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发表人：luyiming |
发表时间：2014/11/2 23:18:00 |
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| 本栏论题： |
FDT/DTM、EDD和TCI：现场总线设备管理的有效工具 [2516] |
因为对于那些现场总线设备的生产制造商而言，现场总线设备管理几乎不可能集成到ES工程系统中，因此设备厂家专门设计自己的现场设备工具（DT）以适应他们设备的要求。随之而来的是设备生产厂家也越来越多的承担了用户技术培训的任务，经常是一个现场设备装有不同的现场总线，进而与不同的ES系统相连接。解决这一难题的方法是使用FDT现场设备驱动及设备管理工具。对于用户来讲，他们不认可独立于现场总线系统的、局部连接的设备（例如：USB）。而解决现场总线设备工具DT与工程系统ES之间的连接、能够完成通信任务的解决方案就是TCI访问接口（Tool Calling Interface）。
TCI访问接口
TCI-2006是一个由PNO（PROFIBUS用户组织）指定的基于生产自动化要求的、专用的、简单的通信访问接口，可以完成全部的现场总线设备工具DT与ES工程系统之间的数据通信和访问任务。TCI访问接口的目的是：尽可能简单方便的将用户使用的由不同生产厂家生产制造的DT现场总线设备工具与ES工程系统连接起来。但是，它还不能真正像EDD和FDT那样实现在ES工程系统中的集成。例如像SEW公司的Drives现场总线设备工具或者Wago公司的远程IO安全管理模块。
目前，TCI接口已经适用于Profibus DP和Profinet IO两种现场总线系统；适用于其他现场总线系统的TCI接口目前还在研发之中。具有TCI访问接口性能的ES工程系统是西门子的Simatic-Manager系统。根据所支持的ES工程系统和DT现场总线设备工具一致性的不同等级，可以将信息传送给设备工具（C2级）或者通过包含控制系统在内的设备拓扑网络实现通信（C3级）。
与FDT不同，TCI访问接口是一种外部的通信工具，不是FDT式的、集成在ES工程系统中的一个组成部分。它只允许ES工程系统向现场总线设备工具单向发送数据和指令。对于超越这一功能的技术，PNO组织结合EDD和FDT已经有两种具有实际应用意义的解决方案。因此使TCI访问接口达到EDD和FDT的水平就变得不那么有意义了。
一个非常诱人的使用方案是：利用TCI访问接口将FDT与ES工程系统连接起来。这样，没有集成FDT应用技术的ES工程系统也可以使用那些DTM设备驱动。M&M软件技术公司研发生产的fdtContainer软件即是带有TCI访问接口的FDT现场设备工具。DTM设备驱动同样也有与DT连接的可能性。
另外，用户也可以利用这一接口实现与现场总线下一级子系统的规划设计以及运行，并通过工程系统实现通信（C3级）。一般情况下，ES工程系统并不能识别子系统及其设备。例如，不能识别出通过Profibus或者Profinet网关与控制系统连接的ASI、Hart或者IO-Link设备。
EDD和FDT
利用EDD电子设备描述语言可以利用EDD解释程序方便简单的将现场总线设备集成到ES工程系统中，ES工程系统的生产厂家们通过EDD语言解释器确定功能范围，使现场总线设备的生产厂家们能够通过EDD电子设备描述语言使用这些功能。EDD语言解释器也可以预先确定现场总线协议。若二级现场总线（例如：IO-Link，Hart，ASI等现场总线系统）的协议没有在EDD语言解释器中，则无法实现现场总线的二级设计和布局。与此相反，带有EDD语言解释器时，现场总线设备的生产制造厂家可以在TCI和FDT中补充完成二级子系统的数据通信和交换协议。
FDT为现场总线设备的使用者提供了在ES工程系统中集成设备驱动的可能性。现场总线设备生产厂家们高度评价FDT独立于所使用的现场总线系统的特性。对于不同的现场总线系统，只需在附件中进行一些设置，而FDT的基本技术保持不变。因此，FDT是适用于现场总线设备与远程I/O设备的理想工具。而现场总线设备与远程I/O同样独立于现场总线，它们只要简单的更换总线适配器即可。
