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现场设备集成开辟了现场总线技术的新时代

设备管理工具的用户所面临的主要问题,以及现场设备集成(FDI)规范如何解决这一问题。

来自ABB控制技术业务单元 Neil Shah
随着最近的公开发布的现场设备集成(FDI)规范, 仪表 和自动化制造商现在可以开发兼容的产品和主机系统来管理现场设备。对于用户来说,这一规范结合了设备集成技术的竞争属性:EDDL和FDT / DTM。此规范的主要目的是将基于文本的DD技术的简单性与专业的基于Windows的FDT特点和复杂图形展示的灵活性相结合。

本文首先探讨了由设备管理工具的用户所面临的关键问题,以及现场设备集成(FDI)规范如何解决这一问题。文章后半部分关注FDI一些待回答的问题。
 

现场总线设备管理工具

如今超过30个开放和专有的通信协议服务于工业/过程自动化。其中,HART,PROFIBUS和基金会现场总线三种的应用占工业过程自动化的90%。显然,这三种协议在改进和优化工厂作业和企业资产管理方面有着重要的意义和潜力。因此它们在现场仪表的维护和保养上发挥着关键作用。用于调试、校准、诊断和维护这些仪器的工具必须能够充分利用现场总线通信协议的特性。此外,工具必须以最简单的方式使用这些优势,始终考虑最终用户的需求。

这些工具中的一种以上的用户操作在一个单一的工厂位置。例如,一个正在诊断设备的仪器服务技术员只需要与设备进行联机通信。一个调试工程师可能要先将设备配置脱机,然后将数据下载到设备。仪表工程师和维修管理人员希望获得设备健康的概述。因此,该领域设备的管理工具应该同时,简单地为所有这些用户服务。
"用于调试、校准、诊断和维护这些仪器的工具必须能够充分利用现场总线通信协议的特性。此外,工具必须以最简单的方式使用这些优势,始终考虑最终用户的需求。"

用户面临的关键问题

今天,各主要过程自动化制造商的产品组合范围覆盖仪器和全套控制系统。大多数也提供了现场设备管理工具。同一设备可以有不同的设备驱动程序来应用于不同的工具。

对于最终用户来说,不一致的外观和感觉,以及在不同主机系统的现场设备的驱动程序的不一致的行为一直是最恼人的问题。尽管有很多标准化,设备驱动程序为各个系统提供的功能、外观和感觉都不一样。因此,对相同的底层设备,用户却需要保持不同的工具的不同驱动程序。对仪器仪表制造商来说,这也是一个问题,因为他们必须为多个设备管理工具测试的各个设备驱动程序。

造成这种情况的主要因素是:

  • 每个主机只有适合它自己的用户界面架构的设备描述。
  • 对用户的工具的重要参数,每个设备制造商的理解不同。 

FDI 已经采取行动来很大程度上减少这些不一致。

"对于最终用户来说,不一致的外观和感觉,以及在不同主机系统的现场设备的驱动程序的不一致的行为一直是最恼人的问题。"

FDI 设备包

FDI将为所有的设备和工具服务。每一个设备都有一个FDI包,可以用于所有的工具或系统,包括独立的个人电脑、现场仪表、过程控制和自动化系统。FDI设备包确保所有设备管理工具功能适用于任意制造商的设备。每个主机解释一个设备驱动程序略有不同,以适应其用户界面(UI)布局。
"FDI设备包确保所有设备管理工具功能适用于任意制造商的设备。"

通用主机组件

设备供应商通常设计他们的驱动程序为一个首选工具。虽然驱动程序可以适应其他的工具,但还是有点不太合适。制造商的规格和建议并不能解决这些问题,这也就引出FDI的最大优势:通用主机组件。

通用主机组件包括EDD引擎和UI引擎。所有FDI设备包将被测试和批准可以与含有共同的主机组件的FDI参考主机一起使用。这些组件将可用于实现主机系统制造商的工具。通用主机组件的使用,确保FDI设备包是类似的各种工具的代表。重要的是,由于设备包开发商将在产品开发过程中使用的FDI参考主机的图形,图像,文本,等信息,仪表供应商将要求尽可能优化设备包。仪表和主机系统制造商将不需要测试各种工具的设备驱动程序。
"FDI的最大优势:通用主机组件,它确保FDI设备包是类似的各种工具的代表。"

