作者 |?FDT

FDT技術(shù)可用于任何工業(yè)控制自動(dòng)化領(lǐng)域，包括工廠自動(dòng)化和混合應(yīng)用。

自動(dòng)化界普遍認(rèn)為，F(xiàn)DT/DTM（IEC 62453）技術(shù)主要適用于過(guò)程自動(dòng)化。這種偏見(jiàn)可能源于當(dāng)初為推廣這一開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)而推出的典型文章或宣傳。

事實(shí)上，正確實(shí)施的FDT技術(shù)可以有效應(yīng)用于任何工業(yè)控制自動(dòng)化環(huán)境，包括工廠自動(dòng)化和混合應(yīng)用——同時(shí)具有離散和過(guò)程自動(dòng)化應(yīng)用的工廠。無(wú)論應(yīng)用部署現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)、HART現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)啟動(dòng)器，還是傳感器網(wǎng)絡(luò)，制造商都可以為其提供的設(shè)備創(chuàng)建設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序（DTM）。

錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)背后的原因之一，可能是一些現(xiàn)存文件中的典型案例或FDT/DTM概念案例，使用的總是過(guò)程工廠的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或控制閥。因?yàn)椴捎眠@種方法有充分的理由——現(xiàn)場(chǎng)變送器和控制閥是復(fù)雜設(shè)備的典型例子，這些設(shè)備受益于全面的資產(chǎn)管理實(shí)施，使工廠運(yùn)行人員能夠使用統(tǒng)一且用戶友好的界面，從現(xiàn)場(chǎng)獲取大量數(shù)據(jù)。

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更好地支持現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

限制智能設(shè)備應(yīng)用的一個(gè)原因是，一些供應(yīng)商的工程工具必須使用不同的集成軟件才能訪問(wèn)來(lái)自所連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中的可用數(shù)據(jù)。

大型的DCS供應(yīng)商可以將集成資產(chǎn)管理解決方案納入其全廠軟件系統(tǒng)，該系統(tǒng)與工程軟件流暢地協(xié)同工作。然而，很多小型供應(yīng)商，特別是第三方現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和接口技術(shù)供應(yīng)商，無(wú)法在其價(jià)格較低、面向工廠的模塊化遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)中支持智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

FDT技術(shù)從規(guī)范1.2就開(kāi)始支持通信“嵌套”。嵌套通信支持DTM與使用相同/或不同通信協(xié)議的設(shè)備進(jìn)行通信，這些協(xié)議附屬于不同硬件。這種“嵌套”功能可以協(xié)調(diào)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為設(shè)備管理提供統(tǒng)一的環(huán)境。

FDT的嵌套通信功能與模塊化框架應(yīng)用概念相結(jié)合，使小型供應(yīng)商能夠?qū)DT核心應(yīng)用納入到其現(xiàn)有的工程軟件解決方案中。使用FDT框架，供應(yīng)商可以提供支持HART、具有經(jīng)濟(jì)吸引力的、緊湊型模塊化遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)。這些FDT/DTM技術(shù)應(yīng)用使用了最重要的功能之一，即可以作為獨(dú)立配置工具，也可以作為模塊化中間件硬件集成工具，將其嵌入到任何工程控制應(yīng)用中，對(duì)運(yùn)行人員幾乎是透明的。

02

嵌套通信應(yīng)用解決方案

為了闡明這一點(diǎn)，讓我們回顧一下FDT/DTM的一些基本概念。

在FDT/DTM技術(shù)中，DTM文件有三種基本類(lèi)型：

■?設(shè)備DTM,以與硬件驅(qū)動(dòng)程序類(lèi)似的方式工作，并在FDT框架應(yīng)用中運(yùn)行。

■?網(wǎng)關(guān)DTM,用作設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，但也為工業(yè)通信網(wǎng)關(guān)提供協(xié)議轉(zhuǎn)換和媒體轉(zhuǎn)換。

■?通信DTM，為通過(guò)嵌套通信網(wǎng)絡(luò)（任何協(xié)議）連接的設(shè)備提供通信信道。

嵌套通信使供應(yīng)商能夠提供完整的I/O子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)可以與兼容最終用戶可能需要的任何協(xié)議的主站、電源和I/O模塊等一系列組件，以及用戶友好的基于FDT的集成資產(chǎn)配置管理解決方案一起交付。該解決方案可以避免使用配置熱切換I/O模塊和冗余方案的電源背板，從而可以降低成本，因?yàn)檫@些功能在機(jī)器控制應(yīng)用中并不常用。

遠(yuǎn)程I/O子系統(tǒng)特別適合使用FDT/DTM概念所提供的模塊化方法。FDT技術(shù)的典型遠(yuǎn)程I/O應(yīng)用主要包括：

■?通信DTM用于遠(yuǎn)程I/O與控制系統(tǒng)骨干網(wǎng)絡(luò)的通信。

■?網(wǎng)關(guān)DTM用于集成遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)主站。該模塊化DTM允許最終用戶復(fù)制在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)的I/O模塊結(jié)構(gòu)。

■?設(shè)備DTM用于支持連接到相應(yīng)遠(yuǎn)程I/O模塊的智能設(shè)備。

在遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)中，F(xiàn)DT技術(shù)最常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)方式是將支持HART的I/O模塊與支持HART的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相結(jié)合。在這種情況下，I/O模塊可以發(fā)送連接到其上任何設(shè)備的相關(guān)信息，不管是智能設(shè)備還是傳統(tǒng)設(shè)備。

