ot;left" sty 摘要:本文闡述了電子設(shè)備描述語言(EnhancedElectronicsDeviceDes
cription,EDDL)是如何簡化設(shè)備的調(diào)試、標(biāo)定和診斷工作的,同時闡述了EDDL的技術(shù)優(yōu)勢。EDDL是各種總線協(xié)議的關(guān)鍵技術(shù)之一。
在當(dāng)今的自動化領(lǐng)域,各種智能設(shè)備協(xié)議都具有特定的開放性和互操作性,符合各種總線標(biāo)準(zhǔn)的的智能設(shè)備品種繁多系列廣泛。這就勢必需要一種結(jié)構(gòu)化的、靈活的、規(guī)模可變的通用軟件來管理這些智能設(shè)備。電子設(shè)備描述語言(EDDL)是許多智能設(shè)備協(xié)議,如HART、FOUNDATIONfieldbus和PROFIBUS等普遍使用的核心軟件。EDDL是描述智能設(shè)備的國際標(biāo)準(zhǔn)語言。
使用標(biāo)準(zhǔn)的語言,用戶就能夠?qū)碜杂诓煌瑓f(xié)議的不同的智能設(shè)備的信息整合在一起。EDDL作為唯一的設(shè)備描述通用語言,可以確保設(shè)備版本升級時,設(shè)備管理軟件能同時得到更新。
EDDL類似于HTML。HTML是當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)使用的計算機語言,不管你使用任何一種計算機系統(tǒng),通過HTML就可以從英特網(wǎng)獲得不同來源的信息。簡而言之,EDDL是基于標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言(SGML)開發(fā)的,不管你使用何種數(shù)字化工具(比如DCS工作站軟件、AMS設(shè)備管理軟件或現(xiàn)場設(shè)備手操器等)都很容易獲得不同總線設(shè)備的信息。
各種現(xiàn)場設(shè)備組態(tài)和維護軟件是如何將數(shù)字總線的通訊信號翻譯成數(shù)值、文本或圖形的呢？EDDL是這些設(shè)備組態(tài)和維護軟件的引擎,它在標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議的后臺工作,一般使用者并不會注意到它的存在。EDDL簡化了儀表工程師的工作,因為儀表工程師對所有支持EDDL的設(shè)備都可使用同一種工具,從而避免了為不同設(shè)備安裝不同軟件所帶來的缺陷。
EDDL于1990年首次面世,從此智能設(shè)備的管理也變得可行。EDDL增強型功能的出現(xiàn),使儀表供應(yīng)商能夠以一種界面友好的可視方式來描述他們的設(shè)備,而不僅僅是一張參數(shù)表。
智能設(shè)備管理的方式有很多,但是如要考慮到設(shè)備管理軟件長期使用的方便性以及維護的成本,EDDL是最好的選擇。表1例舉了一些典型的設(shè)備管理功能。
一、EDDL的技術(shù)特點 要理解EDDL的獨特性能,就要看看EDDL是如何使設(shè)備管理更有效,并且讓用戶從智能設(shè)備管理系統(tǒng)、手操器和預(yù)測維護實踐中獲益的。
讓我們來與Windows操作系統(tǒng)中的打印機驅(qū)動軟件作個比較。一般一臺計算機只連接少數(shù)幾臺打印機,每臺打印機都需要獨特的驅(qū)動程序。而設(shè)備管理軟件或工具必須能夠與幾百種設(shè)備連接,每臺設(shè)備的版本可能不同,設(shè)備的數(shù)量可能不斷增加,設(shè)備的型號和版本也可能不斷升級和更新。這就是為什么需要一個規(guī)模可變的方案。
EDDL使許多不同版本的設(shè)備信息能夠整合到相同的軟件和手操器中。使用EDDL,設(shè)備供應(yīng)商可以描述它的設(shè)備中所具有的所有信息,以及這些信息(包括操作幫助信息)是如何在設(shè)備管理系統(tǒng)或手操器中顯示出來,供技術(shù)人員操作和查看。實現(xiàn)這些功能根本就不需要安裝任何驅(qū)動軟件。
EDDL是一種用來描述設(shè)備信息的標(biāo)記語言,這種描述文件基于類似HTML或XML的標(biāo)簽,它包括標(biāo)注、數(shù)據(jù)類型、分類、范圍、工程單位、幫助文本及其它內(nèi)容。這些和其它許多的計算機語言是一樣的。
