现场总线技术开始更新换代

来源：Yokogawa Fieldbus system users have been frustrated for many years by the difficulty of working with these systems. As devices have become more complex, operators, engineers, and technicians have struggled to get all of the value from the devices. One obvious way to help relieve much of the frustration is to introduce expert applications written by the device vendor that can be integrated with the fieldbus system.The expert applications we are talking about are user interfaces that appear within the context of a control system’s engineering or maintenance environment. Instead of clicking on a device in the system’s hardware tree and being presented with a list of the device’s parameters, a rich application, designed by those who understand that instrument type best, becomes visible. If you want to understand if a valve is properly sized, look at a graph of its range of setpoints over the past month. If you want to calibrate a pressure transmitter, the application walks you through the process, does all the maths, stores all of the data, and indicates the results and their quality. 　　现场总线系统用户在使用这些系统时受困已久。当设备变得越发复杂，操作人员、工程师和技术人员不得不费劲心思以使这些设备物尽其用。减少这种困扰的一个明显有效的方法是使用由设备提供商所写的专家应用，而这些设备可以被集成到现场总线系统中。 　　我们所谈及的专家应用是指在控制系统的设计或者维护环境的范围内出现的用户接口。与以往点击系统硬件树系统中的设备并出现一张该设备的参数表的做法不同，由那些对该仪表非常了解的专家所设计的内容丰富的高级应用已经出现。如果你想知道某个阀的规格是否适当，你可以看看表明在过去一个月内该阀的设置点的范围的表格。如果你想校准一个压力变送器，该高级应用将引导你完成整个过程，计算所有的数学公式，存储所有的数据并对结果与结果的质量作出提示。 　　将这些高级应用与系统集成非常重要，因为这使从控制室对系统进行诊断成为可能。连接手持设备不需要中断网络。设备不需要中断服务或启动一个单独的应用程序。由于控制系统和配置工具接口迥异或者根本不存在，因此引入这些高级应用非常缓慢。现场总线行业通过引入两种新式互补技术—FDT与增强的EDDL对这种情况作出响应。 EDDL 　　电子设备描述语言（EDDL, The Electronic Device Description Language）是在现场总线出现之初，出于如其名字所蕴涵的目的—用于描述设备而被创造出来。与现场总线设备相互作用的系统在通信开始之前需要知道两者对话的规则。在某种设备类型里有什么功能模块呢？哪些参数是可调的呢？那些参数的数据类型是什么呢？那些参数的默认值和所允许的范围各是多少呢？系统通过这些信息对设备进行了解，即使设备并不在系统中。 DD(设备描述)没有解决的系统问题 　　现场总线技术，从通信规范到各种设备描述语言，都是从设备的角度看待问题而创造出来的。也就是说，这些技术给予我们创建包含了众多参数的设备的手段，但是它们并不对系统或者系统使用者理解www.fdt-group.org是如何阐释、组合、分类并与这些参数打交道有实质的帮助。通过使用DD文件，系统可以列出多张参数表格。至于如何使用这些参数，则是用户该考虑的问题。 　　DD文件无法与设备进行通信。在DD文件和与某个设备进行实际的通信之间必须有软件通信时所需的若干分层。 DD文件并不完全一样 　　不同的使用了EDDL语言的现场总线技术使用该语言的方式不尽相同。这种情况延续至今天的新的DD增强型技术（我们将在后面讲述该技术）。DD文件使用单一的语言撰写，但是这些文件随后会被“标志化”为一个二进制格式。标志化格式对于各种现场总线技术而言是不同的（例如FF技术的DD文件格式不同于HART技术的DD文件格式）而解读这些文件的技术参数是保密的。系统供应商需要购买每个现场总线机构的软件对这些DD文件进行解读。