這種設(shè)置提供了對(duì)智能設(shè)備所有功能的訪問(wèn)，其特定的設(shè)備DTM在FDT框架應(yīng)用程序中運(yùn)行，無(wú)論是作為獨(dú)立應(yīng)用程序還是作為集成工程應(yīng)用程序運(yùn)行。同時(shí)，它為簡(jiǎn)單的非智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提供簡(jiǎn)單的基本診斷，如所連接的DI和DO離散設(shè)備的短路和引線斷開(kāi)信息。因此，這是一種為非智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能的內(nèi)置方法。

03

面向機(jī)器制造商的集成解決方案

使用緊湊的模塊化遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)，可以提供一種非常適合機(jī)器制造商的解決方案。這類(lèi)制造商可以設(shè)計(jì)一臺(tái)具有通用I/O配置和選擇最合適通信主站的機(jī)器。如果機(jī)器連接到與FDT技術(shù)兼容的控制系統(tǒng)，集成工作將會(huì)非常簡(jiǎn)單。

FDT技術(shù)的另一個(gè)非過(guò)程相關(guān)應(yīng)用，包括集成復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)器，如速度驅(qū)動(dòng)器、控制驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)指令。

04

適用于所有現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的單一解決方案

在為特定PLC設(shè)計(jì)的第三方現(xiàn)場(chǎng)總線接口解決方案中，大多需要使用現(xiàn)場(chǎng)總線專(zhuān)用軟件工具進(jìn)行配置。該軟件將來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的I/O信息映射到控制器的存儲(chǔ)器中，創(chuàng)建I/O映射表，這是控制器工作所必須的。控制器不需要智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備生成的其它數(shù)據(jù)。

如果控制系統(tǒng)的安裝采用多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議，則需要不同的配置工具。應(yīng)用集成FDT框架，可以使用單個(gè)配置程序?qū)⒉煌耐ㄐ艆f(xié)議集成到控制系統(tǒng)，從而大大地簡(jiǎn)化這類(lèi)應(yīng)用。

通信 DTM支持任何新協(xié)議，其已成為PLC編程平臺(tái)硬件目錄的一部分。該方法允許對(duì)用戶界面隱藏協(xié)議的內(nèi)部細(xì)節(jié)。只要通信DTM支持，用戶就可以添加已在系統(tǒng)中安裝的任何可用設(shè)備。FDT框架工作模式像抽象層，使系統(tǒng)能夠無(wú)縫訪問(wèn)所連接的設(shè)備。每個(gè)設(shè)備DTM都可以通過(guò)相應(yīng)的通信 DTM訪問(wèn)。

連接遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)或現(xiàn)場(chǎng)總線時(shí)，必須在拓?fù)渲械耐ㄐ?DTM下方安裝網(wǎng)關(guān)DTM。這允許通過(guò)將遠(yuǎn)程I/O模塊或特定現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備連接到對(duì)應(yīng)的網(wǎng)關(guān)DTM，將其添加到系統(tǒng)中。主要優(yōu)點(diǎn)是，所有現(xiàn)場(chǎng)總線接口細(xì)節(jié)都被框架應(yīng)用程序隱藏起來(lái)，用戶無(wú)法看到，而只是作為連接智能設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的抽象層。

符合FDT的控制器可以使用這種方法為所需的每個(gè)協(xié)議，配備不同的網(wǎng)關(guān)和通信DTM。

05

混合工廠應(yīng)用

在混合工廠中，可能會(huì)有一個(gè)主要區(qū)域?qū)ｉT(mén)用于飲料生產(chǎn)，有時(shí)可能需要用易燃油來(lái)調(diào)味或生產(chǎn)烈酒的酒精類(lèi)產(chǎn)品。這些過(guò)程涉及危險(xiǎn)區(qū)域，通常需要批次過(guò)程控制。典型應(yīng)用解決方案可能包括HART現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、Profibus PA現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或EtherNet/IP設(shè)備。

本地和第三方遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)可以使用相應(yīng)的DTM進(jìn)行配置，當(dāng)配備帶有集成HART調(diào)制解調(diào)器的AI和AO卡時(shí)，也可以用作HART網(wǎng)關(guān)。這些系統(tǒng)支持Profibus-DP、EtherNet/IP或Modbus-TCP。DI和DO卡包括簡(jiǎn)單二進(jìn)制傳感器的引線斷開(kāi)和短路檢測(cè)，可以提供額外的功能。

通常配備本質(zhì)安全I(xiàn)O卡的遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)支持HART。所有這些設(shè)備都可以使用嵌入式FDT框架應(yīng)用，集成到PLC配置和編程軟件中。

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設(shè)備與第三方供應(yīng)商產(chǎn)品的集成

FDT技術(shù)提供的一個(gè)關(guān)鍵特性是開(kāi)放性。即使制造商的設(shè)備沒(méi)有DTM，也有可行的替代方案。

軟件開(kāi)發(fā)人員已經(jīng)為流行的硬件創(chuàng)建了第三方DTM，比如為實(shí)現(xiàn)設(shè)備資產(chǎn)管理而創(chuàng)建的第三方DTM，如西門(mén)子DP/PA鏈路和ET-200遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)。有了這些網(wǎng)關(guān)DTM，用戶可以在基于西門(mén)子的控制系統(tǒng)中使用FDT框架，并聯(lián)合起來(lái)執(zhí)行Profibus PA和HART智能變送器所需的典型資產(chǎn)管理任務(wù)。

也許用戶無(wú)法使用這些通用DTM來(lái)訪問(wèn)特定設(shè)備的完整功能，但對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，所實(shí)現(xiàn)的功能范圍已經(jīng)足夠大了，而用戶友好界面的優(yōu)勢(shì)也是顯而易見(jiàn)的。

審核編輯：黃飛

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