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自由联盟 - 优化FDT/DTM

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    最近刚了解的FDT/DTM 给大家分享下

    黑豆先生 2011-06-23 13:28
    最近在自动化仪表与现场总线的报刊杂志中,经常可以看到FDT/DTM的字样,它是何方蹦出来的神圣?是一个神秘的协议?还是一项最近提出的新技术?因为是英文的缩写字母,所以先到Dictionary.com的网站上查了一把字典:
        FDT:Field Device Tool ,翻译成中文为:现场设备工具;
        DTM: Device Type Manager,翻译成中文为:设备类型管理器。
        我们发觉即使查完字典后,仍是丈二的和尚--摸不着头脑。有点像互联网技术中的Web这个词,只知道这个词是网络的意思,可是和Network有什么区别?还是有特殊的含义?这是经过了很长的时间才最终明白的事情。带着这个问题,又查了很多相关资料才发现:现场设备工具/设备类型管理器 (FDT/DTM) 技术也不算是什么新技术了,已经在好几年前(2002年)就产生了,可能是新技术发展的日新月异,也可能是英文缩写字母的层出不穷,我们的感觉有些麻木,要么是熟视无睹,要么是孤陋寡闻,很多人对这个新事务至今仍然心生困惑。
        最常见的问题可能是:FDT/DTM 是另一种新的现场总线通信协议吗? 是否要用DTM 来取代设备描述(DD)?其实FDT/DTM 技术不是另一个现场通信协议,因为 FDT/DTM 技术不是一个新协议,是对现场总线通信协议(HART,Profibus,Foundation fieldbus等)的一种补充;也不是要用DTM 取代 DD,虽然DTM的部分内容可以用DD来生成,但用于不同的场合。我们还听人说另一个现场总线的战役因为FDT/DTM技术的出现即将打响。当然,因为上面所述的原因,工业自动化行业不会燃起另一个现场总线的战火。
        事实上,FDT/DTM 技术的产生是非常正常的。 因为在今天,无论是在过程自动化,还是工厂自动化应用中,每一种应用方案可能都会包含多种现场总线的设备,这样我们就非常需要一种技术:把不同的配置工具和设备管理工具集成到一个单一的工程和维护环境之中。因此,FDT/DTM的产生也就是自然而然的事情了。
        这些需求也是我们非常熟悉的:最终用户需要一个工程环境用于管理、调试、和配置任意一种现场设备,而不关心这个设备来自哪个制造商,也不关心这个设备连接到哪一种现场总线和这个现场总线采用什么通信协议;最终用户还希望在选择产品时具有很大的灵活性,比如只考虑性能价格比,而不是要依赖于某个品牌、某个厂商、或者某个协议;最终用户需要使用开放的技术,这样可以保护他们已经的投资,已有安装在现场的设备不会因为技术升级而马上淘汰,因为采用开放技术的一个优势就是能够保护用户的现有资产,所谓开放技术就是指被市场广泛接受、众多厂家支持、 具有发展前途、而且有兼容和升级方案的技术。
        另外,最终用户需要把这种新技术与资产管理应用的无缝集成并交换数据,而不管设备的类型、厂家或者通信协议。 容易管理、调试、和配置复杂的现场设备:诸如雷达液位变送器和智能阀门位置调节器,不再需要使用专业的、高素质的人员就能从事这项工作了。
     

        现场设备制造商也需要使用这项技术,因为厂商需要紧跟新技术的发展。FDT 技术不断补充和扩展现有的设备描述语言。这不是替换,而是更好地使用现有的设备描述(DD)。这包括要重新使用设备描述DD中的结构化文本来生成 DTM。特别是,FDT 扩展了 DD 在集成复杂设备的能力。设备描述语言DD在设备 的图形表示中有局限,对某些特殊特性只能实现有限的集成。 而FDT/DTM 克服这些局限性。
        设备制造商的FDT/DTM 技术会使最终用户降低产品的维护费用,因为用户为此而不用开发昂贵的、基于系统规范和基于总线规范的、把现场设备集成到控制系统的接口程序。现场设备制造商能够容易地把他们的现场设备集成到任何上位系统中去,且不对他们的设备做任何改变,且能确保系统的兼容性。
        控制系统供应商需要一个通用的技术平台,具有一个包含设备配置、监视和管理的工程工具包,从而省去了开发对不同设备和不同现场通信协议的多种配置应用程序。FDT/DTM 技术是与设备制造商无关、与现场总线通信协议无关的技术。它定义了一个单一的工程环境,用于现场设备的配置、现场设备的调试、和现场设备的管理。规范描述了一个开放、即插即用的技术。
        FDT/DTM 使用扩展型标记语言(XML),使数据在框架应用(Frame Apllication)和设备之间进行交换。使用 XML 技术,能够提供一个开放接口,隐含了现场总线通信协议的细节。因为该技术利用了一个开放的、即插即用的模型,它是可扩展的,允许方便地添加其他的现场总线协议。FDT/DTM 目前支持较流行的 HART,Profibus, Foundation fieldbus,及其他制造商定义的总线通信。它还可以很容易地支持其他的现场总线技术,比如像 Modbus,DeviceNet等。
    什么是FDT?
        FDT (Field Device Tool:现场设备工具) 是一种特殊的软件接口,用于集成现场的设备、驱动器、和控制器,是执行和维护工程的工具。FDT 是独立于制造商、用户易用、针对流程系统的参数配置和故障诊断的软件。FDT 技术使现场设备和上位系统之间的通信接口标准化。关键的特性是它的独立性,从通信协议到设备或者上位系统的软件环境。
        FDT 允许任何上位系统使用任何协议访问任何现场设备。FDT 容器(Container)执行 FDT 规范。它的服务像一个在 FDT 和一个上位应用之间的接口。它使用DTM(设备类型管理器)得以访问现场设备。FDT 框架应用是一个工程或者配置工具,包含了FDT容器。
     

