因為對于那些現(xiàn)場
總線設備的生產(chǎn)制造商而言,現(xiàn)場總線設備管理幾乎不可能集成到ES工程系統(tǒng)中,因此設備廠家專門設計自己的現(xiàn)場設備工具(DT)以適應他們設備的要求。隨之而來的是設備生產(chǎn)廠家也越來越多的承擔了用戶技術培訓的任務,經(jīng)常是一個現(xiàn)場設備裝有不同的現(xiàn)場總線,進而與不同的ES系統(tǒng)相連接。解決這一難題的方法是使用FDT現(xiàn)場設備驅(qū)動及設備管理工具。對于用戶來講,他們不認可獨立于現(xiàn)場總線系統(tǒng)的、局部連接的設備(例如:USB)。而解決現(xiàn)場總線設備工具DT與工程系統(tǒng)ES之間的連接、能夠完成通信任務的解決方案就是TCI訪問接口(Tool Calling Interface)。

TCI訪問接口
TCI-2006是一個由PNO(PROFIBUS用戶組織)指定的基于生產(chǎn)自動化要求的、專用的、簡單的通信訪問接口,可以完成全部的現(xiàn)場總線設備工具DT與ES工程系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信和訪問任務。TCI訪問接口的目的是:盡可能簡單方便的將用戶使用的由不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)制造的DT現(xiàn)場總線設備工具與ES工程系統(tǒng)連接起來。但是,它還不能真正像EDD和FDT那樣實現(xiàn)在ES工程系統(tǒng)中的集成。例如像SEW公司的Drives現(xiàn)場總線設備工具或者Wago公司的遠程IO安全管理模塊。
目前,TCI接口已經(jīng)適用于Profibus DP和Profinet IO兩種現(xiàn)場總線系統(tǒng);適用于其他現(xiàn)場總線系統(tǒng)的TCI接口目前還在研發(fā)之中。具有TCI訪問接口性能的ES工程系統(tǒng)是西門子的Simatic-Manager系統(tǒng)。根據(jù)所支持的ES工程系統(tǒng)和DT現(xiàn)場總線設備工具一致性的不同等級,可以將信息傳送給設備工具(C2級)或者通過包含控制系統(tǒng)在內(nèi)的設備拓撲網(wǎng)絡實現(xiàn)通信(C3級)。
與FDT不同,TCI訪問接口是一種外部的通信工具,不是FDT式的、集成在ES工程系統(tǒng)中的一個組成部分。它只允許ES工程系統(tǒng)向現(xiàn)場總線設備工具單向發(fā)送數(shù)據(jù)和指令。對于超越這一功能的技術,PNO組織結(jié)合EDD和FDT已經(jīng)有兩種具有實際應用意義的解決方案。因此使TCI訪問接口達到EDD和FDT的水平就變得不那么有意義了。
一個非常誘人的使用方案是:利用TCI訪問接口將FDT與ES工程系統(tǒng)連接起來。這樣,沒有集成FDT應用技術的ES工程系統(tǒng)也可以使用那些DTM設備驅(qū)動。M&M軟件技術公司研發(fā)生產(chǎn)的fdtContainer軟件即是帶有TCI訪問接口的FDT現(xiàn)場設備工具。DTM設備驅(qū)動同樣也有與DT連接的可能性。
另外,用戶也可以利用這一接口實現(xiàn)與現(xiàn)場總線下一級子系統(tǒng)的規(guī)劃設計以及運行,并通過工程系統(tǒng)實現(xiàn)通信(C3級)。一般情況下,ES工程系統(tǒng)并不能識別子系統(tǒng)及其設備。例如,不能識別出通過Profibus或者Profinet網(wǎng)關與控制系統(tǒng)連接的ASI、Hart或者IO-Link設備。

EDD和FDT
利用EDD電子設備描述語言可以利用EDD解釋程序方便簡單的將現(xiàn)場總線設備集成到ES工程系統(tǒng)中,ES工程系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家們通過EDD語言解釋器確定功能范圍,使現(xiàn)場總線設備的生產(chǎn)廠家們能夠通過EDD電子設備描述語言使用這些功能。EDD語言解釋器也可以預先確定現(xiàn)場總線協(xié)議。若二級現(xiàn)場總線(例如:IO-Link,Hart,ASI等現(xiàn)場總線系統(tǒng))的協(xié)議沒有在EDD語言解釋器中,則無法實現(xiàn)現(xiàn)場總線的二級設計和布局。與此相反,帶有EDD語言解釋器時,現(xiàn)場總線設備的生產(chǎn)制造廠家可以在TCI和FDT中補充完成二級子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信和交換協(xié)議。
FDT為現(xiàn)場總線設備的使用者提供了在ES工程系統(tǒng)中集成設備驅(qū)動的可能性?,F(xiàn)場總線設備生產(chǎn)廠家們高度評價FDT獨立于所使用的現(xiàn)場總線系統(tǒng)的特性。對于不同的現(xiàn)場總線系統(tǒng),只需在附件中進行一些設置,而FDT的基本技術保持不變。因此,F(xiàn)DT是適用于現(xiàn)場總線設備與遠程I/O設備的理想工具。而現(xiàn)場總線設備與遠程I/O同樣獨立于現(xiàn)場總線,它們只要簡單的更換總線適配器即可。
當在ES工程系統(tǒng)中集成FDT之后,就具有設備驅(qū)動程序和ES工程系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)交換的可能性。它給現(xiàn)場總線設備用戶帶來的附加收益是:例如,PLC的控制程序可以訪問現(xiàn)場設備的變量和存儲器地址,而這些是由DTM提供的。這樣做的目的在于:避免重復的編制、設計功能相同的控制程序。而FDT技術的使用情況如何,很大程度上取決于ES工程系統(tǒng)供應商提供的FDT框架應用如何鑲嵌到ES中去。若ES系統(tǒng)供應商提供的系統(tǒng)中沒有集成FDT框架應用,則現(xiàn)場總線設備的用戶可通過獨立的FDT框架應用系統(tǒng)來使用DTM設備驅(qū)動(獨立運行方式)。也可使用單機結(jié)構(gòu)方案,在ES工程系統(tǒng)整體不支持現(xiàn)場總線通信協(xié)議或者網(wǎng)絡通信協(xié)議時實現(xiàn)現(xiàn)場總線設備的參數(shù)賦值。Wago公司為750系列的
I/O系統(tǒng),符合IP 67防護要求的Speedway以及模擬量隔離模塊和溫度轉(zhuǎn)換模塊Jumpflex系列提供了DTM設備驅(qū)動程序。

