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Die Erfindung betrifft ein Automatisierungssystem,
insbesondere ein Automatisierungssystem mit verteilten Komponenten,
welche jeweils eigene Funktionalität aufweisen.
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Automatisierungssysteme werden üblicherweise durch einen
Projekteur manuell parametriert. Der Projekteur muss dafür die
einzelnen Automatisierungsgeräte des Automatisierungssystems
mit ihren Eigenschaften und Funktionalitäten genau kennen.
Schnittstellenbeschreibungen der Automatisierungsgeräte
liegen häufig nur in Papierform oder in Form von Online-Hilfen
vor.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bereitstellung
von Informationen innerhalb eines Automatisierungssystems zu
vereinfachen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Verzeichnisdienst in
einem Automatisierungssystem zur Bereitstellung von
Informationen über Zugriffsmöglichkeiten, Funktionalitäten,
Schnittstellen und Topologien von Komponenten des
Automatisierungssystems, wobei der Verzeichnisdienst WebService-basiert ist.
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Für den Projekteur und für den Nutzer eines
Automatisierungssystems ist gleichermaßen interessant, welche Komponenten ein
Automatisierungssystem aufweist, welche Funktionalität diese
Komponenten besitzen und welche Zugriffsmöglichkeiten auf die
Komponenten existieren. Im Allgemeinen stellt sich die Frage
nach der Verfügbarkeit eines bestimmten Dienstes innerhalb
des Automatisierungssystems. In bisherigen
Automatisierungssystemen ist keine Instanz vorhanden, die einen derartigen
Service bieten könnte. Die vorgeschlagene Erfindung bietet
einen Verzeichnisdienst, welcher Kenntnis über die
Komponenten eines Automatisierungssystems und deren Funktionalität
besitzt. Clients werden heute so realisiert, dass sie wenig
generisch operieren können. Sie werden üblicherweise genau
gegen die vorhandenen Geräte programmiert und projektiert.
Der erfindungsgemäße Verzeichnisdienst bietet den Vorteil,
dass die übliche 1 : 1-Beziehung (direkte Verlinkung) zwischen
einem Client und den von diesem Client benutzten
Automatisierungskomponenten nicht mehr erforderlich ist. Der
Verzeichnisdienst ist WebService-basiert. Im Internet existieren
Technologien, Standards und De-facto-Standards wie TCP/IP,
HTTP, SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), XML (Extension
Markup Language), SSL (Secure Socket Layer). Im WebService-
Umfeld entstehen und verbreiten sich neuere Standards wie
SOAP (Simple Object Access Protocol), WSDL (Web Service
Description Language), UDDI (Universal Discovery Description and
Integration) zunehmend. Diese Internet-Technologien können
für die Automatisierungstechnik adaptiert werden. Da es sich
um offene Standards handelt, ist ihre Nutzung (ggf. erweitert
um automatisierungstechnische Beschreibungsmerkmale) zur
Beschreibung von Automatisierungssystemen möglich. Hierüber
lassen sich sowohl die (Software-)Schnittstellen einzelner
Automatisierungsgeräte, als auch deren strukturelle Topologie
innerhalb einer Automatisierungsanlage bzw. eines
Automatisierungssystems beschreiben. Diese Informationen können
direkt von Programmen sowie von Applikationen weiterverwendet
werden. Hiermit lassen sich Applikationen generischer
realisieren als dies heute möglich ist. Die Erfindung ermöglicht
so die Nutzung von Standard-Internettechniken, insbesondere
aus dem WebService-Umfeld, angewendet auf
Automatisierungsstrukturen, wie z. B. Automatisierungssysteme bzw. -anlagen,
Automatisierungszellen, Automatisierungskomponenten und/oder
Automatisierungsgeräte.
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Ein solcher Verzeichnisdienst kann gemäß einer vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung als zentraler Verzeichnisdienst
auf einem Server ausgebildet sein, z. B. in Form eines
zentralen XML-basierten Informationsdienstes in Anlehnung an UDDI
(Universal Discovery Description and Integration) im
WebService-Umfeld, hier adaptiert auf die Belange der
Automatisierungstechnik.
