兩種新技術(shù)把現(xiàn)場總線推向新時代

ainet.cn 2010年05月06日

現(xiàn)場總線系統(tǒng)的用戶因為操作這些系統(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)備的所有價值。一個明顯能夠幫助用戶解脫的方法是引進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)工程或者維護環(huán)境的內(nèi)容。只要點擊系統(tǒng)硬件樹中的一個設(shè)備，就會顯示這個設(shè)備的參數(shù)列表，一個由非常理解儀表功能的設(shè)計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月設(shè)定值變化的趨勢圖。如果你想要校準一臺壓力變送器，應(yīng)用程序幫助你走過一個流程，完成所有計算，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)備也不需要進行離線服務(wù)或者連接到一個獨立的設(shè)備中。

這些應(yīng)用的引進是緩慢的，因為對于控制系統(tǒng)和配置工具的界面是完全不同的，也不存在標準?，F(xiàn)場總線工業(yè)已經(jīng)響應(yīng)這個形勢，引進兩個新的補充技術(shù)– FDT （現(xiàn)場設(shè)備工具）和增強性 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)備的觀點來看還有些問題。換句話說，這個技術(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)能夠呈獻多個參數(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文件與一個設(shè)備實際通信之間。

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（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 的DD文件和 HART 的DD文件是不一樣的），而且文件怎樣進行翻譯的規(guī)范仍然保密。系統(tǒng)供應(yīng)商需要從每個現(xiàn)場總線組織購買軟件來翻譯設(shè)備描述（DD）文件。因為這些軟件包是分別設(shè)計的，這等于強迫系統(tǒng)供應(yīng)商創(chuàng)建和維護多種產(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，雖然相關(guān)的功能有許多，在這一時刻只能使用一項功能。

什么是增強型的電子設(shè)備描述語言（EDDL）?

增強型電子設(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)的一個簡單列表用于現(xiàn)場總線的接口是不夠的。而這些“增強”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際的要求，下面我們分別進行討論。

增強型EDDL 是一種基礎(chǔ)型的編程語言，設(shè)計用來通過視窗接口連接現(xiàn)場設(shè)備。除了參數(shù)列表，用增強型的DD語言編寫的程序能夠支持選項卡，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)運算，存儲文件和顯示圖片。

增強型 EDDL 是一種“類似 C”的語言，也就是像原始的 EDDL，轉(zhuǎn)換和發(fā)布以一種獨一無二的格式，由不同的現(xiàn)場總線組織來設(shè)計。文件中的編碼能夠用現(xiàn)場總線組織提供的軟件實現(xiàn)運行時翻譯（每種類型的現(xiàn)場總線有不同的軟件）。

使用EDDL的系統(tǒng)專家負責(zé)撰寫主要數(shù)量的編碼用于翻譯文件。比如，增強型 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)建表達的圖形。他們也負責(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EDDL語言的工作在一直進行著，改進基本設(shè)備描述特性以及另外增強功能。

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增強型EDDL有什么限制？

就像上面提到的，增強型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。因為現(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，包括平臺的獨立程度。如果需要更先進的特性，如與數(shù)據(jù)庫交互能力、先進多維圖形、輸出成 Excel表格、或者先進算術(shù)能力，就需要選擇支持這些特性的語言。其他的要求像：需要接口使用多個功能塊或者同時連接多個設(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。一個通用方法來描述這個接口是具有兩個軟件元件。第一個元件是驅(qū)動器，它為系統(tǒng)或者工具與實際的現(xiàn)場總線設(shè)備提供了一個物理通信通道接口。第二個元件是一個平臺的界面。這個界面允許在系統(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，那么每個系統(tǒng)都要創(chuàng)建這兩個元件。如果每個系統(tǒng)供應(yīng)商都要設(shè)計這個界面，其結(jié)果是市場上有若干個私有的界面。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)。如果一個設(shè)備供應(yīng)商也正好是一個競爭的系統(tǒng)供應(yīng)商，那么因為接口的描述可以共享，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。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，每個系統(tǒng)必須具有這些類型的接口。FDT以一種開放、標準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）支持增強型 EDDL 文件，所以增強型 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)。因為這個因素，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。因為所有軟件工具運行于操作系統(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。因為這樣，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

增強型 EDDL 是 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)商實施一個公共元件接口。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。市場上還有免費翻譯 EDDL 應(yīng)用的FDT 應(yīng)用，所以 EDDL 文件可以在任何時候加到系統(tǒng)中來。

FDT 對于微軟視窗操作系統(tǒng)的獨立性是爭論最多的話題。沒有人懷疑視窗的“移動目標”本性提出了一個重要的挑戰(zhàn)，因為用戶需要的系統(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 的增強開發(fā)工作。很多系統(tǒng)已經(jīng)同時支持這兩種技術(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，不需要對設(shè)備做更改。兩種技術(shù)，個別地和一起地為現(xiàn)場總線系統(tǒng)加入巨大的價值。