摘要：在工業(yè)自動化和過程控制領(lǐng)域，一般而言，所謂的設(shè)備集成就是通過把設(shè)備的功能映射到在上位機(jī)運行的各種操作軟件或工程工具中來實現(xiàn)的。
從中國發(fā)展與應(yīng)用論壇上了解到，現(xiàn)場總線共用技術(shù)是目前正在發(fā)展一種技術(shù)。該技術(shù)追求將系統(tǒng)中所有的智能儀表或設(shè)備的數(shù)據(jù)和功能性，不論采用何種協(xié)議，都可無縫地為整個自動化系統(tǒng)所利用。只要真正實現(xiàn)了這個目標(biāo)，就能使最終用戶接受在工業(yè)自動化和過程控制中存在多種現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)的現(xiàn)實。但目標(biāo)進(jìn)展遠(yuǎn)不能滿足用戶的要求。
設(shè)備集成(Device Integration)
設(shè)備系統(tǒng)集成，也可稱為硬件系統(tǒng)集成、在大多數(shù)場合簡稱系統(tǒng)集成，或稱為弱電系統(tǒng)集成，以區(qū)分于機(jī)電設(shè)備安裝類的強(qiáng)電集成。它指以搭建組織機(jī)構(gòu)內(nèi)的信息化管理支持平臺為目的，利用綜合布線技術(shù)、樓宇自控技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)、多媒體應(yīng)用技術(shù)、安全防范技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)等將相關(guān)設(shè)備、軟件進(jìn)行集成設(shè)計、安裝調(diào)試、界面定制開發(fā)和應(yīng)用支持。
典型的企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)是一種三層結(jié)構(gòu)，分為管理層、控制層和現(xiàn)場設(shè)備層。管理層具備運行各種MES、ERP和可視化軟件，完成市場信息管理、經(jīng)營決策、資源分配、排產(chǎn)計劃、生產(chǎn)調(diào)度等功能。控制層運行各種監(jiān)控、工程組態(tài)等軟件，實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控、診斷及控制;而現(xiàn)場設(shè)備層則通過分布式現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)，完成數(shù)據(jù)采集、開閉環(huán)控制、報警等功能。若就實現(xiàn)這些功能的自動化部件來看，可以將其簡化為上位機(jī)(包括PLC和DCS)層和現(xiàn)場設(shè)備層。
在工業(yè)自動化和過程控制領(lǐng)域，一般而言，所謂的設(shè)備集成就是通過把設(shè)備的功能映射到在上位機(jī)運行的各種操作軟件或工程工具中來實現(xiàn)的。在發(fā)展現(xiàn)場總線共用技術(shù)后，設(shè)備集成(Device Integration)具有了新的含義,是指將系統(tǒng)中所有的智能儀表或設(shè)備的數(shù)據(jù)和功能性無縫地為整個自動化系統(tǒng)所利用，使得最終用戶接受在工業(yè)自動化和過程控制中存在多種現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)的現(xiàn)實。
通常一個大型控制自動化系統(tǒng)由至少10個制造廠商、至少100個設(shè)備類型、至少10000I/O、多種現(xiàn)場總線協(xié)議、分布在中央控制室和現(xiàn)場以及管理軟件構(gòu)成。而不同廠商制造的現(xiàn)場設(shè)備不得不采用各自的工程工具，這就需要一種單一的設(shè)備管理軟件來集成不同的通信協(xié)議、不同廠商的產(chǎn)品。IEC61508現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)列出了20種現(xiàn)場總線，這是不可改變的事實。于是，矛盾轉(zhuǎn)化為發(fā)展統(tǒng)一的現(xiàn)場總線的技術(shù)工具或者說共用技術(shù)成為最終用戶的迫切需求。
