4.1 要求
由于技術(shù)條件的不斷變化，對FDT的進一步開發(fā)，把他轉(zhuǎn)為FDT2是必要的。這需要滿足下列的邊界條件：
● 比起FDT 1.x ，F(xiàn)DT2的功能沒有大的變化，但為了滿足用戶要求和現(xiàn)實世界應用，消除了查明的弱點。
● 為今后的進一步發(fā)展，有了許多引人注目的創(chuàng)新。
● 在過程自動化工廠今后20-40年的服務(wù)周期和在將來框架應用版本使用現(xiàn)有的DTM，保護投資和兼容性。
● 為了有更多現(xiàn)場設(shè)備類型和有全部公共通信協(xié)議使用這項技術(shù)，提高了現(xiàn)有的開放程度。
● 確保能不斷提高互操作性，同時降低開發(fā)和測試的成本。
4.2 從COM到.NET的進化
FDT 1.x和COM
FDT堅持使用工業(yè)標準，選擇了微軟的組件對象模型(COM)平臺作為軟件組件。 COM提出了一種即試即測的客戶機--服務(wù)器架構(gòu)，把軟件組件集成到FDT的框架應用中。 COM允許通信跨進程和對象動態(tài)創(chuàng)建。通過接口可以訪問一個COM組件的功能，這個接口用來定義DTM和框架應用之間的接口。
圖形用戶界面(GUI)使用ActiveX技術(shù)，是COM技術(shù)的延伸，定義了GUI是怎樣集成到應用的。在FDT中，ActiveX控件由FDT框架應用提供，并連接DTM用于數(shù)據(jù)交換。因此他無縫集成到FDT框架應用的用戶界面中，并能提供全部的DTM功能。
對象之間的數(shù)據(jù)交換，比如FDT框架應用和DTM之間，F(xiàn)DT 1.x使用了XML(可擴展標記語言)語言，這是一個在層次結(jié)構(gòu)中創(chuàng)建數(shù)據(jù)文件的標準。
FDT 2.x和.NET
隨著時間的推移，F(xiàn)DT 1.x中使用的技術(shù)變得過時，F(xiàn)DT組織為了標準的進一步發(fā)展，考慮把將來技術(shù)運用在軟件開發(fā)中，推出了新的概念。結(jié)果，一個面向未來的架構(gòu)概念 -- FDT2就形成了，他是基于微軟的.NET技術(shù)。
.NET技術(shù)完全基于開放標準和規(guī)范，具有最新軟件所需要的全部屬性，非常適合基于Web和客戶機/服務(wù)器系統(tǒng)使用。使用微軟開發(fā)的一項新技術(shù) -- 視窗表示基礎(chǔ)(WPF)，用戶能夠創(chuàng)建復雜的2D甚至3D圖形界面。.NET技術(shù)基于運行時：程序代碼在運行時解釋并轉(zhuǎn)換成機器碼。.NET執(zhí)行環(huán)境，公共語言運行時(CLR)，是國際標準化--公共語言架構(gòu)(CLI)的具體實現(xiàn)。這將產(chǎn)生一定程度的平臺獨立性。至關(guān)重要的一點是.NET的向后兼容性。比如，.NET能夠使用像COM/ActiveX組件這樣的“老”軟件，甚至用.NET可以開發(fā)這樣的組件。兼容性使組件在兩條線上都能使用。這些優(yōu)點導致.NET在很多工業(yè)領(lǐng)域中派上用場。在FDT 1.x后續(xù)版本的開發(fā)中，也可以使用.NET。因此，從COM/ActiveX發(fā)展到.NET是FDT的一種自然演進。對64位操作系統(tǒng)的無限制支持也從這里開始。
4.3 FDT2的實施
相同的基本概念
基本FDT概念已證明的價值在FDT2中被完整保留下來，簡單地轉(zhuǎn)移到新的技術(shù)平臺(.NET)。設(shè)備制造商將與設(shè)備一起繼續(xù)提供設(shè)備特定功能的DTM，并提供一個與框架應用集成的用戶界面。這個DTM用戶界面能讓用戶改變設(shè)備參數(shù)或執(zhí)行其他功能。
圖12：對應于FDT2的DTM
分布式系統(tǒng)
與版本1.x相比，DTM 中的“DTM設(shè)備邏輯”和“DTM用戶界面”，在FDT2(圖12)中是分開執(zhí)行的。 同樣，DTM和他的組件的交互不再像以前使用私有接口，而是由框架應用提供的FDT2規(guī)定的接口。
現(xiàn)在分布式系統(tǒng)能夠非常方便實施：在分布的客戶機上顯示DTM用戶界面，在集中的服務(wù)器執(zhí)行相關(guān)的DTM設(shè)備邏輯。DTM設(shè)備邏輯由“.NET類”執(zhí)行，DTM用戶界面就像是.NET的視窗表示基礎(chǔ)(WPF)或者視窗外形控制(WinForms Control)。與應用的交互在.NET接口上執(zhí)行。要注意的是：確保這些接口的配置盡可能的簡單。
自動安裝
FDT 1.x，DTM是手動安裝的，首先必須找到設(shè)備類型/版本都正確的DTM，然后安裝到每臺計算機上。這些問題在FDT2不再存在，因為DTM總為自動安裝提供必要的信息和功能。
