我们这里叙述的专家应用软件是指出现的用户界面包含了控制系统工程或者维护环境的内容。只要点击系统硬件树中的一个设备,就会显示这个设备的参数列表, 一个由非常理解仪表功能的设计人员编制的可视化应用页面。如果你想要了解阀门的位置是否合适,你就可以查看一幅过去的一个月设定值变化的趋势图。如果你想要校准一台压力变送器,应用程序帮助你走过一个流程,完成所有计算,存储所有数据,最后告诉你结果和它们的质量。
在系统中集成这些应用是非常重要的。这使得诊断可以在控制室里执行。而不需要用一台手持设备插入网络引起扰动。设备也不需要进行离线服务或者连接到一个独立的设备中。
这些应用的引进是缓慢的,因为对于控制系统和配置工具的界面是完全不同的,也不存在标准。现场总线工业已经响应这个形势,引进两个新的补充技术– FDT (现场设备工具)和增强性 EDDL(电子设备描述语言)。
什么是电子设备描述语言?
电子设备描述语言出现于现场总线产生的初期,目的是它的名字所隐含的-用来对设备进行描述。系统与现场总线设备交互,在通信之前就需要知道会话的规则。这一设备类型支持什么功能块?可以使用什么参数?这些参数是什么样的数据类型?这些参数的允许的范围和缺省值是什么?在设备连接到系统之前,系统就需要知道这些信息。
使用设备描述(DD),系统解决不了什么样的问题?
现场总线技术,从通信规范到不同的设备描述语言,从设备的观点来看还有些问题。换句话说,这个技术给了我们方法,用很多参数去创建设备,但是它们不能真正帮助系统,或者系统用户,理解如何翻译、结合、分类、和与参数交互。使用 DD 文件,系统能够呈献多个参数表。它可以帮助用户理解它们的使用。
DD 文件不能用于与设备的通信。软件的一些层面必须存在于DD文件与一个设备实际通信之间。
DD 文件不是完全相同。不同的现场总线技术利用电子设备描述语言(EDDL)的方式也不同。这种情况一直延续到了今天,直到新的设备描述(DD)做了改进(我们以后将会探讨它们)。 DD 文件是用一种语言写成的,但文件随后转换成一种二进制格式。转换后的格式对于不同的现场总线技术是不同的(比如 FF 的DD文件和 HART 的DD文件是不一样的),而且文件怎样进行翻译的规范仍然保密。系统供应商需要从每个现场总线组织购买软件来翻译设备描述(DD)文件。因为这些软件包是分别设计的,这等于强迫系统供应商创建和维护多种产品(软件)来支持多种现场总线设备描述文件类型。
DD 文件限制了与设备交互的范围。比如,当使用 FF 的设备描述文件DD时,虽然相关的功能有许多,在这一时刻只能使用一项功能。
什么是增强型的电子设备描述语言(EDDL)?
增强型电子设备描述语言(EDDL)是不同的现场总线组织针对上述问题反映的开始-参数的一个简单列表用于现场总线的接口是不够的。而这些“增强”是加入了新颖的电子设备描述语言(EDDL),它们能够完成一整套实际的要求,下面我们分别进行讨论。
增强型EDDL 是一种基础型的编程语言,设计用来通过视窗接口连接现场设备。除了参数列表,用增强型的DD语言编写的程序能够支持选项卡,用于不同内容的界面隔离,创建两维的图形和数据绘图,执行基本的算术运算,存储文件和显示图片。
增强型 EDDL 是一种“类似 C”的语言,也就是像原始的 EDDL,转换和发布以一种独一无二的格式,由不同的现场总线组织来设计。文件中的编码能够用现场总线组织提供的软件实现运行时翻译(每种类型的现场总线有不同的软件)。
使用EDDL的系统专家负责撰写主要数量的编码用于翻译文件。比如,增强型 DD 文件需要在屏幕的相对位置创建一幅图形。系统软件,写在操作系统中和系统供应商选择的编程语言平台,基于选择编程语言的图形能力必须创建表达的图形。他们也负责撰写用于驱动物理网络接口的驱动程序和需要打包软件EDDL 才能操作的配置环境。
改进EDDL语言的工作在一直进行着,改进基本设备描述特性以及另外增强功能。
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增强型EDDL有什么限制?
就像上面提到的,增强型DD语言是相当简单的。设备供应商面对着制造日益复杂的设备,并且需要有软件支持它们。供应商需要做出的决定之一是基于他们的支持软件选择使用的语言。因为现在所有的工程应用工具都是基于视窗操作系统的,可选择的语言列表相当的长。支持软件可以用 C、C++、C#、Visual Basic、Visio、MatLab、EDDL、或者其他语言来写。和所有工程中的决定一样,软件工具必须基于产品的要求来选择。如果应用非常简单,能够使用EDDL语言来完成,这是一种合理的选择,而且还有一些收益,包括平台的独立程度。如果需要更先进的特性,如与数据库交互能力、先进多维图形、输出成 Excel表格、或者先进算术能力,就需要选择支持这些特性的语言。其他的要求像:需要接口使用多个功能块或者同时连接多个设备、或者提供嵌入式帮助系统等,也会影响最终的决定。
什么是FDT?
