实现互联互通的研究与应用

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实现互联互通的研究与应用基于EDDL、FDT技术实现互联互通的研究与应用，结合电子设备描述语言（ E D D L ， E l e c t r o n i c D e v i c e Description Language）和现场设备工具（FDT，Field Device Tool）的特点，设计了基于EDDL、FDT相结合的设备管理系统以实现互联互通。分别阐述了EDDL、FDT及EDDL和FDT相兼容的三种技术在设备管理系统中的技术集成。针对不同的现场设备实现了三种框架下现场设备的数据集成和信息获取，最终实现了在同一框架下采用DD、DTM及DD和DTM相结合的三种方式对现场设备进行远程管理。

关键词：EDDL；FDT；互联；互通

目录

1　引言

当前基于大型现场总线控制系统的自动化生产系统中，设备管理的重要性越来越高。控制系统中存在大量不同总线协议、不同类型的智能设备，例如温度变送器、压力变送器、阀门定位器、流量计、电动执行机构等，不同类型的设备功能差异大，都需要有专门的设备管理工具进行管理，从而对设备管理系统的智能化管理、开放性以及总线兼容性等方面要求越来越高。同时现场设备的智能化程度也在不断提高，不断改善原有简单的设备管理方法，实现设备的预测性维护和状态检修等前瞻性高级功能，势在必行。

因此，设备管理系统迫切需要运用EDDL、FDT等先进技术提高系统的兼容性，全面支持设备管理的高级功能，提高系统的总线兼容性，从而满足工业现场的需求。

2　国内外互联互通应用现状

欧美各厂商为了实现DCS控制系统与智能设备的互联互通，均采用了现场总线控制技术，应用最广泛的现场总线通信协议为Profibus ，智能设备的全厂覆盖率均超过了50%。但是即使与通过Profibus 协会认证的各种智能设备相连，也需进行大量的系统兼容性测试，并且系统若连接过多不同品牌的智能设备，快速、稳定、可靠的读取智能设备的数据存在很大困难，难以实现互联互通。所以，通常采用一体化的智能设备，以解决DCS控制系统对智能设备稳定连接，正常读取设备的周期性以及非周期性数据。

国内为了实现D C S 控制系统与智能设备的互联互通，也参考国外采用现场总线控制系统，采用Profibus ，智能设备全厂覆盖率均超50%，并且应用了进口DCS系统，但是国内情况特殊，无法采用一体化的智能设备，设备品牌繁多，即使每种设备都具备Profibus协会的验证证书以及与DCS控制系统的兼容性测试证书，在现场实际应用中仍然存在以下问题：· 智能设备的周期性数据的解析、提取及应用复杂困难，需人工根据各种设备的数据通信说明书，进行逐一解析和提取应用，过程复杂易出错。·智能设备的非周期数据无法正常提取及应用，主要表现为DCS读取智能设备的非周期数据时间过长或是设备的非周期数据文件与DCS不兼容。· 若多种不同品牌的国内外冗余通信口智能设备在同一通信主站下连接时，DCS配置复杂，调试难度大，难以保证数据传输的稳定性和可靠性，仅能通过设计的方式，同一网段尽量连接相同品牌的方法进行解决。

3　EDDL和FDT/DTM技术的系统集成研究

EDDL（电子设备描述语言）是2003年由HART基金会、现场总线基金会、PROFIBUS国际组织和OPC基金会共同提出的一种统一的设备描述语言[1]。FDT技术，实际是一种软件接口规范，其研究目的是为了找到一种解决方案，使得人们能集成不同类型、不同总线协议的现场智能设备到统一的工程环境中，并使用一致的操作流程和访问接口来实现对这些智能设备的统一管理。

本文针对多种智能设备数据描述语言的研究，创新提出了一种现场总线设备管理及诊断方法。在同一个框架模型下，把两种技术标准（EDDL和FDT/DTM）集成、兼容在一起，提供一种统一的调用、操作、显示的方法，实现对现场总线仪表的远程管理，解决了由于多种不同品牌智能设备的非周期性数据寻址格式不一致、设备数据描述语言不同，DCS控制系统无法兼容的核心技术问题。

