3.1 FDT 框架应用
FDT框架应用为来自不同制造商任何所需的DTM提供了一种公共运行时环境。
框架应用 …
● … 是现场总线中性(即与现场总线类型无关)、支持各种通信协议,因此满足了把设备集成到不同结构自动化系统的要求。
● … 管理全部设备实例并保存他们的数据,而不需要具备特定设备的知识。
● … 保证一个全系统的统一配置方法,允许多工作站和单工作站环境。
● … 可以集成到很多系统环境中,诸如配置工具或者工程工具、控制台终端或者资产管理工具,
● … 由过程和制造自动化的厂商开发和更新。
3.2 设备类型管理器
设备类型管理器是一个包含设备内容或者通信组件的软件组件,具有自己的属性和功能,包括用户界面。DTM从框架应用下组织处理在系统中发现的“他们的”设备和通信组件。用户因此能够通过关联的DTM调用所连接设备的功能。
DTM可以就其功能,也可以看作是一台“代理服务器”,在框架应用下提供对工厂中设备或者通信组件的控制。就这点而言,DTM也被称为FDT框架应用中的一个实例。DTM不是一个独立的程序;相反,他总需要在一个FDT框架应用中运行。这有点像我们常用的浏览器(FDT框架应用),DTM相当于一个网站,网站必须通过浏览器才能查看,道理是一样的。
设备类型管理器使用户容易对现场设备操作,因为不需要懂得操作员站、现场总线和通信协议方面的专业知识。就像使用浏览器时不需要知道因特网和超文本传输协议(http)一样。
所有设备都按照同样的方式展现自己,因为DTM用户界面的基本组成部分都按照DTM风格指南的要求进行布置。
这对特定设备以及通用的DTM都是一样的,关于通用DTM我们会在下一章详细描述。通过这种方式,用户可以简单和直观地对设备进行操作和配置。设备DTM和通信DTM在功能上是有区别的,具体的区分方式可以由图9来说明。
图9:DTM的类别
设备DTM
设备DTM(图9左边)具有设备特定结构,包含数据、功能和设备逻辑元件。根据实施的等级,一个DTM包含的特性涵盖了从对设备设置参数的简单图形用户界面,到为诊断和维护目的的集成应用,比如对设备校准的逻辑。设备的DTM通常由设备制造商开发,作为交付包装的一部分提供。对照DTM内容设计的自由性,FDT规范定义了DTM与框架应用接口的绑定形式。
根据应用,设备DTM分成三个组:
● 制造商特定设备的DTM提供了最多的功能,至少支持一种设备,而且也能够支持整个设备家族的公共属性,诸如一个压力变送器或者光传感器家族。这些DTM还能够扩展外加功能,诸如扩展的配置和诊断、网络分析或者曲线显示。
● 解释器DTM比较制造商特定设备DTM具有一个低级别的功能。解释器DTM不是对设备的编程,而是使用已有设备的描述文件而创建的设备DTM,比如电子设备描述(EDD)或者输入输出设备描述(IODD)。通常这些DTM只有很少的图形和功能特性,这是由于电子设备描述语言(EDDL)的局限性。一个例子是“从IODD到DTM解释器”,他是对IO-Link设备的设备描述(DD)解释,在他的帮助下,可以提供这些设备的参数。
还有其他解释器DTM,通过他们,可以解释HART、PROFIBUS PA和Fieldbus基金会的EDD。
● 通用DTM不是代表某个制造商的设备或者设备家族;而是代表了不同制造商设备定义的共性。这里的参数要遵从协议,应该与相同协议的所有设备(诸如HART设备、PROFIBUS PA设备)相兼容,因此能够用单一DTM来描述。比如使用通用HART DTM,在项“通用和公共实践命令”下可以访问相同参数。使用通用PROFIBUS行规DTM,可以访问一个现场设备的所有行规参数。通用DTM的特性比较少,甚至在框架应用的设备目录中仅有一个入口。
通信DTM
比起代表现场设备的特定DTM,参与通信的网络基础架构组件,诸如通信适配器、网关或者总线耦合器,也有相应的DTM。通信通道是这种DTM的共有特性;该DTM使得指定设备DTM的通信通道有效,把网络协议特定服务映射到相应的软件接口。
根据相关硬件组件的执行和网络上的运行位置,分成两种DTM:
● 通信DTM(CommDTM)是在FDT框架应用建立通信时,第一个激活的DTM。在兼容适配器硬件(比如,用PC插卡的形式)的帮助下,通信DTM在FDT通信通道软件接口部分完成设备DTM翻译服务请求,执行映射网络协议的相应通信操作。因此,通信DTM已成为一个或多个协议的标准化的设备驱动程序。
● 只要通信适配器和现场设备之间的通信路径上存在不同网络协议间的转换,网关DTM就要在通信DTM和设备DTM之间完成这些任务。他们的任务包括网关硬件组件的配置 -- 甚至可以在通信的情况下 -- 执行由指定设备DTM到其他协议转换的通信服务请求。
网关DTM打开了现场设备的下行和上行通信路径,包括不同协议之间的转换,诸如基于以太网的系统与PROFIBUS或者IO-Link的连接。因此,他们是跨越系统边界建立的垂直通信基础。