无论选择什么样的语言编写用于支持现场总线设备的应用软件,这个应用软件是用于连接现场设备和控制系统或者配置工具的接口。一个通用方法来描述这个接口是具有两个软件元件。第一个元件是驱动器,它为系统或者工具与实际的现场总线设备提供了一个物理通信通道接口。第二个元件是一个平台的界面。这个界面允许在系统中所有的设备就象树上的叶子, 在平台上可以访问存储的数据。
假设所有的控制系统供应商需要支持现场总线设备应用,那么每个系统都要创建这两个元件。如果每个系统供应商都要设计这个界面,其结果是市场上有若干个私有的界面。设备供货商那么就处于这种形势:他们的软件是唯一的版本,但必须要支持所有不同的系统。如果一个设备供应商也正好是一个竞争的系统供应商,那么因为接口的描述可以共享,没有什么不同。其结果可能是设备供应商不提供应用(或者只提供单机应用),一些系统的用户不能得到来自应用和来自一些设备供应商的收益。
FDT 技术的发展为自动化用户提供了帮助而避免这种命运。FDT 定义了设备应用和控制系统平台和物理现场总线设备的接口。FDT 允许设备供应商对于系统框架应用具有一个公共接口。支持这些接口的任何系统都能够集成到应用中。在每个系统中的应用也具有相同的行为、相同的外观和相同的感觉。
FDT 对系统只有很少的影响,而对设备或者它们的设备描述DD文件没有影响。象上面所述,每个系统必须具有这些类型的接口。FDT以一种开放、标准的方式简单定义了接口。对于系统,仍然需要DD 文件描述设备,用于系统配置,而设备本身不需要做任何改变。
设备应用要符合 FDT 的规范(它们被称为 DTM),可以使用多种语言写成。DTM (设备类型管理器)支持增强型 EDDL 文件,所以增强型 EDDL 应用也可以相同的方式集成到系统,而以其他语言编写的 DTM 也可以集成到系统中来。
FDT 的限制是什么?
FDT 是基于微软的视窗的技术。因为这个因素,要受到不可避免的升级和操作系统版本的变化,这是我们所有人都已经熟悉了的。因为所有软件工具运行于操作系统之上,FDT 平台和设备应用也需要偶尔升级。
FDT 仅定义了系统元件之间的接口。因为这样,FDT 元件不能代替设备描述 DD 文件,所以它仍然是所有现场总线系统的主要部分。
讨论
增强型 EDDL 是 DD 技术的一种延伸,已经得到所有现场总线系统的支持。它是一种编程语言,能够用于便携式应用的创建,可以在支持这种技术的任何系统上运行。
FDT 是一种接口规范,允许系统和工程工具供应商实施一个公共元件接口。如果系统支持FDT,执行FDT接口的设备应用能够容易地集成到任何系统中。这些应用可以使用很多语言写成,包括 EDDL。市场上还有免费翻译 EDDL 应用的FDT 应用,所以 EDDL 文件可以在任何时候加到系统中来。
FDT 对于微软视窗操作系统的独立性是争论最多的话题。没有人怀疑视窗的“移动目标”本性提出了一个重要的挑战,因为用户需要的系统生命周期为20年或更多年。一旦出现,无论如何,工业用户要用支票簿来支付。视窗提供的收益看似超过了负面影响。基本上看,今天销售的系统工程工具 100% 是基于视窗系统的。即使供应商声称他的FDT 是独立于视窗系统,但基于视窗系统的设备应用仍然销售旺盛。
FDT 技术已经得到了大多数主要系统和设备供应商以及一些知名最终用户具大推动,他们很多已经成为 FDT 组织的成员,并且正在开发基于 FDT 的产品。很多 FDT 的支持者也支持EDDL 的增强开发工作。很多系统已经同时支持这两种技术。
在媒体上仍有很多的讨论,不知何故,用FDT 反对EDD。希望这种讨论使理能够越辨越明,在两个技术中没有任何重叠。基于FDT 的系统支持 DD 文件,并且永远这样。设备供应商不需要因赞同FDT/DTM而放弃 DD。 在支持 FDT时,不需要对设备做更改。两种技术,个别地和一起地为现场总线系统加入巨大的价值。
作者:华镕 罗克韦尔自动化(中国)有限公司 全球标准及贸易/中国地区经理
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