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現(xiàn)場儀表

兩種新技術(shù)把現(xiàn)場總線推向新時(shí)代

2025China.cn   2010年05月06日
        現(xiàn)場總線系統(tǒng)的用戶因?yàn)椴僮鬟@些系統(tǒng)非常困難,因而多年來非常的郁悶。 隨著設(shè)備越來越復(fù)雜,操作員、工程師和技術(shù)員必須經(jīng)過努力奮斗才能獲得這些設(shè)備的所有價(jià)值。一個(gè)明顯能夠幫助用戶解脫的方法是引進(jìn)有廠商撰寫的專家應(yīng)用軟件,它們可以集成現(xiàn)場總線系統(tǒng)。

    我們這里敘述的專家應(yīng)用軟件是指出現(xiàn)的用戶界面包含了控制系統(tǒng)工程或者維護(hù)環(huán)境的內(nèi)容。只要點(diǎn)擊系統(tǒng)硬件樹中的一個(gè)設(shè)備,就會顯示這個(gè)設(shè)備的參數(shù)列表, 一個(gè)由非常理解儀表功能的設(shè)計(jì)人員編制的可視化應(yīng)用頁面。如果你想要了解閥門的位置是否合適,你就可以查看一幅過去的一個(gè)月設(shè)定值變化的趨勢圖。如果你想要校準(zhǔn)一臺壓力變送器,應(yīng)用程序幫助你走過一個(gè)流程,完成所有計(jì)算,存儲所有數(shù)據(jù),最后告訴你結(jié)果和它們的質(zhì)量。

    在系統(tǒng)中集成這些應(yīng)用是非常重要的。這使得診斷可以在控制室里執(zhí)行。而不需要用一臺手持設(shè)備插入網(wǎng)絡(luò)引起擾動。設(shè)備也不需要進(jìn)行離線服務(wù)或者連接到一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備中。

    這些應(yīng)用的引進(jìn)是緩慢的,因?yàn)閷τ诳刂葡到y(tǒng)和配置工具的界面是完全不同的,也不存在標(biāo)準(zhǔn)?,F(xiàn)場總線工業(yè)已經(jīng)響應(yīng)這個(gè)形勢,引進(jìn)兩個(gè)新的補(bǔ)充技術(shù)– FDT (現(xiàn)場設(shè)備工具)和增強(qiáng)性 EDDL(電子設(shè)備描述語言)。

什么是電子設(shè)備描述語言?

    電子設(shè)備描述語言出現(xiàn)于現(xiàn)場總線產(chǎn)生的初期,目的是它的名字所隱含的-用來對設(shè)備進(jìn)行描述。系統(tǒng)與現(xiàn)場總線設(shè)備交互,在通信之前就需要知道會話的規(guī)則。這一設(shè)備類型支持什么功能塊?可以使用什么參數(shù)?這些參數(shù)是什么樣的數(shù)據(jù)類型?這些參數(shù)的允許的范圍和缺省值是什么?在設(shè)備連接到系統(tǒng)之前,系統(tǒng)就需要知道這些信息。

使用設(shè)備描述(DD),系統(tǒng)解決不了什么樣的問題?

       現(xiàn)場總線技術(shù),從通信規(guī)范到不同的設(shè)備描述語言,從設(shè)備的觀點(diǎn)來看還有些問題。換句話說,這個(gè)技術(shù)給了我們方法,用很多參數(shù)去創(chuàng)建設(shè)備,但是它們不能真正幫助系統(tǒng),或者系統(tǒng)用戶,理解如何翻譯、結(jié)合、分類、和與參數(shù)交互。使用 DD 文件,系統(tǒng)能夠呈獻(xiàn)多個(gè)參數(shù)表。它可以幫助用戶理解它們的使用。

