切实可行的集成 使流程设备便利稳定的FDT技术的应用及发展

作者:本网编辑 文章来源:《流程工业》(制药) 发布时间:2010-07-05

利用开放式的仪器和系统集成FDT/DTM(现场设备工具和设备类型管理器)标准,用户可以用一套计算机软件,对各个控制层面上的现场仪器和通信仪器进行控制,完成与仪器设备生产厂家无关的、与通信技术协议无关的各种操作。这一技术允许不同的拓扑网络和企业网络构成一个应用网络,同时还能为您提供其他的用途。

今天,越来越少的工程技术人员负责管理着越来越多的仪器设备,这是不可逆转的趋势。FDT现场设备工具技术将几百、几千甚至更多的现场仪器集成在一个系统环境中,并辅助用户进行集中管理和控制。为此,用户只需一个FDT总控制器即可。有了这一总控制器,用户不是作为系统控制,就是作为单机控制,在一套合适的仪器驱动系统的控制下实现对现场仪器的中央集中控制管理。这里所说的合适的现场仪器驱动系统指的是所谓的DTM现场仪器设备类型管理器。

DTM使复杂的事情简单化

在软件工具包的研发过程中有大量的工具和软件模块可供选用。在Code Wrights公司的DTM开发组就把所希望的驱动利用同一编辑器按照相同的显示界面编辑在一起。在这一软件工具包的编辑过程中,不涉及到现场总线系统的类别,无论是HART现场总线系统、Foundation Fieldbus还是Profibus-EDD现场总线系统使用的仪器设备,都编辑在同一软件工具包中。特殊的功能或者特殊的用户接口,则由Softwareschmiede公司按照用户的特殊模式进行转换。

除了已有的外部仪器描述以外,DTM设备类型管理器还允许手动设置。尤其是对通信功能、网关和例如远程输入/输出这类现代化的仪器设备等,DTM还允许在标准部件的基础上更加有效地进行设置和识别。这一平台也能快速、简单和畅通无阻的与现有的软件工具兼容,这也是对投资者的一种极好保护。

填补空白

如果缺少了现场仪器设备的驱动程序,还有许多弥补这些漏洞的办法:例如在一套Profilbus-PA总线设备中,用户可以访问所谓的“Profil-DTM”,即访问Profil总线系统的设备类型管理器。在那里有Endress+Hauser公司研发生产的FDT现场设备工具FieldCare可以使用。它能够为现场仪器设备进行压力、填充量、流量、温度、分析、数字输入和输出、激发器等所有的现场总线操作参数的设置,包括可选参数的设置。所需的外围设备,例如Hart总线系统流程设备所需的外围软件就是“常规”DTM设备类型管理器。它虽然支持标准指令,但是不可能完成Hart现场总线仪器所有的参数赋值,尤其是对于需要生产厂家制定的、在常规DTM中没有的专用指令才能赋值、控制的特殊辅助功能。就是这样的问题现在也迎刃而解了:CodeWrights公司在征得Endress+Hauser公司的同意之后,研发生产了一种专门用于Hart现场总线仪器设备的iDTM(DTM解释器)。Hart现场总线仪器设备生成的文字、指令说明能够直接进行编译,在操作友好的图形界面中为用户提供了所有仪器设备操作功能。iDTM设备类型管理解释器的基础是Hart通信协议的标准解释器(智能设备组态器)SDC625。这样,各个生产厂家生产的现场总线仪器设备,即使是出厂时没有配备DTM的仪器设备,也可以在各种FDT现场设备工具系统中使用。Foundation Fieldbus和Profilbus总线系统的仪器设备也与Hart系统一样,可以集成在一套现场总线工具系统中使用、调节和控制管理。

由于提供了统一的接口,可用于各种智能化的现场总线仪器设备,FDT现场总线工具系统的一个最大优点是高技术降低了复杂性,例如在设备管理、控制和调节系统中的统一接口。这样一来,使用的仪器设备都可以利用开发的通信接口简单、方便、快捷的集成到一套统一的系统中进行使用。这一功能甚至可用于非常复杂的现场总线仪器设备,例如雷达填充状况信号发射器,智能化的定位器等等。现场总线仪器设备与系统之间的数据交换采用的是无线传送技术,并且与仪器设备的类型、生产厂家和通信技术协议无关。用户在选用这一产品之后可以充分的享受到自由使用的乐趣。