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Um in Anlagenstrukturen zu browsen, bestimmte Geräte(-typen)
zu suchen und insbesondere auch Services, die von Geräten
bereitgestellt werden zu finden, wird vorgeschlagen, dass
innerhalb des Verzeichnisdienstes ein Suchdienst (Query
Service) zur Suche von Komponenten und/oder Funktionalitäten des
Automatisierungssystems vorgesehen ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung weist der Verzeichnisdienst Mittel zur
Selbstregistrierung von Komponenten und/oder Funktionalitäten des
Automatisierungssystems auf. Automatisierungsgeräte bzw. -komponenten
können sich so selbst beim zentralen Verzeichnisdienst
registrieren. Hierbei kann insbesondere auch eine
Selbstregistrierung von WebServices, die vom Automatisierungsgerät
bereitgestellt werden, im Verzeichnisdienst eingetragen werden.
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Der Verzeichnisdienst ist nicht notwendig als zentrale
Instanz realisiert, sondern kann, z. B. um die Redundanz zu
erhöhen, als verteilter Dienst ausgeführt sein (z. B. als
Cluster, Webfarm, dezentrale Datenbank etc.).
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in der Figur
dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und
erläutert. Die Figur zeigt eine schematische Darstellung des
Prinzips der Nutzung eines Verzeichnisdienstes in einem
verteilten Automatisierungssystem. Das verteilte System enthält
verschiedene Bedien- und Beobachtungssysteme 51 bis 53,
verteilte Automatisierungsanlagen 54 bis 57 und einen zentralen
Verzeichnisdienst 58. Die Kommunikation zwischen Bedien- und
Beobachtungssystemen 51 bis 53 und Automatisierungsanlagen 54
bis 57 erfolgt über ein Internet und/oder Intranet 50. Die
unterschiedlichen Automatisierungsanlagen 54 bis 57 können
räumlich beliebig weit voneinander entfernt verteilt
angeordnet sein. Der Zugriff auf die Komponenten 70 bis 78 der
Automatisierungsanlagen 54 bis 57 erfolgt über WebServices 60 bis
68. Die Bedien- und Beobachtungssysteme 51, 52 und 53 sind im
Ausführungsbeispiel als Teil einer Warte bzw. als ein mobiler
Personal Digital Assistant (PDA) eines Servicetechnikers
ausgeführt. Die Kommunikation über das Internet und/oder
Intranet 50 erfolgt jedoch nicht nur zwischen den Bedien- und
Beobachtungssystemen 51 bis 53 und den Automatisierungsanlagen
54 bis 57 sondern auch zwischen den einzelnen
Automatisierungsanlagen 54 bis 57 bzw. zwischen den Komponenten 70 bis
78 der Automatisierungsanlagen.
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Im Folgenden soll anhand der Figur das Prinzip der Nutzung
des Verzeichnisdienstes 58 in einem verteilten
Automatisierungssystem erläutert werden. Die Komponenten 70 bis 78 des
Automatisierungssystems weisen jeweils mindestens eine
Schnittstelle zum nachrichten- und portbasierten Zugriff auf
mindestens eine von der jeweiligen Komponente 70 bis 78
bereitgestellte Applikation auf. Diese Applikationen sind im
Ausführungsbeispiel als WebServices 60 bis 68 realisiert. Ein
solcher WebService 60 bis 68 stellt eine gewisse
Funktionalität zur Verfügung, nutzt Internet-Mechanismen und ist
zustandslos. Die Schnittstellen der Komponenten des
Automatisierungssystems sind durch Meta-Informationen beschrieben.
Eine Schnittstelle kann beispielsweise als XML-Schnittstelle
ausgeführt sein. Als zentraler Verzeichnisdienst 58 wird im
Ausführungsbeispiel ein "Automation Directory Discovery and
Integration" (ADDI) definiert. Der oben genannte
Verzeichnisdienst UDDI genügt nicht den Anforderungen der
Automatisierungstechnik, da er für E-Business-Services optimiert ist.