EDDL采用交互式的語言,來幫助技術(shù)人員通過一系列的步驟完成復(fù)雜的任務(wù),例如診斷、標(biāo)定和高級設(shè)置。EDDL文件非常小,因而可以方便地通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸。各種類型和版本的設(shè)備文件也可以存儲在手操器中。
當(dāng)EDDL文件被復(fù)制到電腦或手操器中后,軟件就會根據(jù)文件中的EDDL關(guān)鍵字和交互式操作腳本生成相關(guān)的圖形,以供技術(shù)人員操作和查看。設(shè)備管理軟件和手操器的工作方式與網(wǎng)絡(luò)瀏覽器瀏覽HTML網(wǎng)頁的方式是一樣的。
二、EDDL完全滿足用戶的需求
NAMUR()是一個過程工業(yè)自動化技術(shù)的國際用戶聯(lián)盟,聯(lián)盟成員對于新設(shè)備、新系統(tǒng)和新技術(shù)有共同的要求,聯(lián)盟同時積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。NE105是NAMUR推薦的“現(xiàn)場總線設(shè)備和工程工具軟件集成規(guī)范”,它強調(diào)應(yīng)用程序與操作系統(tǒng)的接口必須長期穩(wěn)定,以保護用戶以往的投資。
對于過程工業(yè)而言,工廠的運行都要持續(xù)很多年,這是必須考慮的一個重要因素。不管選用哪種現(xiàn)場設(shè)備集成技術(shù),都不能以縮短控制系統(tǒng)的壽命為代價。應(yīng)該盡量避免一味追求使用新潮的IT技術(shù),而過快淘汰現(xiàn)有設(shè)備,造成已有資產(chǎn)投資得不到保護。
EDDL有許多特性(將在下文進行闡述),在設(shè)備管理、工廠管理和保持軟件長期可用等方面,完全滿足NAMURNE105的要求。
三、全面的設(shè)備功能支持
EDDL文件是由設(shè)備制造商編制的,用來顯示設(shè)備信息,并引導(dǎo)用戶一步步進行設(shè)備的高級功能設(shè)置,同時還能顯示豐富的診斷信息,幫助技術(shù)人員進行分析。不管現(xiàn)場設(shè)備的功能有多么復(fù)雜,智能設(shè)備管理軟件(安裝在主機PC里)和手操器都能夠從現(xiàn)場設(shè)備中獲得所有的信息和功能。EDDL語言包括標(biāo)定和復(fù)雜功能設(shè)置的方法,同時它還能用波形圖、連續(xù)趨勢曲線、圖形化的儀表圖、柱狀圖以及圖片的方式把設(shè)備信息和操作方法非常直觀地顯示出來。
3.1統(tǒng)一的設(shè)備顯示界面
由于EDDL適用于所有各種智能設(shè)備,不需要獨立安裝驅(qū)動程序,使用EDDL的智能設(shè)備管理軟件和其它工具都能夠很方便地使用,而且界面統(tǒng)一。根據(jù)使用者對使用方便、設(shè)置容易、標(biāo)定步驟簡單和診斷信息直觀等方面的要求,設(shè)備供應(yīng)商可以決定設(shè)備信息的顯示方式。設(shè)備管理軟件能夠確保來自于不同廠商的不同設(shè)備的信息顯示和操作界面風(fēng)格是一致的。在操作方面,鼠標(biāo)點擊的方式、通過游標(biāo)或鍵盤改變數(shù)值的操作方式、趨勢圖和波形圖的放大縮小的操作方法,對所有的現(xiàn)場設(shè)備也都是一樣的。
設(shè)備管理軟件在自動化結(jié)構(gòu)圖中的位置(手操器也可用于獲得設(shè)備信息)
保護用戶的投資
工廠人員發(fā)現(xiàn)即使在主機系統(tǒng)的Windows操作系統(tǒng)版本更新,或者安裝了Windows的補丁程序之后,設(shè)備的EDDL文件依然可以正常工作。既然EDDL是一種標(biāo)準(zhǔn),而不是單個設(shè)備所專有的,因而當(dāng)計算機、操作系統(tǒng)或是設(shè)備管理軟件升級的時候,無需為已有的設(shè)備尋找新的驅(qū)動程序。這種與操作系統(tǒng)相互獨立的特性是EDDL的最大優(yōu)勢之一,它確保了智能設(shè)備管理軟件及相關(guān)工具可長期使用,而工廠對于智能設(shè)備和軟件的投資也得到了保障。
量程和柱狀圖使現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)更直觀
