方ともプロセス変数を記述している。 プロセス・モニタリングSingle Device Data Access interfaceの役割

  36. Comm DTM OPC ServerはDevice DTMを起動してもしプロトコルが既知でない場合、またはプロセス変数のための Process Channelが提供されていない場合、Single Device Data Access interfaceを使用する。 Process Var 4 Process Var 5 Process Var 6 Device DTM プロセス・モニタリングOPC Serverを通じてプロセス値を読み込む(2/2) OPC Server

  37. プロセス・モニタリングSingle Device Data Access Interfaceの欠点 • すべてのDevice DTMは起動・停止されなければならない • DTMの起動・停止は時間を消費する • DTMは多くのメモリを使用する  Process Channelメカニズムよりパフォーマンスが低い

  38. シナリオ • Frame Application間のデータ交換 • Reporting / Documentation • Audit Trail • 選択可能なコミュニケーション・パス • Bus Master コンフィギュレーション • Control System コンフィギュレーション • Gateway機能を持たないBus Master • プロセス・モニタリング • ネットワーク管理 • アップデートと取り替え

  39. ネットワーク管理 • シナリオ • ネットワーク・トポロジーの自動生成 • 手動で構築されたネットワーク・トポロジーがフィールド・バス・ネットワークと一致するかどうかの検証 • FDT 定義 • サポートされるハードウェアのDTM情報 • FDT<プロトコル>DeviceTypeIdentSchemaに従ったXML • IDtmInformation2 interfaceを使って情報をリクエストする • フィールド・バスのスキャン、接続されたデバイスに関する情報 • FDT<プロトコル>ScanIdentSchemaに従ったXML • IFdtChannelScan:ScanRequestを使ってスキャン処理を行なう • アドレス設定メカニズム - IFdtChannelSubTopology2がアドレス設定機能を起動する

  40. 見つけた全てのDTMを起動し、DTMとハードウェアの情報を要求する(IDtmInformation / IDtmInformation2) Windowsレジストリを走査し、インストールされているDTMを検索する DTM DTMに関する情報を保存する DTM Device Typeに関する情報を保存する ドライバはソフトウェアの中でハードウェアを代表する。 プロトコル情報を保存する DTM Device Typeによってサポートされるハードウェア（物理デバイス）に関する情報を保存する。 ネットワーク管理DTM / Device Catalog FDT-Category FDT_DTM MMDTM.ExampleDevices … … … XYDTM.XYZDevices Windows-Registry

  41. CommDTM フィールド・バスをスキャン Bus Address 1Manufacturer ID = 1234Device ID = 1Hardware Vers = 2.3.1.2Software Vers = 3.12.4 IFdtChannelScan::ScanRequest(protocolId); IDtmScanEvents::OnScanResponse() Bus Address 3Manufacturer ID = 1234Device ID = 2Hardware Vers = 2.4.1.2Software Vers = 3.00.4 ハードウェア情報の一覧表から対応するエントリを検索する Manufacturer ID = 1234Device ID = 1Hardware Vers = 2.3.1.2Software Vers = 3.12.4 Manufacturer ID = 1234Device ID = 2Hardware Vers = 2.4.1.2Software Vers = 3.00.4 ネットワーク管理フィールド・バスをスキャンし、ネットワーク・トポロジーを生成する (1/2) Bus Address = 1 Bus Address = 3

  42. Communication DTMにおいて新たに加えられたDevice DTMのためにバス・アドレス　　　の設定処理を行なう CommDTM Bus Address 1Manufacturer ID = 1234Device ID = 1Hardware Vers = 2.3.1.2Software Vers = 3.12.4 IDtmScanEvents::OnScanResponse() IFdtChannelSubTopology2: SetChildrenAddresses() DTM Parameter XMLの中にバス・アドレスを設定する Bus Address 3Manufacturer ID = 1234Device ID = 2Hardware Vers = 2.4.1.2Software Vers = 3.00.4 Manufacturer ID = 1234Device ID = 1Hardware Vers = 2.3.1.2Software Vers = 3.12.4 Manufacturer ID = 1234Device ID = 2Hardware Vers = 2.4.1.2Software Vers = 3.00.4 Device DTM Device DTM ネットワーク管理フィールド・バスをスキャンし、ネットワーク・トポロジーを生成する(2/2) Bus Address = 1 Bus Adress = 3