Daher werden für die ADDI-Definition
Automatisierungsspezifikas speziell berücksichtigt. UDDI-Schematas und
Funktionalitäten werden für den ADDI-Verzeichnisdienst 58 erweitert und
ermöglichen so die Nutzung der UDDI-Mechanismen/Clients auch
im Automatisierungsumfeld. Im Verzeichnisdienst 58 ADDI
können Anlagenstrukturen abgebildet werden in Analogie zu den
White und Yellow Pages von UDDI. Auf unterster Ebene,
entsprechend den Green Pages von UDDI, können die Service-
Beschreibungen der Automatisierungsgeräte, Komponenten 70 bis
78 und Applikationen 60 bis 68 abgelegt werden.
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Im Folgenden werden weitere Vorteile der Erfindung und ihrer
Ausgestaltungen dargestellt. Dadurch, dass Anlagendaten über
einen einheitlichen Mechanismus zur Verfügung gestellt
werden, wird das Erstellen generischer Applikationen ermöglicht.
Diese können den Verzeichnisdienst 58 (ADDI) verwenden um
beispielsweise über eine Anlagenstruktur zu browsen, um
Komponenten und Schnittstellen zu finden und/oder um Service-
Leistungen zu erbringen. So können (heute nicht mögliche)
generische Applikationen, insbesondere für standardisierte
Funktionalitäten wie Diagnose, Download, Parametrierung etc.
erstellt werden. Aufgrund der im Verzeichnisdienst 58
abgelegten Anlagenstruktur kann diese als zentrale
Auskunftsinstanz für in einer Anlage, in einem Automatisierungssystem
vorhandene Geräte dienen. Hierdurch werden verschiedenste
Auskunftsinformationen ermöglicht, vom Browsen über die
vorhandene Anlage bis hin zu Anfragen nach Versionsständen von
Firmware auf einzelnen Geräten. Die von
Automatisierungsgeräten angebotenen Applikationen (Services) werden einheitlich
beschrieben (z. B. mit WSDL Files bei WebServices). Für die
Gerätebeschreibung ist ein Typ/Instanz-Konzept auf WSDL-Ebene
realisiert. Dies vermindert redundante Speicherung von
gleichartigen Daten. Die Implementierung von Services in
Automatisierungsgeräten kann speicheroptimiert erfolgen, da
Metainformationen über (Automatisierungs-)Geräte,
Applikationen und/oder WebServices zentral abgelegt und verwaltet
werden. Der vorgeschlagene Verzeichnisdienst 58 dient außerdem
als Basis für die Etablierung von Konsolidierungsservices.
Aufgrund der im Verzeichnisdienst 58 vorhandenen Daten sind
zusätzliche Services möglich. So sind Daten vorhanden bzw.
ablegbar für Summenbildung, Wartungsanalyse,
Effizienzanalysen auf dem Automatisierungssystem, auf Ebenen oder Zellen.
Mit Hilfe des Suchdienstes (Query Service) zur Suche von
Komponenten und/oder Funktionalitäten des
Automatisierungssystems können Fragen beantwortet werden wie z. B.: "Welche
Services bietet das Automatisierungsgerät 4711 in Halle 3?"
oder "Suche alle Geräte, die den Standard-Diagnose-Service
anbieten!".