是唯一被廣泛認(rèn)可的通用方案
無論設(shè)備使用的是何種協(xié)議,EDDL技術(shù)都能夠獲得它們的信息,這就使主機軟件能夠支持品種廣泛的設(shè)備、可以完成從調(diào)試到復(fù)雜維護等工作。不論是安裝在PC上的設(shè)備管理軟件,還是手操器,只要它們使用EDDL,就不僅能顯示一些簡單的文本信息,比如溫度變送器的溫度測量值和變送器的健康狀態(tài)；而且還能用豐富直觀的圖形表示閥門定位器和變頻器的復(fù)雜信息。
3.4設(shè)備集成方便
因為有了EDDL,在智能設(shè)備管理軟件或手操器中添加一個新型號的設(shè)備或進行設(shè)備版本的升級就十分簡單了,只要從英特網(wǎng)上下載一個很小的EDDL文件,然后拷貝到設(shè)備管理軟件中就可以了。因此,要在設(shè)備管理軟件中增加新的無線儀表,實現(xiàn)無線儀表和設(shè)備管理軟件的集成也是非常容易的。
3.5充分利用軟件功能
基于EDDL的智能設(shè)備管理軟件并不需要設(shè)備供應(yīng)商編寫軟件程序來支持?jǐn)?shù)據(jù)驗證、離線參數(shù)、以及數(shù)據(jù)保存或打印功能。有了EDDL,設(shè)備管理軟件中的豐富功能對所有的設(shè)備都是適用的。
3.6數(shù)據(jù)對外部應(yīng)用開放
基于EDDL的系統(tǒng)不僅能夠?qū)⒃O(shè)備信息讀取并顯示到本地電腦屏幕中,而且還可以通過OPC服務(wù)器將這些信息傳送到其它應(yīng)用軟件中。這與單純在本地電腦屏幕中顯示相比是有很大優(yōu)勢的。
3.7唯一的國際標(biāo)準(zhǔn)
作為國際標(biāo)準(zhǔn)(IEC61804-3),EDDL可以確保軟件和手操器能夠與舊的EDDL文件兼容,同時也能與新設(shè)備的EDDL文件兼容。
3.8魯棒性
基于EDDL的智能設(shè)備管理軟件或手操器不需要第三方軟件,在同時使用不同廠商的不同設(shè)備時就不用擔(dān)心會有什么麻煩了。各種版本的設(shè)備都有唯一的EDDL文件(無需驅(qū)動軟件或共享文件),這就避免了在控制系統(tǒng)運行時卸載舊版的設(shè)備驅(qū)動軟件所帶來的風(fēng)險。
3.9測試
因為在注冊HART和FOUNDATIONfieldbus設(shè)備時,要進行設(shè)備的互操作性測試,同時也需要測試設(shè)備的EDDL文件,這就能保證系統(tǒng)軟件和手操器可以方便且無風(fēng)險地兼容所有設(shè)備型號和版本。
安全
在基于EDDL的系統(tǒng)或手操器中加入設(shè)備時,不需要安裝軟件或進行軟件許可注冊,這就減少了惡意代碼侵入的風(fēng)險,同時也比需要安裝驅(qū)動軟件的方式更安全。
四、EDDL的顯著效益
使用設(shè)備管理軟件,技術(shù)人員對設(shè)備故障的反應(yīng)可以更快,在設(shè)備故障影響正常生產(chǎn)之前,可以及時采取必要的維護措施。技術(shù)資源也可以得到更好的利用,可以把有限的技術(shù)人力資源用在刀刃上。這一切都是說服管理層投資設(shè)備管理軟件的有力因素。
此外,設(shè)備管理的好處在整個系統(tǒng)的生命周期中都有所體現(xiàn):無論是在設(shè)備調(diào)試、正常運行,還是日常維護,設(shè)備管理軟件無時不刻都在發(fā)揮作用。與工廠所能獲得的節(jié)省以及增加的產(chǎn)出相比,設(shè)備管理軟件的成本是很低的。更重要的是,設(shè)備管理軟件提高了工廠的競爭優(yōu)勢。
4.1調(diào)試方面的優(yōu)勢
從控制系統(tǒng)的調(diào)試開始,設(shè)備管理軟件的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了。可以用設(shè)備管理軟件來測試新敷設(shè)的電纜是否正確連接,這比以前更省時又省力。可以在中控室激活所有設(shè)備的仿真功能,來進行回路測試,這樣大大加快了回路測試的速度。更重要的是可以在中控室就能確認(rèn)設(shè)備是否從仿真狀態(tài)回復(fù)到正常運行狀態(tài)。由于能自動偵測和識別在線設(shè)備,設(shè)備的調(diào)試時間比以往的做法大大縮短。
4.2運行收益