更好的性能
在FDT2中，通過多種設(shè)計措施能確保提高FDT應用的性能。調(diào)用次數(shù)和在PC上RAM的分配進行了特別優(yōu)化。
目錄更新
在DTM的安裝或者卸載后，F(xiàn)DT2框架應用的DTM目錄會迅速改變。
DTM特定數(shù)據(jù)的部分加載和保存
參數(shù)被分成數(shù)據(jù)塊，能夠在運行時動態(tài)加載。除非DTM用戶界面初始化調(diào)用這些數(shù)據(jù)和參數(shù)，一個實例不必立即上載DTM的整個數(shù)據(jù)記錄。僅在用戶進一步調(diào)用用戶界面時，其他數(shù)據(jù)記錄才需加載。這個優(yōu)勢在FDT2項目中帶有很多DTM實例時特別突出。 首先僅加載DTM類型信息，然后僅在相應請求出現(xiàn)時，再加載DTM數(shù)據(jù)實例。
通過FDT接口調(diào)用
FDT2不再通過接口交換XML文件;而是通過.NET對象交換數(shù)據(jù)和信息。因此消除了頻繁創(chuàng)建和解析的過程，以及用XML文件填寫內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息。
對PLC工程系統(tǒng)的接口
為PLC提供編程環(huán)境的接口，稱為PLC工具接口，也是FDT2中的一個新特性。一個設(shè)備的進程圖能夠通過設(shè)備DTM配置，可在PLC更改生效前由PLC工程系統(tǒng)檢查。
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通過簡化接口和詳細規(guī)范增強了不同F(xiàn)DT組件之間的互操作性。FDT早先版本的很多寶貴經(jīng)驗影響了這個設(shè)計特性。
互操作性原則上依賴的是特定產(chǎn)品對規(guī)范的遵從程度。就此而論，使用標準組件(“公共組件”)開發(fā)的方法，F(xiàn)DT組織已經(jīng)向前邁出了關(guān)鍵一步。直接使用公共組件，能夠更快、更便宜地開發(fā)DTM和框架應用，并且能夠大大減少兼容性和互操作性測試。
信息安全
從安全訪問和防篡改的角度來談安保，在軟件行業(yè)中具有重要意義。使用工業(yè)軟件，對系統(tǒng)造成不穩(wěn)定的風險更多來自前臺，因連接了IT的基礎(chǔ)設(shè)施，工業(yè)自動化會普遍面臨這種風險，所以要用IT的安保指南進行限制。
這種方法也可應用于FDT2，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定，現(xiàn)在有兩種方案：
DTM制造商能夠得到“視窗根認證計劃”的一個成員的認證，然后對他們的DTM數(shù)字簽名，使用微軟認證碼(Authenticode?)數(shù)字技術(shù)確保源始性和真實性?？蚣軕媚軌蛟贒TM注冊期間驗證這個簽名，因而確認DTM的質(zhì)量和可靠性。
此外，F(xiàn)DT組織已經(jīng)建立一種DTM與FDT一致性的認證規(guī)程。已認證的DTM包含一個來自FDT組織數(shù)字簽名證件，用于創(chuàng)建這些數(shù)字簽名的私有密鑰只有FDT組織知道?？蚣軕媚軌蜃R別一致性認證的有效性，因為他能夠用相應簽名實體(FDT組織)的公鑰檢查簽名。
兩種方法一起給予了DTM使用具有一個更高等級的安保性能。
工廠生命周期的支持
在工廠生命周期內(nèi)的系統(tǒng)設(shè)備集成是FDT技術(shù)的一個主要應用。在FDT2中，這個任務(wù)要緊密地按照各種定義和指南來處理。一個例子是實施設(shè)備與DTM交換陪同更新。 這是FDT2在特殊情況下的處理功能。
FDT2對 FDT 1.x 的兼容性由FDT2規(guī)范保證，并由制造商執(zhí)行。FDT 1.x DTM和FDT2 DTM之間的互操作性是FDT2規(guī)范的一部分，因此保證了在技術(shù)是可行的。結(jié)果，根據(jù)FDT2規(guī)范開發(fā)的每種框架應用確保了這種兼容性。這意味著這種框架應用同時支持FDT2 DTM和FDT 1.x DTM(圖13)。
圖13 FDT2 DTM和FDT 1.x DTM的兼容性
邏輯和物理拓撲
圖14 實際工廠對應的物理和邏輯拓撲
FDT有兩種不同的拓撲結(jié)構(gòu)，邏輯的和物理的。圖14左邊顯示了實際設(shè)備。在框架應用中(中間)的物理拓撲表示對應的物理連接，諸如電纜線或者無線連接，在設(shè)備和對應的DTM之間，就如設(shè)備硬件安裝的描述。邏輯拓撲(右邊)顯示對應了FDT 1.2中熟悉的DTM層結(jié)構(gòu)，描述了他們之間的通信關(guān)系。