         DD 文件不能用于與設(shè)備的通信。軟件的一些層面必須存在于DD文件與一個(gè)設(shè)備實(shí)際通信之間。

        DD 文件不是完全相同。不同的現(xiàn)場總線技術(shù)利用電子設(shè)備描述語言(EDDL)的方式也不同。這種情況一直延續(xù)到了今天,直到新的設(shè)備描述(DD)做了改進(jìn)(我們以后將會探討它們)。 DD 文件是用一種語言寫成的,但文件隨后轉(zhuǎn)換成一種二進(jìn)制格式。轉(zhuǎn)換后的格式對于不同的現(xiàn)場總線技術(shù)是不同的(比如 FF DD文件和 HART DD文件是不一樣的),而且文件怎樣進(jìn)行翻譯的規(guī)范仍然保密。系統(tǒng)供應(yīng)商需要從每個(gè)現(xiàn)場總線組織購買軟件來翻譯設(shè)備描述(DD)文件。因?yàn)檫@些軟件包是分別設(shè)計(jì)的,這等于強(qiáng)迫系統(tǒng)供應(yīng)商創(chuàng)建和維護(hù)多種產(chǎn)品(軟件)來支持多種現(xiàn)場總線設(shè)備描述文件類型。

    DD 文件限制了與設(shè)備交互的范圍。比如,當(dāng)使用 FF 的設(shè)備描述文件DD時(shí),雖然相關(guān)的功能有許多,在這一時(shí)刻只能使用一項(xiàng)功能。

什么是增強(qiáng)型的電子設(shè)備描述語言(EDDL?

        增強(qiáng)型電子設(shè)備描述語言(EDDL)是不同的現(xiàn)場總線組織針對上述問題反映的開始-參數(shù)的一個(gè)簡單列表用于現(xiàn)場總線的接口是不夠的。而這些“增強(qiáng)”是加入了新穎的電子設(shè)備描述語言(EDDL),它們能夠完成一整套實(shí)際的要求,下面我們分別進(jìn)行討論。

    增強(qiáng)型EDDL 是一種基礎(chǔ)型的編程語言,設(shè)計(jì)用來通過視窗接口連接現(xiàn)場設(shè)備。除了參數(shù)列表,用增強(qiáng)型的DD語言編寫的程序能夠支持選項(xiàng)卡,用于不同內(nèi)容的界面隔離,創(chuàng)建兩維的圖形和數(shù)據(jù)繪圖,執(zhí)行基本的算術(shù)運(yùn)算,存儲文件和顯示圖片。

    增強(qiáng)型 EDDL 是一種“類似 C”的語言,也就是像原始的 EDDL,轉(zhuǎn)換和發(fā)布以一種獨(dú)一無二的格式,由不同的現(xiàn)場總線組織來設(shè)計(jì)。文件中的編碼能夠用現(xiàn)場總線組織提供的軟件實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時(shí)翻譯(每種類型的現(xiàn)場總線有不同的軟件)。

使用EDDL的系統(tǒng)專家負(fù)責(zé)撰寫主要數(shù)量的編碼用于翻譯文件。比如,增強(qiáng)型 DD 文件需要在屏幕的相對位置創(chuàng)建一幅圖形。系統(tǒng)軟件,寫在操作系統(tǒng)中和系統(tǒng)供應(yīng)商選擇的編程語言平臺,基于選擇編程語言的圖形能力必須創(chuàng)建表達(dá)的圖形。他們也負(fù)責(zé)撰寫用于驅(qū)動物理網(wǎng)絡(luò)接口的驅(qū)動程序和需要打包軟件EDDL 才能操作的配置環(huán)境。

改進(jìn)EDDL語言的工作在一直進(jìn)行著,改進(jìn)基本設(shè)備描述特性以及另外增強(qiáng)功能。

 

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增強(qiáng)型EDDL有什么限制?