設(shè)備性能問題可以造成生產(chǎn)工藝的波動甚至停車。而且,如果設(shè)備性能差,會在不知不覺中降低回路運行性能,例如閥門由于振動磨損而過早老化等。過程不穩(wěn)定的因素包括:變送器的長期零點漂移；由于磨損或破裂造成精確度下降；閥門振動或粘連；設(shè)備失效以及設(shè)置和整定不正確。過程可變帶來的結(jié)果是質(zhì)量差、產(chǎn)出低、產(chǎn)量低于設(shè)計生產(chǎn)能力。人們經(jīng)常將設(shè)定點定在偏高的位置來減少報警,這是錯誤的,這樣做不但會降低產(chǎn)品質(zhì)量而且也會增加原料的消耗。正確的方法是使用設(shè)備管理軟件來偵測引起過程可變的因素,并避免它們的發(fā)生。
對于用戶而言,EDDL文件簡化了設(shè)備設(shè)置的過程
(以雷達(dá)液位變送器的罐圖為例)
4.3維護收益
設(shè)備管理帶來的最大收益是改善了維護方式,維護人員通過在中控室對設(shè)備進行診斷,確認(rèn)真的有問題才去現(xiàn)場,從而減少了去現(xiàn)場的次數(shù)。系統(tǒng)能夠自動跟蹤設(shè)備的狀態(tài),避免了不必要的常規(guī)巡檢。有些問題可以直接在中控室通過修改,例如阻尼或整定等參數(shù)來解決。設(shè)備的故障被很生動地顯示出來,技術(shù)人員能夠看到哪里發(fā)生故障,根源是什么,然后選擇合適的備件和工具去現(xiàn)場解決問題。
4.4在符合法規(guī)方面的優(yōu)勢
設(shè)備管理軟件中有一個選項是“活動記錄和追蹤(auditTrail)”,它記錄了所有的操作,例如改變參數(shù)、替換設(shè)備、標(biāo)定和維護檢查。這種方式減少了紙張的記錄工作,同時非常符合ISO9000、OSHA1910和FDA等標(biāo)準(zhǔn)的程序要求。
五、打開互操作之門的鑰匙
EDDL使用方便,功能強勁,使它成為深受全球各個工廠歡迎的設(shè)備一體化技術(shù)。有了EDDL的增強型功能,獲取設(shè)備信息就更簡單了,就如同有了HTML,網(wǎng)頁的瀏覽就更容易了。技術(shù)人員的工作效率將大大提高。總而言之,設(shè)備管理軟件、控制系統(tǒng)和其它工具通過EDDL能夠更方便地對過程自動化系統(tǒng)長期運行進行實時跟蹤。
智能設(shè)備管理軟件或系統(tǒng)是數(shù)字化工廠結(jié)構(gòu)的核心,它利用現(xiàn)場智能提高工廠性能。要將精確、操作性高的設(shè)備信息及時傳送給需要這些信息的技術(shù)人員,沒有一個單一的總線技術(shù)是萬能的。不同的通訊協(xié)議、不同廠商的不同型號的設(shè)備必須共同在同一個軟件中工作。
大多數(shù)工廠可能采用基金會現(xiàn)場總線(FOUNDATIONfieldbus)來控制過程設(shè)備,用ProfibusDP來控制機電設(shè)備,在安全儀表上則采用HART通訊。EDDL則是打開互操作之門的一把鑰匙,它將各種協(xié)議的優(yōu)勢整合在一起。
六、未來的設(shè)備集成技術(shù):一個比兩個好
在以前,FDT組織積極推廣類似于打印機驅(qū)動程序式的設(shè)備集成技術(shù),形成了有別于EDDL的技術(shù)方案。兩種技術(shù)的共同存在,給業(yè)界和用戶帶來了困惑。
在2007德國漢諾威儀器儀表展覽會上舉行了一個歷史性的新聞發(fā)布會。在會上,FDT組織宣布了他們加入EDDLCooperationTeam(EDDL合作組織,簡稱ECT)的決定。之前ECT的成員包括HARTCommunicationFoundation(HART通訊基金會)、FieldbusFoundation(現(xiàn)場總線基金會)、ProfibusInternational(Profibus國際組織)和OPCFoundation(OPC基金會)。新擴大的ECT所有成員承諾將一起努力開發(fā)下一代的設(shè)備集成技術(shù)(FieldDeviceIntegration,簡稱FDIO),新的FDI技術(shù)將以EDDL技術(shù)為基礎(chǔ)。同時將以O(shè)PC-UA規(guī)范為基礎(chǔ),開發(fā)接口軟件插件,整合設(shè)備驅(qū)動軟件。
我們期待下一代的FDI技術(shù)能盡快推出。在下一代FDI面世前,EDDL是用戶的最佳選擇。
文/艾默生過程控制公司