物超所值的辅助功能

DTM现场总线设备类型管理系统的另一个重要优点是其具有可扩展性,即利用CodeWrights公司独特的图形模块扩展仪器设备功能的性能。除了易于操作之外,这种图形用户接口还提供了非常有帮助的辅助显示功能,例如反射回波曲线或者趋势模式显示功能;加料计算功能;体积计算功能;原材料容器改造和清洁帮助功能。在这些辅助功能的帮助下,用户可以迅速的找到问题的根源,从而可以快速的解决问题,缩短更换产品时的设备调整时间。

Peppel+Fuchs公司也为其物理量输出诊断工具研发了一套完全不同的DTM现场总线设备类型管理器。这种ADM主动式诊断模块简化了数字式通信的途径,使得现场总线的优势能够显示出来。此前没有任何软件工具能够做到这点。它能够在Profilbus-PA和Foundation Fieldbus系统中实现数字信号的跟踪,及时的反应出这些信号的变化,实现预防性的维护保养。ADM诊断系统对现场总线中的电压、电流、信号抖动、干扰信号以及信号的对称性进行检测,自动的确定其信号的最大值和最小值。根据检测到的数据,对现场总线的各个仪器设备分别确定不同的报警值,保证了这些仪器设备在一定的时期内可以安全可靠的工作。

在流程设备的安装调试阶段,计算机软件能保证您正确的安装现场总线系统,保证了现场总线最佳的安装。减少了人工手动重复检测的过程,节约时间加快流程设备的安装调试进度,降低了安装调试费用。在连续的在线监控过程中,这一模块向流程设备的操作人员通报流程设备的“健康状况”,并且还能够提前预告可能出现的故障。这一故障诊断模块的投资能够很快的收回来,在流程设备整个使用寿命周期内,减少一次意外事故引起的停产就足以收回投资成本。这一模块可作为标准配置或者作为辅助可选部件向Power Hub系统技术公司订购。它可以同时驱动指挥4个现场总线仪器设备,可以对赋值参数进行监控。

有效的合作

各种开放式技术的成功就在于,它是否能兼容不同生产厂家的产品。因此,质量保证措施是流程工业企业必不可少的。FDT工作中与官方的五个DTM测试中心一起合作,由它们按照不同的技术规范对现场总线的仪器设备管理系统进行测试,并发放合格证书。


 


FDT/DTM综合了所有的优点

实现了与现场总线类型无关的仪器设备集中控制和管理;

扩展了仪器设备的性能,可实现更多的功能、传递更多的信息;

通过标准的图形操作界面简化了现场总线仪器设备的控制操作;

最佳的选择仪器设备和维护保养工具;

通过对现有系统的升级更好地实现了投资保护;

高效的现场设备管理。


FDT的现状与发展

据FDT集团介绍:FDT现场设备管理工具系统在最终用户那里受到了广泛的好评,就像大量应用实例所表现出来的那样。除了有一个例外,几乎所有的大型现场总线仪器设备生产厂都给这一技术以极大的支持和帮助。为此,本刊记者对FDT集团的领导人Flavio Tolfo先生进行了采访。

?Tolfo先生,这一技术的当前情况如何?

Tofl:我们的目的是贯彻落实NAMUR有关DTM系统操作界面统一的要求。为此,FDT集团还专门建立了使用周期的有关策略。另外,我们还进行了大量不同的通用性测试。这些测试表明:以DTM系统为基础的现场总线仪器设备在不同的应用条件下、在标准的单机解决方案中都具有很好的运行性能。对于HART和Profibus系统的现场总线仪器设备,我们在去年就有很好的测试结果。FF系统的现场总线仪器设备测试是在非常有声望的壳牌公司阿姆斯特丹实验室中进行的。测试刚刚结束,FDT公司对测试的结果非常满意。

?已经有多少DTM系统投入使用?它们的认证情况如何?

Tofl:已经获得认证许可的有600多套,实际投入使用的近1?000套。因为在市场中,除了HART和Profilbus总线系统的仪器设备之外,还有相当一部分是用于FF现场总线系统的DTM。但是,我们对FF总线系统的仪器设备进行测试和认证是从2007年7月开始的,因此两个数字有所差异。

?在上一届国际过程自动化技术与设备展览会(INTERKAMA)上所有的现场总线组织共同宣布:将不同方案的EDDL(电子设备描述语言)和FDT统一起来,最终用户会因此得到什么好处?