發(fā)展中的現(xiàn)場總線共用技術(shù)(FDD UA)
這些年來，出現(xiàn)了兩種不同的共用技術(shù)——EDDL和FDT。EDDL是由HART通信基金會率先創(chuàng)造性提出的，是一種文本語言，用來描述設(shè)備參數(shù)的顯示特性，還包括復(fù)雜設(shè)備參數(shù)的算法關(guān)系、長時效保存的數(shù)據(jù)和實時性等內(nèi)容。它符合IEC61804-2功能模塊標(biāo)準(zhǔn)，PROFIBUS和FF也承襲和使用了這一概念和技術(shù)。
FDT技術(shù)，又稱現(xiàn)場設(shè)備診斷技術(shù)，將現(xiàn)場設(shè)備與系統(tǒng)之間的接口實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，可以方便地把現(xiàn)場設(shè)備集成到控制系統(tǒng)中并實現(xiàn)設(shè)備的互操作，在一種集成的平臺下對智能設(shè)備進(jìn)行調(diào)試、組態(tài)、診斷和統(tǒng)一的管理。不論對于系統(tǒng)還是現(xiàn)場設(shè)備來說，它們之間的接口與系統(tǒng)或現(xiàn)場設(shè)備所用的通信協(xié)議和軟件環(huán)境過關(guān)，這意味著執(zhí)行器/傳感器制造廠商可借此將其開發(fā)的參數(shù)設(shè)置和故障診斷軟件，以設(shè)備類型管理(DTM)的形式予以集成，能保證在任一種情況下都可正確地設(shè)置參數(shù)，擴(kuò)大了參數(shù)設(shè)置范圍和故障診斷的選擇。它已獲得IEC國際標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。
這兩種技術(shù)雖然有不同的側(cè)重點，但其特性又有交叉重疊，這導(dǎo)致它們不是互補(bǔ)，而是競爭關(guān)系。DCS制造商有的堅持EDDL技術(shù)，有的堅持FDT技術(shù)，不愿意妥協(xié)，互不相讓。于是儀表和設(shè)備制商就必須付出以倍的努力，既要支持EDDL，又要支持FDT。而最終用戶也面臨著艱難的選擇，承受著不安全的因素。目前，現(xiàn)場總線基金會(FF)、HART通信基金會(HCF)和PROFIBUS國家組織(PNO)正在共同努力以增強(qiáng)EDDL的性能。
為了建立自動化領(lǐng)域中標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)交換模型，OPC基金會規(guī)定了OPC Unified Architecture)。OPC UA 定義了一種基于標(biāo)準(zhǔn)的WEB技術(shù)的、獨立于制造商和通信協(xié)議的客戶-服務(wù)器架構(gòu)，保證了不同平臺間的可操作性的服務(wù)，在自動化系統(tǒng)的縱向集成中可以作為中心接口。它為設(shè)備集成的新概念打下了相當(dāng)理想的基礎(chǔ)。
發(fā)展共用技術(shù)(FDD UA)就是集成EDDL、FDT和OPC UA各自的優(yōu)點，即是EDDL+FDT+OPC UA。因為EDDL與平臺無關(guān)、易于使用、穩(wěn)健性好;FDT功能性不受限制、可擴(kuò)展、容許市場的差異性;通過OPC UA建立一個結(jié)構(gòu)清晰的客戶服務(wù)器架構(gòu)，所以FDD UA成為當(dāng)前最值得注意的現(xiàn)場設(shè)備集成方案。
其實，早在2007年漢諾威博覽會上已經(jīng)將上述概念和方案做成演示裝置，驗證了其可行性。目前，在ABB、EMERSON、INVENSYS、ROCKWELL、SIEMENS和橫河的推動下，已經(jīng)完成了現(xiàn)場設(shè)備集成FDI的架構(gòu)概念和完事設(shè)備的使用實例分析，正在集中精力完成功能性規(guī)范(詳細(xì)規(guī)定如何將EDDL、FDT和OPC UA的優(yōu)點組合在一起，最終稿預(yù)計在2010年中期發(fā)布)和綜合技術(shù)規(guī)范。最重要的是，由于新的解決方案將向下兼容，因此現(xiàn)在所有的自動化投資將得到保護(hù)。
（轉(zhuǎn)載）