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Die vorgeschlagenen Mittel zur Selbstregistrierung von
Komponenten und/oder Funktionalitäten des Automatisierungssystems
können wie im Folgenden beschrieben ausgebildet sein. In
einer ersten Ausgestaltung stellt das Automatisierungsgerät
bzw. die Automatisierungskomponente im Rahmen eines
Discovery-Prozesses (UPNP - Universal Plug and Play) dem
Verzeichnisdienst 58 Informationen zu allen angebotenen WebServices
60 bis 68 zur Verfügung. In einer zweiten Ausgestaltung
erfragt der Verzeichnisdienst 58 über einen standardisierten
Service die vom Automatisierungssystem bereitgestellten Web-
Services 60 bis 68 nach der Discovery-Phase des jeweiligen
Automatisierungsgeräts 70 bis 78 ab. Dies kann beispielsweise
über standardisierte WebService-Schnittstellen der
Automatisierungsgeräte 70 bis 78 erfolgen. Die Discovery-Phase kann
dabei auch darin bestehen, dass manuell/teilautomatisch die
Adressierung des jeweiligen Geräts im Verzeichnisdienst 58
eingetragen wird und der Verzeichnisdienst 58 das Gerät
danach automatisch nach seinen Services fragt. Es wird also
nicht nur die Existenz von Automatisierungsgeräten 70 bis 78,
sondern vor allem deren Funktionalität registriert. Die
Registrierung kann auch konventionell erfolgen, indem die Daten
aus einer Projektierung bzw. einem Engineering System direkt
in den Verzeichnisdienst 58 übernommen werden.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im Folgenden ein
Überblick über die WebService-Technologie gegeben. Diese
Technologie erlaubt sowohl die direkte Kommunikation zwischen
Applikationen (den sogenannten Services) als auch den Aufbau
von Applikationen aus verteilten Komponenten (wiederum
Services), d. h. lose verbundene WebServices können zur Erfüllung
einer Aufgabe zusammenarbeiten. Die WebService-Technologie
skaliert mit Hilfe von Standards wie XML und SOAP von lokaler
Kommunikation bis zur Kommunikation über das
Intranet/Internet. Sie ist die Basis für verteilte und integrierte
Internet-Applikationen, verwendet dabei existierende
Standards (z. B. W3C-, IETF-Standards wie HTTP, XML, XML Schema,
XML Data Types, etc.) bzw. neue, zusammen mit W3C, IETF
definierte Standards wie SOAP, WSDL, UDDI. Schnittstellen von
WebServices sind durch Meta-Information (Methoden, Parameter
(Namen und Typen)) beschrieben, üblicherweise in WSDL (Web
Service Description Language). Diese vollständige
Schnittstellenbeschreibung ist ausreichend zum Aufruf der
WebServices. Sie beschreibt den End-Point (Port), unter dem der
jeweilige WebService aufgerufen werden kann und ist
insbesondere nützlich zur automatischen Kommunikation mit WebServices.
WebServices zeichnen sich durch einen einfachen Zugriff aus,
wobei die Grenzen zwischen lokalen APIs und WebServices
("Web-APIs") verwischen. Der Zugriff ist ähnlich einfach wie
beim Erzeugen und Nutzen eines lokalen Objektes. Die
WebService-Technologie ist somit die Basis für lose gekoppelte
Applikationen. Sie ist gekennzeichnet durch nachrichtenbasierte
Kommunikation und Skalierbarkeit durch Zustandslosigkeit. Die
lose Kopplung (z. B. mit SOAP) bietet insbesondere die
Vorteile der guten Verträglichkeit gegenüber Änderungen der
Implementierung bei Client und Server und der robusten
Kommunikation (portbasiert, messagebasiert, asynchron). In message-
bzw. nachrichtenbasierten Systemen verpackt ein Client
Nachrichten in selbstbeschreibende Pakete (Messages) und schickt
sie so über die jeweilige Kommunikationsverbindung. Eine
Vereinbarung zwischen Sender und Empfänger besteht nur bezüglich
dem verwendeten Message-Format auf der Leitung. Die einzige
Annahme besteht darin, dass der Empfänger die Message
versteht. Es werden keine Annahmen darüber getroffen, was nach
Empfang der Message bzw. zwischen Sender und Empfänger
passiert. Übliche WebServices besitzen die folgenden
Eigenschaften: Sie sind über ein Kommunikationsnetz wie
Internet/Intranet zugreifbar und besitzen eine XML-Schnittstelle.
Informationen über WebServices werden in einer Registry
gespeichert, so dass die WebServices über diese lokalisierbar
sind. Sie kommunizieren mit Hilfe von XML-Nachrichten über
Web-Protokolle und unterstützen lose gekoppelte Verbindungen
zwischen Systemen.
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Zusammenfassend betrifft die Erfindung somit einen
Verzeichnisdienst 58, welcher die Bereitstellung von Informationen
innerhalb eines Automatisierungssystems vereinfacht. Der
Verzeichnisdienst 58 dient zur Bereitstellung von Informationen
über Zugriffsmöglichkeiten, Funktionalitäten, Schnittstellen
und Topologien von Komponenten des Automatisierungssystems
und ist WebService-basiert.