3.3按照DTM 用户界面风格指南,设计统一的外观与感觉
DTM的图形用户界面是FDT用户每天要使用的工具,如果所有制造商和设备类型都具有容易理解和结构统一的属性,将为高效工作做出了巨大贡献。因此,FDT组织开发了一个DTM风格指南,为用户界面的结构(外观与感觉)勾画了规则。这些规则也详列一份检查表,可以作为DTM开发的指导方针。认证测试结果中会给出风格指南的遵从性。
FDT组织的目的是确保DTM的所有基本功能运行相同,具有统一外观,同时在任务和图形处理时没有局限。为了这个目标,风格指南规定,把用户界面划分成通用和任务相关区域,提供一个图标及其含义的库,并提供了至少八种语言的术语和标准信息词汇表。因此,用户遇到所有DTM中的组件都具有相同的外观和相同的含义。
DTM开发风格指南的补充要求是能够用键盘达到所有元素的能力,与微软视窗类型应用的行为一样。
用户界面的分割
DTM风格指南规定了一个可伸缩划定区域(图10)的DTM用户界面:
图10:遵从DTM风格指南结构的用户界面
● 识别区
这个区域帮助用户能够无误地识别现场设备。加上设备和公司标志,他包括,比如,关于设备名称、仪表号、版本等信息。DTM特定信息是可选项。
● 工具栏(可选)
这个栏提供多个按钮,能够对常用功能进行快速操作,诸如打印、拷贝、粘贴、诊断等。
● 导航区(可选)
这个区包括各种仪表功能,按照容易理解的树结构排放。在这个结构中,用户能够容易导航和到达他们需要的功能,诸如配置、诊断或者维护。
● 应用区
这个区用于显示DTM功能,制造商需要完成特定面向应用的任务。所有功能能够通过图形方式(包括3D)处理,能够显示复杂功能诸如测量值的曲线、表格、辅助功能等。
● 运行区(在FDT2 ,这个区由框架应用提供)
用按钮运行某个功能,分为面向应用和标准功能,诸如OK、Close、Back等。
● 状态栏(在FDT2,这个区由框架应用提供)
显示通用DTM状态,诸如在线访问、用户权限、参数变化等。
3.4 DTM应用
DTM可以在工厂的整个生命周期里使用。制造商特定设备的功能,诸如状态监视和状态信息、交互功能和图形对象、趋势曲线、回波曲线、时间曲线或者在线帮助可以集成到DTM中。使用DTM,设备制造商可以为用户提供不同类型的支持,从调试工具或者诊断选项到维护和维修手册。
工厂设计和项目工程
为了完成设计和项目工程任务,框架应用具有容易理解和结构清晰的设备目录。用户可以使用过滤功能适应设备目录的图形,为工厂所有设备提供的最佳图形可以帮助设计者更加容易地工作。比如,一个项目总图能够显示工厂的结构,从通信的角度显示PC和现场设备之间的关系(通信路径)。
工厂总图能够从工厂的技术方面或者单位方面考虑。另外,彩色符号能够用于指示工厂的当前状态,使维护和查错更加快捷。
调试
在每个项目(或大或小)的工程阶段,设备配置是一个关键任务。特定功能需要配置设备参数,甚至能够在没有连接设备(离线)的情况下进行。用配置的方法创建或者更改参数设置,然后保存在项目中。当项目调试期间连接一个现场设备时,设置参数能够下载到设备上。用这种方法,能够节省大量的调试时间。
另一方面,当连接现场设备和验证他的功能时,需要在线配置功能改变参数。
工厂运行和维护
为了使工厂能够很好地运行和维护,时间优化非常重要。FDT框架应用支持在单一工作步中同时编辑多个设备。选择了相关设备后,希望的功能(如读出设备的状态)就开始了,之后,所有选择的设备都自动执行。为了相同的目的,比如,让现场设备读写参数的冗长过程能够自动执行,用单一工作步完成多个设备或者工厂某个车间单元的所有设备。工厂操作员和维护人员经常也有相同的要求,要获得现场设备的实际状态信息。使用FDT框架应用,比如,能够周期的或者一次性轮询预先定义现场设备的状态信息。做这项工作时,过滤功能增强了理解、显示和评估的简单性。
用户有时候仅要观察某个现场设备输出或者某个状态值,而不是一个完整记录。下面是过程行业的生产需求,特别考虑了德国用户协会(NAMUR)推荐的107诊断分类作为一种选择,包括相应符号的使用(图11)。
图11:德国用户协会的设备状态分类(NE107)
这允许设备特定事件,诸如需要维护或者失效,用NE107的符号以容易理解的形式对用户显示。
框架应用中的错误监视能帮助用户确保正常运行。在框架应用启动后或者错误列表最后一次确认后,一旦DTM在执行功能时识别到一个错误,错误信息输出并且进入一张包含所有错误信息的列表。最后,调试监视器进行服务分析,对错误状态文档化,把结果分成四个信息类,带有源详述和时间戳。
FDT2定义下面信息类型:
● 关键;
● 错误;
● 警告;
● 信息;
● 详述。
这种信息能够由DTM在任何情况下发送,使DTM开发人员能够快速分析错误和有效进行调试。