Tofl:非常遗憾,用户总是在讨论什么是“正确”的。他们希望现场总线仪器设备集成有一个统一的解决方案,必须是可持续发展的,而且又是不断进步的。FDI(现场总线设备集成)项目应该能保证实现用户的这些愿望。利用一个统一的解决方案人们得到的是“合力”,将目前分别平行研发和维护保养的DD、EDD和FDT合成为一个整体,更加有意义地使用技术资源,扩展现场总线系统的功能和改进提高产品质量。这是一条正确的道路,但却是一条不平坦的道路。也许还要等很长一段时间才能首次将这种产品投放市场。

名词解释

DTMs(Device Type Manager):现场总线仪器设备的集成以及数字化通信系统集成的管理。

FDT Frames:计算机应用软件的图形操作界面。各种功能,例如用户管理,DTM/仪器设备管理,数据管理,使用帮助等等都包括之内。

EDDs(Electronic Device Descriptions):对电子仪器设备的描述说明。

DTMstudio:一种研发DTM系统的软件工具。基于对现场总线仪器设备的描述(DDs),可以快速的实现HART,PROFILBUS,FOUNDATION现场总线系统的设备类型管理。

Profil-DTMs:Profilbus-PA系统定义的不同现场总线仪器设备的等级(温度、压力、流量、充填量、远程I/O和接收器和分析仪)。Profil-DTMs允许在没有专用仪器设备类型管理工具的情况下使用Profil一致性认证的仪器设备。

iDTM:是一种设备类型管理解释器。可直接对仪器设备的描述进行解释。在DTM设备类型管理软件中直接显示现场总线系统对仪器设备功能的描述。

Graphical User Interface:图形用户操作界面。用户可以看到软件的操作使用界面,使用户可以使用和操作软件。

Remote I/O:远程输入/输出系统。是一个模块式的接口设备,能将现场总线的检测信号就地进行数字化处理,并通过串行总线系统发送给流程设备的主控系统。它也可以用于接收信号,可在主控系统的输入输出控制层中锁住至现场总线系统的耦合。总线设备耦合器从各个内部总线的输入输出模块中获取数据,经外部总线发送至流程设备的主控系统。它承担着Remote I/O系统更高层次的通信功能。其主要作用是保证不同现场总线系统的匹配,例如Modbus、Profibus ControlNet等等之间的数据通信。

Power-Hub系统:适用于Pepperl +Fuchs公司研发设计的Profibus和Foundation Fieldbus系统的FieldConnex Power-Hub系统是一个整体的现场总线系统平台。它由主板和标准的通信连接接口模块、现场总线供电装置以及大量的诊断模块组成。其大功率电缆方案和高模块化集成性能使其能够适应各种不同流程设备和控制系统的使用需要。

ADM:是Pepperl+Fuchs公司研发设计的高级故障诊断模块。在现场总线设备的安装调试过程中可快速的完成设备调试任务,早期及时的发现总线系统中存在的问题,并采取预防性的维护保养,从而提高流程设备的工作可靠性。利用它在现场总线系统调试过程中自动生成的检验记录报告,可使流程设备的操作者和用户迅速掌握现场总线系统的状况。

Jitter:抖动=时间差异。每一信号位的信号波动都被抖动信号监控器定期的采集出来,进行评估。人们把采集这种抖动信号的周期称之为信号位时间。在非常小的检测时间窗口内,接收器检测着数据信号,并对传送数据的信号波峰和波谷进行评判。被测评估时间的差异被称之为抖动。例如,要求的检测评估结果为100ms,实际检测评估得到的时间为98~103ms,我们就称之为抖动为5ms。强烈的抖动会导致位错误,从而导致数据的丢失。抖动是现场总线系统数据通信中最主要的失误原因,因此,在现场总线故障诊断检测中抖动的检测是非常重要的检测项目。在实践中,现场总线连接的仪器设备的电容和电感、现场总线系统的供电、电缆、电缆的长度、连接技术以及现场总线仪器设备的分布情况都对信号的抖动有影响。

FielsCard:是一种由Endress+ Hauser公司研发生产的、基于FDT现场总线工具系统、用于流程设备处的多功能设备管理工具。可以完成从简单的仪器设备赋值直至状态监控的解决方案等任务。

FDI(Field Device Integration):现场总线设备集成。将来,它应将两种不同的现场总线仪器设备集成方案FDT和EDDL整合到一起,在世界范围内支持使用仪器设备生产厂家的产品。相应的技术规范目前还在制定初期,到第一个这样的产品问世还要等待几年。

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