    就像上面提到的,增強(qiáng)型DD語言是相當(dāng)簡單的。設(shè)備供應(yīng)商面對著制造日益復(fù)雜的設(shè)備,并且需要有軟件支持它們。供應(yīng)商需要做出的決定之一是基于他們的支持軟件選擇使用的語言。因?yàn)楝F(xiàn)在所有的工程應(yīng)用工具都是基于視窗操作系統(tǒng)的,可選擇的語言列表相當(dāng)?shù)拈L。支持軟件可以用 C、C++、C#、Visual Basic、Visio、MatLab、EDDL、或者其他語言來寫。和所有工程中的決定一樣,軟件工具必須基于產(chǎn)品的要求來選擇。如果應(yīng)用非常簡單,能夠使用EDDL語言來完成,這是一種合理的選擇,而且還有一些收益,包括平臺的獨(dú)立程度。如果需要更先進(jìn)的特性,如與數(shù)據(jù)庫交互能力、先進(jìn)多維圖形、輸出成 Excel表格、或者先進(jìn)算術(shù)能力,就需要選擇支持這些特性的語言。其他的要求像:需要接口使用多個(gè)功能塊或者同時(shí)連接多個(gè)設(shè)備、或者提供嵌入式幫助系統(tǒng)等,也會影響最終的決定。

什么是FDT?

    無論選擇什么樣的語言編寫用于支持現(xiàn)場總線設(shè)備的應(yīng)用軟件,這個(gè)應(yīng)用軟件是用于連接現(xiàn)場設(shè)備和控制系統(tǒng)或者配置工具的接口。一個(gè)通用方法來描述這個(gè)接口是具有兩個(gè)軟件元件。第一個(gè)元件是驅(qū)動器,它為系統(tǒng)或者工具與實(shí)際的現(xiàn)場總線設(shè)備提供了一個(gè)物理通信通道接口。第二個(gè)元件是一個(gè)平臺的界面。這個(gè)界面允許在系統(tǒng)中所有的設(shè)備就象樹上的葉子, 在平臺上可以訪問存儲的數(shù)據(jù)。

    假設(shè)所有的控制系統(tǒng)供應(yīng)商需要支持現(xiàn)場總線設(shè)備應(yīng)用,那么每個(gè)系統(tǒng)都要創(chuàng)建這兩個(gè)元件。如果每個(gè)系統(tǒng)供應(yīng)商都要設(shè)計(jì)這個(gè)界面,其結(jié)果是市場上有若干個(gè)私有的界面。設(shè)備供貨商那么就處于這種形勢:他們的軟件是唯一的版本,但必須要支持所有不同的系統(tǒng)。如果一個(gè)設(shè)備供應(yīng)商也正好是一個(gè)競爭的系統(tǒng)供應(yīng)商,那么因?yàn)榻涌诘拿枋隹梢怨蚕?,沒有什么不同。其結(jié)果可能是設(shè)備供應(yīng)商不提供應(yīng)用(或者只提供單機(jī)應(yīng)用),一些系統(tǒng)的用戶不能得到來自應(yīng)用和來自一些設(shè)備供應(yīng)商的收益。

    FDT 技術(shù)的發(fā)展為自動化用戶提供了幫助而避免這種命運(yùn)。FDT 定義了設(shè)備應(yīng)用和控制系統(tǒng)平臺和物理現(xiàn)場總線設(shè)備的接口。FDT 允許設(shè)備供應(yīng)商對于系統(tǒng)框架應(yīng)用具有一個(gè)公共接口。支持這些接口的任何系統(tǒng)都能夠集成到應(yīng)用中。在每個(gè)系統(tǒng)中的應(yīng)用也具有相同的行為、相同的外觀和相同的感覺。

    FDT 對系統(tǒng)只有很少的影響,而對設(shè)備或者它們的設(shè)備描述DD文件沒有影響。象上面所述,每個(gè)系統(tǒng)必須具有這些類型的接口。FDT以一種開放、標(biāo)準(zhǔn)的方式簡單定義了接口。對于系統(tǒng),仍然需要DD 文件描述設(shè)備,用于系統(tǒng)配置,而設(shè)備本身不需要做任何改變。

    設(shè)備應(yīng)用要符合 FDT 的規(guī)范(它們被稱為 DTM),可以使用多種語言寫成。DTM (設(shè)備類型管理器)支持增強(qiáng)型 EDDL 文件,所以增強(qiáng)型 EDDL 應(yīng)用也可以相同的方式集成到系統(tǒng),而以其他語言編寫的 DTM 也可以集成到系統(tǒng)中來。

FDT 的限制是什么?

