實現互聯互通的研究與應用

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實現互聯互通的研究與應用基於EDDL、FDT技術實現互聯互通的研究與應用，結合電子設備描述語言（ E D D L ， E l e c t r o n i c D e v i c e Description Language）和現場設備工具（FDT，Field Device Tool）的特點，設計了基於EDDL、FDT相結合的設備管理系統以實現互聯互通。分別闡述了EDDL、FDT及EDDL和FDT相兼容的三種技術在設備管理系統中的技術集成。針對不同的現場設備實現了三種框架下現場設備的數據集成和信息獲取，最終實現了在同一框架下採用DD、DTM及DD和DTM相結合的三種方式對現場設備進行遠程管理。

關鍵詞：EDDL；FDT；互聯；互通

目錄

1　引言

當前基於大型現場總線控制系統的自動化生產系統中，設備管理的重要性越來越高。控制系統中存在大量不同總線協議、不同類型的智能設備，例如溫度變送器、壓力變送器、閥門定位器、流量計、電動執行機構等，不同類型的設備功能差異大，都需要有專門的設備管理工具進行管理，從而對設備管理系統的智能化管理、開放性以及總線兼容性等方面要求越來越高。同時現場設備的智能化程度也在不斷提高，不斷改善原有簡單的設備管理方法，實現設備的預測性維護和狀態檢修等前瞻性高級功能，勢在必行。

因此，設備管理系統迫切需要運用EDDL、FDT等先進技術提高系統的兼容性，全面支持設備管理的高級功能，提高系統的總線兼容性，從而滿足工業現場的需求。

2　國內外互聯互通應用現狀

歐美各廠商為了實現DCS控制系統與智能設備的互聯互通，均採用了現場總線控制技術，應用最廣泛的現場總線通信協議為Profibus ，智能設備的全廠覆蓋率均超過了50%。但是即使與通過Profibus 協會認證的各種智能設備相連，也需進行大量的系統兼容性測試，並且系統若連接過多不同品牌的智能設備，快速、穩定、可靠的讀取智能設備的數據存在很大困難，難以實現互聯互通。所以，通常採用一體化的智能設備，以解決DCS控制系統對智能設備穩定連接，正常讀取設備的周期性以及非周期性數據。

國內為了實現D C S 控制系統與智能設備的互聯互通，也參考國外採用現場總線控制系統，採用Profibus ，智能設備全廠覆蓋率均超50%，並且應用了進口DCS系統，但是國內情況特殊，無法採用一體化的智能設備，設備品牌繁多，即使每種設備都具備Profibus協會的驗證證書以及與DCS控制系統的兼容性測試證書，在現場實際應用中仍然存在以下問題：· 智能設備的周期性數據的解析、提取及應用複雜困難，需人工根據各種設備的數據通信說明書，進行逐一解析和提取應用，過程複雜易出錯。·智能設備的非周期數據無法正常提取及應用，主要表現為DCS讀取智能設備的非周期數據時間過長或是設備的非周期數據文件與DCS不兼容。· 若多種不同品牌的國內外冗餘通信口智能設備在同一通信主站下連接時，DCS配置複雜，調試難度大，難以保證數據傳輸的穩定性和可靠性，僅能通過設計的方式，同一網段儘量連接相同品牌的方法進行解決。

3　EDDL和FDT/DTM技術的系統集成研究

EDDL（電子設備描述語言）是2003年由HART基金會、現場總線基金會、PROFIBUS國際組織和OPC基金會共同提出的一種統一的設備描述語言[1]。FDT技術，實際是一種軟件接口規範，其研究目的是為了找到一種解決方案，使得人們能集成不同類型、不同總線協議的現場智能設備到統一的工程環境中，並使用一致的操作流程和訪問接口來實現對這些智能設備的統一管理。

本文針對多種智能設備數據描述語言的研究，創新提出了一種現場總線設備管理及診斷方法。在同一個框架模型下，把兩種技術標準（EDDL和FDT/DTM）集成、兼容在一起，提供一種統一的調用、操作、顯示的方法，實現對現場總線儀表的遠程管理，解決了由於多種不同品牌智能設備的非周期性數據尋址格式不一致、設備數據描述語言不同，DCS控制系統無法兼容的核心技術問題。

