1.1 概述
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備技術(shù)(FDT)是一個(gè)接口規(guī)范，用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與自動(dòng)化工廠的數(shù)據(jù)交換，F(xiàn)DT已經(jīng)成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 62453和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ISA103。
在FDT中，有兩個(gè)術(shù)語(yǔ)非常重要，他們是：設(shè)備類型管理器，或者“設(shè)備驅(qū)動(dòng)器”(DTM)和FDT框架應(yīng)用(Frame Application)。兩個(gè)都是軟件組件，只有在一起執(zhí)行時(shí)，他們的功能才能起作用。圖1表示了兩者之間的關(guān)系以及在后續(xù)內(nèi)容中使用的圖型符號(hào)。
圖1：框架應(yīng)用(左)和DTM(右)的符號(hào)
FDT提供了一個(gè)公共平臺(tái)，在標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范下，為所有可用的設(shè)備驅(qū)動(dòng)器(DTM)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。即允許跨不同網(wǎng)絡(luò)、對(duì)所有設(shè)備、通過(guò)DTM實(shí)現(xiàn)全功能的訪問(wèn)。
有了這種能力，就可以使用一種標(biāo)準(zhǔn)化的用戶界面對(duì)每個(gè)設(shè)備進(jìn)行配置、操作和診斷– 獨(dú)立于制造商、設(shè)備類型和通信協(xié)議。
一個(gè)自動(dòng)化工廠(特別是具有與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信)需要不斷獲取一個(gè)系統(tǒng)或者一個(gè)應(yīng)用在整個(gè)生命周期中的信息。FDT用豐富多彩和極具幫助的功能為用戶提供了：早期的設(shè)計(jì)與規(guī)劃、而后的安裝與調(diào)試、最后的運(yùn)行與維護(hù)等全過(guò)程的支持。
設(shè)備集成的需求
設(shè)備集成在現(xiàn)代的自動(dòng)化工業(yè)系統(tǒng)中非常重要。今天的智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備特性 – 與過(guò)程數(shù)據(jù)一起 – 為自動(dòng)化系統(tǒng)提供了越來(lái)越多的信息和功能。
因此，用戶需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的環(huán)境，對(duì)所有的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行集中的管理、調(diào)試、配置和維護(hù)。實(shí)現(xiàn)這些功能的同時(shí)，還必須與設(shè)備的制造商無(wú)關(guān)、與通信協(xié)議無(wú)關(guān)，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和高層系統(tǒng)(諸如控制系統(tǒng)、資產(chǎn)管理、制造執(zhí)行、企業(yè)資源計(jì)劃等)之間實(shí)現(xiàn)一種無(wú)縫的數(shù)據(jù)交換。設(shè)備集成的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)允許用戶自由選擇所有的安裝組件，獨(dú)立于制造商，并且以最適用、最高性價(jià)比的產(chǎn)品用于他們的應(yīng)用。
此外，作為一種開放技術(shù)，F(xiàn)DT應(yīng)能夠保護(hù)企業(yè)擁有者在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上的投資，確?，F(xiàn)有設(shè)備能夠長(zhǎng)期使用，設(shè)備制造商也因此能創(chuàng)建一種一致的設(shè)備驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行在不同的系統(tǒng)環(huán)境中。
FDT的實(shí)施
FDT能夠同時(shí)滿足廣大用戶和制造商兩部分人群的期望，因?yàn)镕DT規(guī)范是以接口為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)成為IEC 62453和ISA 103的標(biāo)準(zhǔn)。
通過(guò)設(shè)備類型管理器的廣泛應(yīng)用，每個(gè)設(shè)備僅需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)器組件。作為結(jié)果，設(shè)備制造商的開發(fā)成本比過(guò)去降低了，制造商的知識(shí)產(chǎn)權(quán)也有效地得到了保護(hù)，因?yàn)镈TM程序內(nèi)容以二進(jìn)制格式存放的，這就防止了其他廠家的逆向工程。
FDT概念可以用辦公室設(shè)備之間的通信(圖2)來(lái)類比，用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言來(lái)描述。這里有一個(gè)很好的例子，一臺(tái)打印機(jī)具有一個(gè)兼容的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和一個(gè)集成的圖形用戶界面，界面總是以相同的風(fēng)格和相同的功能(打印機(jī)圖標(biāo)和屬性)出現(xiàn)，可以被不同的辦公室應(yīng)用(如：Word、Excel和PowerPoint等)所使用。