現(xiàn)場總線設備的集成
Klaus Bender教授(參見第67頁介紹)認為:FDI這一技術的創(chuàng)新在于:實現(xiàn)了EDD和FDT標準的相互結(jié)合。另外,還能與EDD和FDT向下兼容。這兩項技術都屬于PNO組織,二者成功的應用于各種工況。PNO按照下列方法對這些技術的應用劃定了界限:在保證最佳性能的情況下,EDD適用于簡單的設備,F(xiàn)DT適用于復雜性較高的現(xiàn)場總線設備。事實上,有些ES工程系統(tǒng)的供應商生產(chǎn)的產(chǎn)品只支持這兩項中的一項,而這對不支持ES所選的那項的現(xiàn)場總線設備的使用有著極大的限制。而FDI與EDD和FDT的結(jié)合則能很好的解決了這一問題。
使用FDT技術的關鍵難點在于接口的高復雜性和對操作系統(tǒng)及其版本高低(Microsoft-COM技術)的依賴性。在FDI中,通過Java對Microsoft-COM進行了替換;同時在FDI中,F(xiàn)DT通信方案也因使用了OPC UA而獨立于操作系統(tǒng)。
一個帶有FDI接口的ES工程系統(tǒng)可以用于兩種使用狀況:復雜性較低的現(xiàn)場總線設備可以使用EDD,復雜性較高的設備在設備驅(qū)動的幫助下也納入ES工程系統(tǒng)的控制之下?,F(xiàn)在,ES工程系統(tǒng)的供應商們就已經(jīng)可以解決針對EDD和FDT的向下兼容性問題,無需等到2008年底FDI專項技術規(guī)范的出臺。
WEB服務器
實現(xiàn)現(xiàn)場總線設備管理的捷徑是利用集成在設備中的WEB服務器。其優(yōu)點在于:設備中集成了管理工具,無需額外的軟件進行控制。另外,它還獨立于所使用的瀏覽器和操作系統(tǒng)。唯一的限制是:以太網(wǎng)現(xiàn)場總線系統(tǒng)無法使用。另外,該設備還必須在線以便對其進行設置;無法進行離線的參數(shù)設置。可以利用調(diào)用和數(shù)據(jù)保存等方法對設置的參數(shù)進行備份和恢復。Wago公司以太網(wǎng)現(xiàn)場總線已經(jīng)具有WEB服務功能,可以完成簡單的參數(shù)賦值和故障診斷等任務。Wago公司研發(fā)生產(chǎn)的這類可編程控制器設備,例如Wago 750-841,還具有可視化的參數(shù)顯示和設置功能。

總結(jié)
在現(xiàn)場總線設備廣大用戶的一致要求下,工程系統(tǒng)的供應商們開啟了集成現(xiàn)場總線設備管理的大門。TCI就是在ES系統(tǒng)中集成設備管理功能方面邁出的一步。無論如何,至少可以說是在ES工程系統(tǒng)中集成DT現(xiàn)場設備工具的第一步。有趣的是:這一集成使得DTM也能在沒有FDT功能的ES工程系統(tǒng)中得到應用;使下一級的ASI、Hart或者IO-Link在線設備也能與ES工程系統(tǒng)保持聯(lián)系。在結(jié)合EDD和FDT之后,F(xiàn)DI顯現(xiàn)出光明的未來。對于FDT/DTM技術、EDD技術的投資及研發(fā),都能與FDI技術繼續(xù)共同發(fā)展。
跟以前一樣,在ES工程控制系統(tǒng)中集成現(xiàn)場總線管理的工作一直沒有停頓下來。這一要求在用戶和生產(chǎn)廠家的推動下有了長足的發(fā)展和進步。在生產(chǎn)自動化領域中,也建立了過程自動化控制系統(tǒng)的現(xiàn)場總線設備管理標準及電子設備描述語言標準。在ES系統(tǒng)集成方面,這些技術標準受到了TCI訪問接口的支持和幫助。因此,現(xiàn)有的復雜設備工具能夠與ES系統(tǒng)相連接?,F(xiàn)在,用戶向著將兩個標準結(jié)合在一起的方向進行著不懈的努力。
FDI現(xiàn)場總線設備集成方案
慕尼黑工業(yè)技術大學ITM教研室的Klaus Bender教授創(chuàng)造發(fā)明了FDI現(xiàn)場總線設備集成方案。在FDI方案中,它將FDT與EDD結(jié)合在一起,并能與二者成功向下兼容。在2007年度漢諾威展覽會中,可以看到具有這一功能的樣機。這一技術的有關標準將在2008年年底于EDDL工作組、FDT工作組以及現(xiàn)場總線組織-現(xiàn)場總線基金會、Hart通信基金會、OPC基金會以及PNO組織的共同努力下出臺。 (e