（1）EDDL技術集成

EDDL框架可解析設備的DD文件，實現所述主機系統與現場設備交互的各項操作功能接口。採用COM技術為每種類型的設備設置對應的驅動，所述驅動按照預設的接口支持所述各項操作功能，所述接口為所述主機系統內部自定義接口；將DD解析器設置於所述設備驅動中，對預設定義的儀表參數進行解析；根據所述DD文件中定義的內容將所述儀表參數及通信方式展現出來。其中，所述各項操作功能包括：設備上線、設備離線、上載參數、下載參數、數據保存、打開參數界面和報警及診斷功能等。優選的，所述設備驅動為符合HART、Profibus 兩種現場總線協議的智能儀表設備驅動。

（2）FDT技術集成

在主機系統中構建與所述EDDL框架層級結構相符的FDT技術下的設備層級結構，即FDT框架，如圖3所示。

按照現場實際的物理鏈路結構對設備驅動進行分級，可分為通信卡、網關、模塊、通道和設備，如圖4、圖5、圖6所示。

（3）EDDL和FDT兼容的技術集成

在所述EDDL框架和所述FDT框架之間設置儀表驅動殼，通過所述儀表驅動殼將EDDL驅動網絡和FDT驅動網絡建立連接橋樑；所述儀表驅動殼與所述EDDL框架中的設備驅動進行交互，與所述FDT框架下的網關或通信設備進行交互，如圖7所示。所述設備驅動為符合HART、Profibus兩種現場總線協議的智能儀表設備驅動。

通過所述儀表驅動殼將EDDL驅動網絡和FDT驅動網絡建立連接橋樑；所述儀表驅動殼與所述EDDL框架中的設備驅動進行交互，與所述FDT框架下的網關或通信設備進行交互。該方法在同一個框架模型下，將兩個技術標準EDDL和FDT/DTM集成、兼容在一起，提供一種統一的調用、操作和顯示的方法，實現對現場總線儀表的遠程管理，並使符合EDDL技術和FDT技術規範的設備在同一主機系統中相互兼容進行界面切換。

4　基於EDDL和FDT/DTM技術實現互聯、互通的實際應用

設備管理系統的智能設備信息框架可正常快速地讀取智能設備的非周期數據，並且不影響周期性數據的正常傳輸，兼容EDDL框架、FDT\DTM框架，真正實現了快速方便地讀取多種不同品牌智能設備的非周期性，並進行一定應用。

（1）基於EDDL框架的設備信息讀寫

基於EDDL框架可以解析、展示儀表DD文件所定義的所有參數、功能和方法，如生產廠商、設備型號、量程上下限、系列號、儀表位號、儀表規格、設備維護信息、設備狀態信息等；可以將所有參數以列表方式進行顯示。集成了所有HART基金會註冊的DD/EDD文件。從而在設備管理系統中提供了統一的用戶管理界面，使用戶可以以同樣的方式對各儀表進行操作。如圖8所示。

（2）基於FDT/DTM框架的設備信息讀寫

基於FDT/DTM框架可以有效解析各個儀表DTM所包含的所有參數、功能和圖形化分析界面，如設備廠商信息、修改設備參數（單位、量程、力矩、行程時間、操作模式等）、設備狀態報警信息、零點校驗、出廠設置恢復、遠程自整定等。在設備管理系統中按照DTM風格規範進行了統一顯示，從而為用戶提供了豐富的圖形化界面，使儀表各部門參數及功能讀寫更加直觀方便[3]。如圖9所示。

（3）基於EDDL和FDT兼容的設備信息讀寫

基於EDDL和FDT兼容技術，在設備管理系統中，實現了同一個既符合EDDL技術規範又符合FDT技術規範的儀表設備可以通過DD和DTM兩種方式進行參數管理、遠程操作，並且在同一設備管理系統中相互兼容，可進行界面切換。