（1）EDDL技术集成

EDDL框架可解析设备的DD文件，实现所述主机系统与现场设备交互的各项操作功能接口。采用COM技术为每种类型的设备设置对应的驱动，所述驱动按照预设的接口支持所述各项操作功能，所述接口为所述主机系统内部自定义接口；将DD解析器设置于所述设备驱动中，对预设定义的仪表参数进行解析；根据所述DD文件中定义的内容将所述仪表参数及通信方式展现出来。其中，所述各项操作功能包括：设备上线、设备离线、上载参数、下载参数、数据保存、打开参数界面和报警及诊断功能等。优选的，所述设备驱动为符合HART、Profibus 两种现场总线协议的智能仪表设备驱动。

（2）FDT技术集成

在主机系统中构建与所述EDDL框架层级结构相符的FDT技术下的设备层级结构，即FDT框架，如图3所示。

按照现场实际的物理链路结构对设备驱动进行分级，可分为通信卡、网关、模块、通道和设备，如图4、图5、图6所示。

（3）EDDL和FDT兼容的技术集成

在所述EDDL框架和所述FDT框架之间设置仪表驱动壳，通过所述仪表驱动壳将EDDL驱动网络和FDT驱动网络建立连接桥梁；所述仪表驱动壳与所述EDDL框架中的设备驱动进行交互，与所述FDT框架下的网关或通信设备进行交互，如图7所示。所述设备驱动为符合HART、Profibus两种现场总线协议的智能仪表设备驱动。

通过所述仪表驱动壳将EDDL驱动网络和FDT驱动网络建立连接桥梁；所述仪表驱动壳与所述EDDL框架中的设备驱动进行交互，与所述FDT框架下的网关或通信设备进行交互。该方法在同一个框架模型下，将两个技术标准EDDL和FDT/DTM集成、兼容在一起，提供一种统一的调用、操作和显示的方法，实现对现场总线仪表的远程管理，并使符合EDDL技术和FDT技术规范的设备在同一主机系统中相互兼容进行界面切换。

4　基于EDDL和FDT/DTM技术实现互联、互通的实际应用

设备管理系统的智能设备信息框架可正常快速地读取智能设备的非周期数据，并且不影响周期性数据的正常传输，兼容EDDL框架、FDT\DTM框架，真正实现了快速方便地读取多种不同品牌智能设备的非周期性，并进行一定应用。

（1）基于EDDL框架的设备信息读写

基于EDDL框架可以解析、展示仪表DD文件所定义的所有参数、功能和方法，如生产厂商、设备型号、量程上下限、系列号、仪表位号、仪表规格、设备维护信息、设备状态信息等；可以将所有参数以列表方式进行显示。集成了所有HART基金会注册的DD/EDD文件。从而在设备管理系统中提供了统一的用户管理界面，使用户可以以同样的方式对各仪表进行操作。如图8所示。

（2）基于FDT/DTM框架的设备信息读写

基于FDT/DTM框架可以有效解析各个仪表DTM所包含的所有参数、功能和图形化分析界面，如设备厂商信息、修改设备参数（单位、量程、力矩、行程时间、操作模式等）、设备状态报警信息、零点校验、出厂设置恢复、远程自整定等。在设备管理系统中按照DTM风格规范进行了统一显示，从而为用户提供了丰富的图形化界面，使仪表各部门参数及功能读写更加直观方便[3]。如图9所示。

（3）基于EDDL和FDT兼容的设备信息读写

基于EDDL和FDT兼容技术，在设备管理系统中，实现了同一个既符合EDDL技术规范又符合FDT技术规范的仪表设备可以通过DD和DTM两种方式进行参数管理、远程操作，并且在同一设备管理系统中相互兼容，可进行界面切换。