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FDT技术——其实,可用于任何工业自动化领域

作者:FDT2024.03.19阅读 1781


此图片来源:FDT
  FDT技术可用于任何工业控制自动化领域,包括工厂自动化和混合应用。
  自动化界普遍认为,FDT/DTM(IEC 62453)技术主要适用于过程自动化。这种偏见可能源于当初为推广这一开放标准而推出的典型文章或宣传。
  事实上,正确实施的FDT技术可以有效应用于任何工业控制自动化环境,包括工厂自动化和混合应用——同时具有离散和过程自动化应用的工厂。无论应用部署现场总线网络、HART现场设备、远程I/O系统、驱动器和电机启动器,还是传感器网络,制造商都可以为其提供的设备创建设备驱动程序(DTM)。
  错误认识背后的原因之一,可能是一些现存文件中的典型案例或FDT/DTM概念案例,使用的总是过程工厂的现场设备或控制阀。因为采用这种方法有充分的理由——现场变送器和控制阀是复杂设备的典型例子,这些设备受益于全面的资产管理实施,使工厂运行人员能够使用统一且用户友好的界面,从现场获取大量数据。
  01  更好地支持现场设备
  限制智能设备应用的一个原因是,一些供应商的工程工具必须使用不同的集成软件才能访问来自所连接现场设备中的可用数据。
  大型的DCS供应商可以将集成资产管理解决方案纳入其全厂软件系统,该系统与工程软件流畅地协同工作。然而,很多小型供应商,特别是第三方现场设备和接口技术供应商,无法在其价格较低、面向工厂的模块化远程I/O系统中支持智能现场设备。
  FDT技术从规范1.2就开始支持通信“嵌套”。嵌套通信支持DTM与使用相同/或不同通信协议的设备进行通信控制工程网版权所有,这些协议附属于不同硬件。这种“嵌套”功能可以协调拓扑结构和数据结构,为设备管理提供统一的环境。
  FDT的嵌套通信功能与模块化框架应用概念相结合,使小型供应商能够将FDT核心应用纳入到其现有的工程软件解决方案中。使用FDT框架www.cechina.cn,供应商可以提供支持HART、具有经济吸引力的、紧凑型模块化远程I/O系统。这些FDT/DTM技术应用使用了最重要的功能之一,即可以作为独立配置工具,也可以作为模块化中间件硬件集成工具,将其嵌入到任何工程控制应用中,对运行人员几乎是透明的。