这些软件包以前是独立设计的，这使得系统供应商不得不创建并维护多种产品以支持多种现场总线的DD文件格式。 DD文件限制了与设备相互作用的范围。以使用FF技术的DD文件为例，虽然可能有多个功能块互相联系，但是每次只能使用一个功能块。 增强型EDDL 增强型EDDL源自不同的现场总线机构对上述第一个问题的反应－－一张简单的参数表对于现场总线设备而言并不是一个足够好的接口。当这些“增强特性”添加到原始EDDL语言时，这些特性逐渐形成了一套完全不同的指标集并需要分别讨论。 增强型EDDL是一种设计用于支持设备的视窗式接口的基础编程语言。除了列出参数之外，用增强型DD语言编写的程序支持创建用于分隔接口各部分的制表符，创建二维图表和数据图，能够进行基本的数学计算，存储文件，显示图片。 　　增强型EDDL是一种“类C”的语言，如同原始的EDDL一样，该语言能以一种由每种现场总线机构所设计的独有的格式表示并传播。 　　该文件中的代码可由从现场总线机构所得到的软件按照运行--时间进行解读（不同种类的现场总线对应不同的软件）。 　　使用了EDDL的系统的设计者负责编写用于解读该文件的大部分代码。打比方说，增强型DD文件的内容是要在屏幕的某个相对位置穿件一个图形。在操作系统和系统供应商所选择的编程语言平台上撰写的系统软件必须基于www.fdt-group.org机构所选用的编程语言的画图能力创建该图形框架。他们还负责编写物理网络接口的软件驱动与EDDL和所需打包软件所运行的系统设置环境。 　　EDDL语言的改进工作仍在继续，其中改进点为基本设备描述特性和额外的增强特性。 增强型EDDL的局限 　　如前所述，增强型DD语言非常简单。设备供应商所面对的是开发越发复杂的设备和软件以支持这些设备。供应商们所需作出的决定是选用哪种语言以构建他们的支持软件。由于所有的现代化设计工具都是基于“视窗”操作系统的，因此备选语言清单甚长。支持软件可由C, C++, C#, Visual Basic, Visio, MatLab, EDDL,或者其它许多编程语言中的一种编写。 　　与所有的工程决策一样，工具集必须基于产品指标选定。若应用场合简单且能用EDDL实现，这种选择是合理的且有其好处，包括一定程度的平台独立性。 　　若还要求更多高级的特性，例如与数据库的交互能力，高级的或者是多维图形，输出到Excel作业图纸，或者高级的数学计算，则必须选择支持这些特性的语言。其它指标，例如需要同时用于多个功能模块或者多个设备的接口或者提供一个嵌入式帮助系统，也会影响决定。 FDT如果不考虑用于编写支持某个现场总线设备的软件的语言，则该软件必须与控制系统或者配置工具进行对接。对接的通常方法是使用能够为系统（或者工具）和实际的现场总线设备之间的物理通讯通道提供接口的软件驱动。第二种组件是平台的接口。该接口允许诸如系统设备的树状结构和对平台数据存储的读取能力。 假设所有的控制系统供应商都需要支持现场总线设备应用软件，必须为市场上的每个系统购置这两类组件。如果这些接口由每个系统供应商设计，则结果将会是若干种注册了专利的接口。 　　如此一来，设备供应商就不得不面对为所有含有独一无二的软件版本的不同系统提供支持的窘况。如果某个设备供应商碰巧还是一个有竞争力的系统供应商，则其接口描述将不太可能被共享。 　　这样的后果将是，设备供应商将不再编写应用软件（或者编写远少于市场所需的独立版本的应用软件），而某些系统的用户无法受益于由某些设备供应商提供的应用软件。 　　FDT技术开发的目的在于帮助自动化用户避免这种厄运。FDT定义了设备应用软件与控制系统平台和物理现场总线设备之间的接口。FDT允许设备供应商创建拥有系统的一个共同接口的应用软件。任何一种支持这类接口的系统都能集成这些应用软件。而在任何一个系统里，不管是外观还是感觉，应用软件也有几乎完全一样的行为。 　　FDT对系统几乎没有影响，且对设备或者它们的DD文件没有影响。正如上面所讨论的，每个系统都需要有这些类型的接口。FDT仅仅是以一种开放式的、标准化的方式定义了这些接口。DD文件还需要被用于将设备描述给系统以便进行系统设置，而设备本身并不改变。 　　与FDT指标（他们称之为“DTM”）相符的设备应用软件可用多种语言编写。支持增强型EDDL文件的DTM也被编写出来以至于增强型EDDL应用软件能与系统集成在一起，而这与用其它语言编写的DTM被集成到系统的方式是一致的。 FDT的局限 　　FDT是一种基于微软视窗的技术。正因如此，它也受限于我们所熟知的不可避免的升级与操作系统版本更换。由于所有的软件工具都在操作系统里，FDT平台和设备应用软件有时需要升级。 　　FDT仅仅定义了系统组件之间的接口。尽管如此，FDT组件无法替代DD文件，DD文件依然是所有现场总线系统的可以集成的一部分。“讨论增强型”EDDL是为所有的现场总线系统所支持的DD技术的一个扩展版本。它是可用于创建移动式应用软件的编程语言，而这些应用软件可由任何一个支持该技术的系统所执行。 　　FDT是一种接口规范，它允许系统和设计工具供应商实施一个共同的组件接口。使用FDT接口的设备应用软件可以很容易的与支持FDT的任何系统集成。这些应用软件可由包括EDDL在内的多种编程语言编写。在市场上也有能够迅速解读EDDL文件的FDT应用程序，因此EDDL文件能随时添加到系统中。 　　FDT对微软视窗操作系统的依赖已是诸多争论的主题。毫无疑问的是，视窗系统的“移动目标”属性对拥有20年或者更久的寿命的系统的使用者提出了一个重大的挑战<