当在ES工程系统中集成FDT之后，就具有设备驱动程序和ES工程系统之间进行数据交换的可能性。它给现场总线设备用户带来的附加收益是：例如，PLC的控制程序可以访问现场设备的变量和存储器地址，而这些是由DTM提供的。这样做的目的在于：避免重复的编制、设计功能相同的控制程序。而FDT技术的使用情况如何，很大程度上取决于ES工程系统供应商提供的FDT框架应用如何镶嵌到ES中去。若ES系统供应商提供的系统中没有集成FDT框架应用，则现场总线设备的用户可通过独立的FDT框架应用系统来使用DTM设备驱动（独立运行方式）。也可使用单机结构方案，在ES工程系统整体不支持现场总线通信协议或者网络通信协议时实现现场总线设备的参数赋值。Wago公司为750系列的I/O系统，符合IP 67防护要求的Speedway以及模拟量隔离模块和温度转换模块Jumpflex系列提供了DTM设备驱动程序。
现场总线设备的集成
Klaus Bender教授（参见第67页介绍）认为：FDI这一技术的创新在于：实现了EDD和FDT标准的相互结合。另外，还能与EDD和FDT向下兼容。这两项技术都属于PNO组织，二者成功的应用于各种工况。PNO按照下列方法对这些技术的应用划定了界限：在保证最佳性能的情况下，EDD适用于简单的设备，FDT适用于复杂性较高的现场总线设备。事实上，有些ES工程系统的供应商生产的产品只支持这两项中的一项，而这对不支持ES所选的那项的现场总线设备的使用有着极大的限制。而FDI与EDD和FDT的结合则能很好的解决了这一问题。
使用FDT技术的关键难点在于接口的高复杂性和对操作系统及其版本高低（Microsoft-COM技术）的依赖性。在FDI中，通过Java对Microsoft-COM进行了替换；同时在FDI中，FDT通信方案也因使用了OPC UA而独立于操作系统。
一个带有FDI接口的ES工程系统可以用于两种使用状况：复杂性较低的现场总线设备可以使用EDD，复杂性较高的设备在设备驱动的帮助下也纳入ES工程系统的控制之下。现在，ES工程系统的供应商们就已经可以解决针对EDD和FDT的向下兼容性问题，无需等到2008年底FDI专项技术规范的出台。
WEB服务器
实现现场总线设备管理的捷径是利用集成在设备中的WEB服务器。其优点在于：设备中集成了管理工具，无需额外的软件进行控制。另外，它还独立于所使用的浏览器和操作系统。唯一的限制是：以太网现场总线系统无法使用。另外，该设备还必须在线以便对其进行设置；无法进行离线的参数设置。可以利用调用和数据保存等方法对设置的参数进行备份和恢复。Wago公司以太网现场总线已经具有WEB服务功能，可以完成简单的参数赋值和故障诊断等任务。Wago公司研发生产的这类可编程控制器设备，例如Wago 750-841，还具有可视化的参数显示和设置功能。
总结
在现场总线设备广大用户的一致要求下，工程系统的供应商们开启了集成现场总线设备管理的大门。TCI就是在ES系统中集成设备管理功能方面迈出的一步。无论如何，至少可以说是在ES工程系统中集成DT现场设备工具的第一步。有趣的是：这一集成使得DTM也能在没有FDT功能的ES工程系统中得到应用；使下一级的ASI、Hart或者IO-Link在线设备也能与ES工程系统保持联系。在结合EDD和FDT之后，FDI显现出光明的未来。对于FDT/DTM技术、EDD技术的投资及研发，都能与FDI技术继续共同发展。
跟以前一样，在ES工程控制系统中集成现场总线管理的工作一直没有停顿下来。这一要求在用户和生产厂家的推动下有了长足的发展和进步。在生产自动化领域中，也建立了过程自动化控制系统的现场总线设备管理标准及电子设备描述语言标准。在ES系统集成方面，这些技术标准受到了TCI访问接口的支持和帮助。因此，现有的复杂设备工具能够与ES系统相连接。现在，用户向着将两个标准结合在一起的方向进行着不懈的努力。
FDI现场总线设备集成方案
慕尼黑工业技术大学ITM教研室的Klaus Bender教授创造发明了FDI现场总线设备集成方案。在FDI方案中，它将FDT与EDD结合在一起，并能与二者成功向下兼容。在2007年度汉诺威展览会中，可以看到具有这一功能的样机。这一技术的有关标准将在2008年年底于EDDL工作组、FDT工作组以及现场总线组织－现场总线基金会、Hart通信基金会、OPC基金会以及PNO组织的共同努力下出台。 |
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