用户接口设计

提供一种可用性指南来详细描述用户接口设计的几个方面。该指南提供了控制或帧的图形表示的源代码或草图的示例,同时也规范了标签。例如,对于入门级菜单如设备设置、诊断、操作和行动成为“应用”、“取消”、“未来”等等的标签。最后,指南翻译了多种语言(德语、法语、西班牙语、意大利语、中文、葡萄牙语、日语和俄语)。

此外,FDI的设备包将基于EDDL,适用于三种主要协议:HART、PROFIBUS和基金会现场总线。所有新的EDDS必须使用更新和优化的IEC 61804-3 标准。EDDL的“用户界面”的概念和统一是过程工业自动化技术用户协会(NAMUR)的关键要求。
"EDDL的“用户界面”的概念和统一是过程工业自动化技术用户协会(NAMUR)的关键要求"

锁定的有价值的设备信息

在一个工厂的初始生命周期中,大多数用户都满足于使用该工具中的设备信息。然而,迟早他们会遇到需要把设备的有价值的信息提供给外部工具或系统的情况。他们可能需要分析现场设备状态、故障和校准数据,或者他们只是认为,另一个专门的工具需要访问一个特定的设备。

大多数设备管理工具不允许透明和容易地访问这个有价值的信息。即使该工具允许访问,可能也需要一系列复杂的步骤或额外的硬件/软件。

例如OPC统一架构等技术可以将这个信息简单地开放给第三方工具。

FDI的主机允许使用OPC-UA的标准接口方便访问其他应用程序。​

  • 设计和开发一些应用程序,不需要任何FDI主机供应商的支持
  • FDI服务器支持的OPC-UA服务实现设备的安全访问或存储离线数据
  • 通用的OPC-UA客户端可以维护工具或制造执行系统(MES)或企业资源规划(ERP)系统,当然不是所有的现有设备将立即会有FDI设备包。这将需要一段时间让大量的FDI设备包进入市场。但用户不必担心,因为FDI将支持现有的设备驱动程序
"例如OPC统一架构等技术可以将这个信息简单地开放给第三方工具"

一些待回答的问题

FDI可以解决所有的现场总线设备管理工具的所有用户的问题?不完全。一些领域不能简单地通过规范或标准化来回答。问题可能包括采购和安装工具、非直观的工具、不足或过于复杂的工具,以及和灵活的和非可扩展的工具。

起步通常非常耗时。许多工具有一个沉重的足迹,使他们耗费时间来下载和安装。许多工具.NET 和/或SQL作为先决条件,提高了安装时间。

此外,设备驱动程序必须安装或导入,并更新到最新版本。其他步骤包括安装和配置调制解调器驱动程序,该驱动程序会因为供应商的不同而不同。然后,大多数工具需要一个手动目录更新。一些工具需要启用或激活许可证。最后实现设备的通信、扫描或上线。

通常,用户只需要配置相同的基本参数(例如标签、范围、单元)或执行相同的参数或函数,例如零设置。大多数工具不支持这样的任务。即使他们这样做,可能会涉及很多步骤,让用户觉得更复杂。

此外,大量的信息可能以不熟悉的颜色和图标形式出现在屏幕上,都因为工具的不同而不同。一个选项是采用标准状态。
"大多数用户想用不同的方式使用相同的工具"
今天,用户发现一系列从免费到昂贵的完全集成的工具。大多数用户想用不同的方式使用相同的工具。例如,一个站在变送器旁边的现场技术员会想要一个重量轻,快速,简单的工具,能够在线与设备通信——就够了。在实验室里,同样的技术人员需要更多的功能,如诊断、校准、循环检查和设备交换。

可扩展性和灵活性成为一种工具来满足不同用途的重要标准。

FDI将现场总线技术带入一个新时代。用户可以期待设备管理工具供应商提供符合FDI标准的新产品。
"可扩展性和灵活性成为一种工具来满足不同用途的重要标准"