        FDT 技术包括三个关键元件:框架应用,设备DTM,和通信DTM。
        1)DTM(设备类型管理器)用于现场设备、驱动器等的配置和维护。它仅在FDT容器中才起作用。
        2)FDT 容器执行 FDT 规范。它的服务像一个在 FDT 和一个上位应用之间的接口。它使用DTM 得以访问现场设备。
        3)FDT 框架应用(Frame Application)是一个工程或者配置工具,它有一个 FDT 容器。DTM 的用户接口在这里显示。
     
    什么是框架应用?
        为了更好地理解这些元件的功能,我们把他们与互联网进行类比 -- 一个标准的Web 浏览器允许用户观看无数的、由不同内容供应商创建的网页。上位系统集成商需要使用一个框架应用,如:PACTware,就像使用 Microsoft 提供的 Internet Explorer  浏览器;当一个 FDT 框架打开某个设备的 DTM 时,就可以访问该设备供应商提供的设备信息,就好比 Web 浏览器打开一个 Web 网页,就可以访问到网页内容提供商提供的内容信息一样。
        与 Web 浏览器类似,框架应用也有菜单栏,工具栏,和一个导航栏。图形化的框架应用,包围着设备供应商的 DTM。就像从“喜好”的导航栏中打开一个Web 网页,一个现场用户可以从导航栏的列表中选择现场设备标签,用鼠标点击它,打开设备供应商的 DTM 页面。然后,像使用 Web 网页一样,可以让用户与一个保留系统或者一家商店服务进行交互作业,设备 DTM 也可以让用户与现场设备以一种广泛多样的方式进行交互操作。网页制作商可以按照自己的想象力创造出炫丽多彩的页面,同样设备 DTM 供应商也能够创建一个美观实用的图形用户界面,实际上可以制作出任何能够想象得到的高级视窗页面。
        典型的框架应用软件有:
        1)自 Pactware 联盟的 PACTware;
        2)自 E+H 公司的 FieldCare;
        3)来自 ABB 公司的 Field Control 等。
        框架应用在它和现场总线之间使用一整套标准接口。框架应用可以是设备配置工具、控制系统工程工具、操作员控制台、或者资产管理工具。框架用于初始化设备与系统工程和操作环境的连接。框架还用于调用上位机中特殊现场总线通信协议的通信接口元件,如: HART, Profibus,或者 Foundation fieldbus 等。
     
    什么是DTM?
        DTM (Device Type Manager:设备类型管理器)是一个提供所有必要的数据和功能的标准方法,用于一个现场设备,比如一个PROFIBUS DP 网络中的子站设备。这项技术与 Microsoft Windows 支持各种厂商的打印机很相似,由打印机厂商提供驱动程序,而任何 Windows 的应用软件都可以使用打印机,而不是每个应用软件都需要安装不同的打印机驱动程序;这里现场设备对应打印机,而DTM对应打印机驱动程序,Windows 应用对应框架应用。
        通信 ComDTM,在 PC 内部提供一个标准化的通信应用过程接口(API), 为设备供应商的 DTM 和上位系统的特殊驱动器提供一个接口,处理从 PC 到现场接口卡经过的通信信息。上位系统供应商提供一个 ComDTM 用于支持每种现场通信协议。这样确保 PC 的内部,网络,接口卡,和上位系统能够通过该协议,对于设备供应商的DTM 是透明的。这也可以与互联网的情形像关联:Web 网页相对于 PC 运行的操作系统、PC网络接口卡,使用通信的接口和介质、如:电话线、ISDN、ADSL还是无线网,都是透明的。
        通信 ComDTM 确保框架应用不需要进行任何更改,甚至是一个新的现场总线通信协议的加入,它已经成为控制系统的一个部分。开放的上位机接口没必要创建设备规范连接逻辑来添加现场设备。 通信 ComDTM 提供了现场总线规范的接口,确保可以访问智能现场设备所有可用的信息,甚至是非常复杂的内容。在对现场设备需要进行工程实施、操作、监视、校准、维护、和诊断分析时,框架应用随时能够连接现场设备。
        设备 DTM 是 FDT/DTM 技术中的一个元件,它定义和规范了现场设备的详细内容。到框架应用的接口是标准的,在设备DTM和通信ComDTM之间的接口也是标准的。
        设备供应商要对每个设备或者一组设备开发一个软件驱动程序称为设备类型管理器。DTM 封装了所有的设备规范数据、功能、和交易规则,比如一个设备的结构、它的通信能力、内部参数、和人机界面结构等。它们提供了访问设备参数、配置和操作设备、和诊断现场设备问题的功能。 DTM 提供的能力,从对一个设备参数进行设置的简单图形用户界面,到对一个设备为完成诊断和维护目的,执行复杂计算的高度复杂应用能力。
     
        一个自动化工业的专家这样描述设备DTM:“制造商希望把所有的信息都编入DTM。这其中包括了所有的实时数据、报警、事件、配置信息、屏幕显示、多语言帮助文件、设备规范文档、参数有效性检查、独立变量生成、诊断功能、和设备校准顺序等。一个 DTM 可以支持多于一个现场设备的内容”。
        FDT/DTM 规范描述了整个的体系结构,而这三个关键FDT元件就在这个体系中相互作用。框架应用加载一个设备的 DTM 到 DTM 容器,然后这个设备的 DTM 调用相关的通信 ComDTM。设备 DTM 的可视化文件也同时加载,放入 DTM 容器中。这使得仪表工程师或者仪表维护技术员以图形的方式连接现场设备,访问和修改设备数据。
     
     
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