    FDT 是基于微軟的視窗的技術(shù)。因?yàn)檫@個(gè)因素,要受到不可避免的升級和操作系統(tǒng)版本的變化,這是我們所有人都已經(jīng)熟悉了的。因?yàn)樗熊浖ぞ哌\(yùn)行于操作系統(tǒng)之上,FDT 平臺和設(shè)備應(yīng)用也需要偶爾升級。

   FDT 僅定義了系統(tǒng)元件之間的接口。因?yàn)檫@樣,FDT 元件不能代替設(shè)備描述 DD 文件,所以它仍然是所有現(xiàn)場總線系統(tǒng)的主要部分。

討論

    增強(qiáng)型 EDDL DD 技術(shù)的一種延伸,已經(jīng)得到所有現(xiàn)場總線系統(tǒng)的支持。它是一種編程語言,能夠用于便攜式應(yīng)用的創(chuàng)建,可以在支持這種技術(shù)的任何系統(tǒng)上運(yùn)行。

    FDT 是一種接口規(guī)范,允許系統(tǒng)和工程工具供應(yīng)商實(shí)施一個(gè)公共元件接口。如果系統(tǒng)支持FDT,執(zhí)行FDT接口的設(shè)備應(yīng)用能夠容易地集成到任何系統(tǒng)中。這些應(yīng)用可以使用很多語言寫成,包括 EDDL。市場上還有免費(fèi)翻譯 EDDL 應(yīng)用的FDT 應(yīng)用,所以 EDDL 文件可以在任何時(shí)候加到系統(tǒng)中來。

    FDT 對于微軟視窗操作系統(tǒng)的獨(dú)立性是爭論最多的話題。沒有人懷疑視窗的“移動目標(biāo)”本性提出了一個(gè)重要的挑戰(zhàn),因?yàn)橛脩粜枰南到y(tǒng)生命周期為20年或更多年。一旦出現(xiàn),無論如何,工業(yè)用戶要用支票簿來支付。視窗提供的收益看似超過了負(fù)面影響?;旧峡矗裉熹N售的系統(tǒng)工程工具 100% 是基于視窗系統(tǒng)的。即使供應(yīng)商聲稱他的FDT 是獨(dú)立于視窗系統(tǒng),但基于視窗系統(tǒng)的設(shè)備應(yīng)用仍然銷售旺盛。

     FDT 技術(shù)已經(jīng)得到了大多數(shù)主要系統(tǒng)和設(shè)備供應(yīng)商以及一些知名最終用戶具大推動,他們很多已經(jīng)成為 FDT 組織的成員,并且正在開發(fā)基于 FDT 的產(chǎn)品。很多 FDT 的支持者也支持EDDL 的增強(qiáng)開發(fā)工作。很多系統(tǒng)已經(jīng)同時(shí)支持這兩種技術(shù)。

    在媒體上仍有很多的討論,不知何故,用FDT 反對EDD。希望這種討論使理能夠越辨越明,在兩個(gè)技術(shù)中沒有任何重疊?;?/SPAN>FDT 的系統(tǒng)支持 DD 文件,并且永遠(yuǎn)這樣。設(shè)備供應(yīng)商不需要因贊同FDT/DTM而放棄 DD 在支持 FDT時(shí),不需要對設(shè)備做更改。兩種技術(shù),個(gè)別地和一起地為現(xiàn)場總線系統(tǒng)加入巨大的價(jià)值。

 

作者:華镕  羅克韋爾自動化(中國)有限公司  全球標(biāo)準(zhǔn)及貿(mào)易/中國地區(qū)經(jīng)理

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