物理拓撲可以用于提供任何類型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?？蚣軕秘撠煿芾砦锢硗負洹？蚣軕弥С治锢硗負涫沁x項。另一個方面，一個DTM必須總能提供所有關(guān)于他硬件接口的信息，使得框架應用能夠判斷是否能建立某個物理連接。物理拓撲不依賴邏輯拓撲，由框架應用分別管理。
被動設(shè)備
從FDT的視角，被動設(shè)備(非通信設(shè)備)諸如電源或者終端器不直接參與參數(shù)和過程數(shù)據(jù)的在線通信。然而，通過特定屬性他們能夠影響物理網(wǎng)絡(luò)拓撲(線長、傳輸率、最大節(jié)點數(shù))的建模和工程過程;因此，與FDT出現(xiàn)有關(guān)。這種被動設(shè)備或者他們DTM的屬性是，比如：
● 連接不發(fā)生在現(xiàn)場總線協(xié)議上;
● 不必要和/或不可能通過FDT機制在線配置;
● 不用過程數(shù)據(jù)。
被動設(shè)備的某些屬性通過特定協(xié)議的擴展來公布。例如，為在協(xié)議中添加背板總線，頭端使用的通信連接模塊，應該把電源模塊定義為一個模塊化的IO設(shè)備。在FDT應用中，這通常是制造商特定的協(xié)議。
甚至一個“主動”設(shè)備(通信設(shè)備)可以用這種方法提供工程相關(guān)屬性。通過總線，電源模塊(“被動”設(shè)備)提供了最大輸出負載，而現(xiàn)場設(shè)備(“主動”或者通信設(shè)備)提供了最大電流消耗。這種情況下，使用一個工具應能檢查工程和診斷兩種參數(shù)。
靜態(tài)功能
現(xiàn)在工廠管理(例如，狀態(tài)監(jiān)測和工廠資產(chǎn)管理)的趨勢是：花較小的力氣從系統(tǒng)的所有設(shè)備獲取必要的信息，用于工廠的管理。在FDT2.0規(guī)范中的靜態(tài)功能機制就是用于滿足這種需求。
這是設(shè)備在線監(jiān)測的基礎(chǔ)。
通過DTM提供靜態(tài)功能，可獨立于DTM的運行時執(zhí)行。用這種方法，從獨立于設(shè)備的DTM能夠檢索必要的信息評估設(shè)備的狀態(tài)，并以標準化格式傳輸。提取狀態(tài)信息相應的執(zhí)行時間和資源消耗是很低的，因此，可以同時觀察非常大數(shù)量的設(shè)備。
與FDI的互操作性
領(lǐng)先的過程自動化系統(tǒng)制造商已經(jīng)聯(lián)手成立了一個項目組，以開發(fā)在未來數(shù)年，設(shè)備集成到過程控制系統(tǒng)的標準。
FDI的焦點是使用協(xié)調(diào)不同基于EDDL設(shè)備的方法，把HART、PROFIBUS和FF(現(xiàn)場總線基金會)設(shè)備統(tǒng)一集成到制造行業(yè)的過程控制系統(tǒng)中，并為將來進一步發(fā)展做準備。FDI已經(jīng)定義這個目標為“FDI設(shè)備包(用不同的子包)”(圖15)。除了基于標準化EDDL設(shè)備模型和過程信號，能夠在將來集成基于FDT風格不用編程的圖形界面。
圖15 FDT2和FDI之間的互操作
FDI將建立在基于OPC-UA系統(tǒng)架構(gòu)上，僅支持現(xiàn)場總線協(xié)議HART、PROFIBUS和FF。FDT，于此相反，建立在FDT規(guī)范描述的架構(gòu)上，對所有的通信協(xié)議開放，比FDI計劃支持的網(wǎng)絡(luò)種類多出五倍。功能上，F(xiàn)DT覆蓋的應用區(qū)域比FDI更大，為復雜設(shè)備的管理提供更多特性。
乍一看，似乎存在兩個相互競爭的標準：FDI和FDT2。經(jīng)仔細考慮，在兩個標準成為現(xiàn)實前，兩者有不同的方向和緊密的互動。FDT組織是FDI 項目的共有人，積極為將來的FDI規(guī)范做貢獻。特別是具有程序化的用戶界面經(jīng)驗，在規(guī)范中將會重復圖形用戶界面。
FDI協(xié)同的目標是統(tǒng)一定義將來FDI設(shè)備包，能夠用于FDI和基于FDT的系統(tǒng)。使用一種特殊的FDI-DTM可以集成到FDT框架應用中，用于解釋將來FDI設(shè)備包的組件。另外，將來的FDI規(guī)范雖然可以集成到FDT框架應用中，但不會支持FDT 1.x和FDT2 DTM。有PLC工具接口的幫助，基于FDT現(xiàn)場總線的設(shè)備過程信號能夠轉(zhuǎn)移到編程系統(tǒng)。因此，一個基于FDT技術(shù)上位機系統(tǒng)能夠為設(shè)備集成跨越所有過程和工廠自動化網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備，提供最偉大的范圍和靈活性。