FDT有了設(shè)備驅(qū)動(dòng)器(DTM)就能夠連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，允許用戶通過(guò)圖形界面訪問(wèn)這個(gè)設(shè)備。
圖2：打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序和DTM的比較
遵從FDT標(biāo)準(zhǔn)中的通用互操作性規(guī)范，可以確保每個(gè)DTM，不論來(lái)自哪個(gè)制造商，都能夠運(yùn)行在任何一個(gè)FDT框架應(yīng)用中(圖3)。
圖3：DTM和FDT框架應(yīng)用之間的互操作性
FDT技術(shù)不需要特殊的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備適配器(比如，固件或者硬件)，因此能夠普遍使用于每個(gè)帶有通信接口的設(shè)備。設(shè)備支持的通信協(xié)議和設(shè)備本身的固有屬性完全映射到PC中的FDT軟件。作為結(jié)果，不僅可以在新建的工廠應(yīng)用FDT技術(shù)，而且可以對(duì)現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)實(shí)施FDT技術(shù)。對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，不需要更改或者替換已經(jīng)安裝的設(shè)備，現(xiàn)有的總線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、通信設(shè)施和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以不變地繼續(xù)使用，只須把DTM安裝到FDT框架應(yīng)用內(nèi)即可。
1.2 FDT 組織
FDT規(guī)范的管理、維護(hù)和進(jìn)一步開發(fā)都由FDT 組織負(fù)責(zé)。其中包括了編寫指南，例如 DTM風(fēng)格指南和FDT生命周期的策略等。FDT組織是一個(gè)國(guó)際非盈利性組織，聯(lián)合了全球過(guò)程和制造自動(dòng)化的領(lǐng)先企業(yè)。FDT組織的主要目標(biāo)是在全球建立FDT標(biāo)準(zhǔn)，作為一種開放、制造商中性的接口描述 ，用于工程、自動(dòng)化和工廠資產(chǎn)管理系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備集成。在這個(gè)觀點(diǎn)看，最終用戶、制造商、大專院校和研究機(jī)構(gòu)可以走到一起，為共同的目的維護(hù)和擴(kuò)展這項(xiàng)技術(shù)。為這個(gè)目的提供開發(fā)工具、技術(shù)支持、資格培訓(xùn)、互操作測(cè)試的運(yùn)行和文檔。FDT組織通過(guò)一種詳細(xì)的互操作認(rèn)證測(cè)試確保產(chǎn)品的質(zhì)量。
組織結(jié)構(gòu)
FDT組織由董事會(huì)、執(zhí)行委員會(huì)和多個(gè)部門委員會(huì)組成。FDT組織的成員選舉董事會(huì)董事，然后由董事會(huì)指定執(zhí)行委員會(huì)。
FDT組織其他委員會(huì)執(zhí)行的工作是：
● 市場(chǎng);
● 技術(shù);
● 用戶論壇;
● 協(xié)作和標(biāo)準(zhǔn)。
工作組和項(xiàng)目組是委員會(huì)的一部分。圖4給出了一個(gè)工作組“架構(gòu)與規(guī)范”的概覽，項(xiàng)目組處理FDT技術(shù)的更新和擴(kuò)展。需要時(shí)，由執(zhí)委會(huì)批準(zhǔn)成立新主題工作組，工作于諸如協(xié)議擴(kuò)展(我們熟知的“附錄”)。項(xiàng)目組從屬于工作組，直到定義的項(xiàng)目完成。
圖4：架構(gòu)與規(guī)范工作組下的項(xiàng)目組
1.3 發(fā)展歷史
圖5：FDT的發(fā)展階段
圖5展示了FDT從誕生到2012年年初的幾個(gè)發(fā)展階段，這個(gè)時(shí)間推出了FDT2。FDT2國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)和美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(ISA)的標(biāo)準(zhǔn)更新工作也會(huì)相應(yīng)進(jìn)行。
與此同時(shí)，還要進(jìn)行支持FDT不同通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)工作。在2012年初，已經(jīng)在附錄中描述了下面的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：PROFIBUS DP、PROFIBUS PA、HART、FOUNDATION Fieldbus H1/HSE、 Interbus、PROFINET、Modbus TCP/RTU/ASCII、Ethernet/IP、EtherCAT、DeviceNet、ControlNet、IO-Link、ASInterface、CANopen、SERCOS III、CC-Link和ISA100;隨后還要加入更多的協(xié)議。
FDT2規(guī)范支持的協(xié)議和最新軟件技術(shù)的使用：
● FDT2使用微軟 .NET的功能域、視窗表現(xiàn)基礎(chǔ)(WPF)和視窗方式(WinForms)，而FDT 1.x規(guī)范是基于微軟的組件對(duì)象模型(COM)和ActiveX技術(shù)。
● DTM 與FDT框架應(yīng)用的互操作、性能、運(yùn)行由公共組件進(jìn)行了特別優(yōu)化。
● 因?yàn)镕DT2的向前兼容，所以在FDT 1.2.x 規(guī)范下運(yùn)行的DTM仍可在FDT2中使用。 因此，在工廠的整個(gè)生命周期內(nèi)，用戶的投資得到了保護(hù)。
圖6：FDT支持的通信協(xié)議