▲FDT技术在支持具有嵌套通信网络(通过Modbus TCP实现HART)的远程I/O系统中的应用
  02  嵌套通信应用解决方案
  为了阐明这一点,让我们回顾一下FDT/DTM的一些基本概念。
  在FDT/DTM技术中,DTM文件有三种基本类型:
  ■ 设备DTM,以与硬件驱动程序类似的方式工作,并在FDT框架应用中运行。
  ■ 网关DTM,用作设备驱动程序,但也为工业通信网关提供协议转换和媒体转换。
  ■ 通信DTM,为通过嵌套通信网络(任何协议)连接的设备提供通信信道。
  嵌套通信使供应商能够提供完整的I/O子系统,这些子系统可以与兼容最终用户可能需要的任何协议的主站、电源和I/O模块等一系列组件,以及用户友好的基于FDT的集成资产配置管理解决方案一起交付。该解决方案可以避免使用配置热切换I/O模块和冗余方案的电源背板,从而可以降低成本,因为这些功能在机器控制应用中并不常用。
  远程I/O子系统特别适合使用FDT/DTM概念所提供的模块化方法。FDT技术的典型远程I/O应用主要包括:
  ■ 通信DTM用于远程I/O与控制系统骨干网络的通信。
  ■ 网关DTM用于集成远程I/O系统主站。该模块化DTM允许最终用户复制在应用中实现的I/O模块结构。
  ■ 设备DTM用于支持连接到相应远程I/O模块的智能设备。
  在远程I/O系统中,FDT技术最常见的实现方式是将支持HART的I/O模块与支持HART的现场设备相结合。在这种情况下,I/O模块可以发送连接到其上任何设备的相关信息控制工程网版权所有,不管是智能设备还是传统设备。
  这种设置提供了对智能设备所有功能的访问,其特定的设备DTM在FDT框架应用程序中运行,无论是作为独立应用程序还是作为集成工程应用程序运行。同时控制工程网版权所有,它为简单的非智能现场设备提供简单的基本诊断,如所连接的DI和DO离散设备的短路和引线断开信息。因此,这是一种为非智能设备实现智能的内置方法。
  03  面向机器制造商的集成解决方案
  使用紧凑的模块化远程I/O系统,可以提供一种非常适合机器制造商的解决方案。这类制造商可以设计一台具有通用I/O配置和选择最合适通信主站的机器。如果机器连接到与FDT技术兼容的控制系统,集成工作将会非常简单。
  FDT技术的另一个非过程相关应用,包括集成复杂的驱动器,如速度驱动器、控制驱动器和电机指令。
  04  适用于所有现场总线协议的单一解决方案
  在为特定PLC设计的第三方现场总线接口解决方案中,大多需要使用现场总线专用软件工具进行配置。该软件将来自现场设备的I/O信息映射到控制器的存储器中,创建I/O映射表,这是控制器工作所必须的。控制器不需要智能现场设备生成的其它数据。
  如果控制系统的安装采用多个现场总线协议,则需要不同的配置工具。应用集成FDT框架,可以使用单个配置程序将不同的通信协议集成到控制系统,从而大大地简化这类应用。
  通信 DTM支持任何新协议,其已成为PLC编程平台硬件目录的一部分。该方法允许对用户界面隐藏协议的内部细节。只要通信DTM支持,用户就可以添加已在系统中安装的任何可用设备。FDT框架工作模式像抽象层,使系统能够无缝访问所连接的设备。每个设备DTM都可以通过相应的通信 DTM访问。
  连接远程I/O系统或现场总线时,必须在拓扑中的通信 DTM下方安装网关DTM。这允许通过将远程I/O模块或特定现场总线设备连接到对应的网关DTM,将其添加到系统中。主要优点是,所有现场总线接口细节都被框架应用程序隐藏起来,用户无法看到,而只是作为连接智能设备的现场总线协议的抽象层。
  符合FDT的控制器可以使用这种方法为所需的每个协议,配备不同的网关和通信DTM。
  05  混合工厂应用
  在混合工厂中,可能会有一个主要区域专门用于饮料生产,有时可能需要用易燃油来调味或生产烈酒的酒精类产品。这些过程涉及危险区域,通常需要批次过程控制。典型应用解决方案可能包括HART现场设备、Profibus PA现场设备或EtherNet/IP设备。
  本地和第三方远程I/O系统可以使用相应的DTM进行配置,当配备带有集成HART调制解调器的AI和AO卡时,也可以用作HART网关。这些系统支持Profibus-DP、EtherNet/IP或Modbus-TCP。DI和DO卡包括简单二进制传感器的引线断开和短路检测,可以提供额外的功能。
  通常配备本质安全IO卡的远程I/O系统支持HART。所有这些设备都可以使用嵌入式FDT框架应用,集成到PLC配置和编程软件中。
  06  设备与第三方供应商产品的集成
  FDT技术提供的一个关键特性是开放性。即使制造商的设备没有DTM,也有可行的替代方案。
  软件开发人员已经为流行的硬件创建了第三方DTM,比如为实现设备资产管理而创建的第三方DTM,如西门子DP/PA链路和ET-200远程I/O系统。有了这些网关DTM,用户可以在基于西门子的控制系统中使用FDT框架www.cechina.cn,并联合起来执行Profibus PA和HART智能变送器所需的典型资产管理任务。
  也许用户无法使用这些通用DTM来访问特定设备的完整功能,但对于大多数应用来说,所实现的功能范围已经足够大了,而用户友好界面的优势也是显而易见的。
  关键概念:
  ■ FDT 的嵌套通信功能使小型供应商能够将该技术纳入其现有的工程软件解决方案,提供支持 HART 的经济高效的模块化系统。
  ■ FDT 框架简化了不同通信协议到控制系统的集成www.cechina.cn,提供了单一配置和抽象层,无缝访问所连接的设备,支持各种协议。
  思考一下:
  您的工厂如何实现系统的无缝访问和连接?
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