  43. アドレスを変更するためにComm DTM ActiveX controlの中でバス・アドレス設定処理を起動する。 CommDTM ActiveX controlを開く IFdtChannelSubTopology2:SetBusAddresses(withGUI) DTM Parameter XMLの中にバス・アドレスを設定する Manufacturer ID = 1234Device ID = 1Hardware Vers = 2.3.1.2Software Vers = 3.12.4 Manufacturer ID = 1234Device ID = 2Hardware Vers = 2.4.1.2Software Vers = 3.00.4 Device DTM Device DTM ネットワーク管理ユーザインターフェイスを使ってバス・アドレスの管理を行なう Bus Address = 1 Bus Address = 3

  44. シナリオ • Frame Application間のデータ交換 • Reporting / Documentation • Audit Trail • 選択可能なコミュニケーション・パス • Bus Master コンフィギュレーション • Control System コンフィギュレーション • Gateway機能を持たないBus Master • プロセス・モニタリング • ネットワーク管理 • アップデートと取り替え

  45. アップデートと取り替え • シナリオ • デバイスは同じタイプの新しいデバイスに置き換えれた。 • デバイスは同じ種類の新しいデバイスに取り替えられたが、それは別のメーカーのデバイスである。 • FDT 定義 • Dataset Format IDs • DTM Parameter access • DTM Parameter XML (IDtmParameter interface) • DTM Item XML (IDtmSingleInstanceDataAccess interface) • Semantic IDs

  46. アップデートと取り替えシナリオ: アップデート(1/4) • デバイスは同じタイプの新しいデバイスに置き換えれた • 新しいデバイスが必要としているファームウェアのバージョンはインストールされているDTMによってサポートされていない • DTMをアップデートする必要がある • 新しいDTMは異なったdata set formatを使用するが, 古いdata set formatをロードすることもできる

  47. 1. 保存 2. DTMはFrame Applicationのデータベースにバイナリデータとバイナリデータのフォーマット情報（使用中とサポート済み）を保存する VendorはDTM data setを指定する識別子を指定する Old DTM アップデートと取り替えシナリオ: アップデート(2/4)

  48. 5. DTM / Device Catalogをアップデートし、新しいインストールされたDTMに関する情報を保存する。 (IDtmInformation / IDtmInformation2) Windowsレジストリを走査し、　　　　　　　　　インストールされているDTMを　　　　　　　　　検索する 4. 新しいDTMをインストールし、Windowsレジストリに登録する。 DTM サポートされているdataset formatを保存する FDT-Category FDT_DTM MMDTM.ExampleDevices … … … XYDTM.XYZDevices Windows-Registry アップデートと取り替えシナリオ: アップデート(3/4) 3. 新しいデバイスで古いデバイスを置き換える

  49. 7. 新しいインストールされたDTMは“古い” datasetをロードし、新しいフォーマットに変換する Frame ApplicationはDTMバイナリデータと一緒に保存されたdataset formatを使って該当のフォーマットをサポートするDTMを探す。 New installed DTM アップデートと取り替えシナリオ: アップデート(4/4)

  50. アップデートと取り替えシナリオ: 取り替え(1/2) • デバイスは同じ種類の新しいデバイスに取り替えられたが、それは別のメーカーのデバイスである。 • DTMは別のDTMに交換される必要がある • Data set は互換性を持たない • 別々のメーカーによって提供される完全に異なるDTM間でのデータ交換

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