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电子设备描述语言(EDDL)使工厂现场设备的集成更方便

   日期:2007-06-29     作者:管理员    
  电子设备描述语言(EDDL)是一种通过工厂主机从1500万种现场设备获得诊断、实时和资产管理信息的通用界面。有了EDDL用户能够对仪表进行组态、故障诊断、在用户界面上显示数据、确定过程报警、获得用于诸如MES、UI/SCADA、工厂历史、资产管理以及ERP等上层软件的信息。
  所有的EDDL数据都可以从HART、基金会现场总线和OPC界面读取,最终用户无需购买或编写程序来获得。全球所有的过程控制系统都支持EDDL,1990年以后生产的HART和Ff仪表都包含EDDL所描述的信息。本文将着重讲述用户通过EDDL所能获得的一些功能。
  从手操器到资产管理
  电子设备描述语言(EDDL)始于1990年,当时HART仪表刚刚进入市场。一名技术人员携带一台通用的手操器可以与任何一台HART仪表连接,进行组态和调整。他/她需要的就是由仪表供应商提供的正确EDD文件。于是互操作诞生了。
  EDDL是对设备变量的文本描述,例如流量、压力、环境温度、上下限、标定设置等等。这些描述定义了每个变量,并说明了获得这些变量的方法。有些HART设备包含了100多种变量,它们也被描述在EDDL的语句中,并且可
从任何能够连接HART或Ff设备的系统中读取。

图11号主机上的雷达液位计图22号主机上的雷达液位计  1992年HART通讯基金会(HCF)发现许多用户希望通过数字接口获得数据所以…
图1:1 号主机上的雷达液位计

图2:2 号主机上的雷达液位计

  1992年HART通讯基金会(HCF)发现许多用户希望通过数字接口获得数据,所以他们就将EDDL标准化,使主机控制系统接收到的是程序格式的信息描述。1994年,现场总线基金会(FF)采用了EDDL标准,接着Profibus也采用了EDDL,但是这3个组织各自独立支持该技术,而且支持的方式也有一些不同。2003年这3个组织,HCF、FF以及Profibus Nutzerorganisation e.V.(PNO)开始合作并向IEC递交了统一的EDDL版本,并使它成为2004:IEC1804-2的国际标准。这为在支持不同厂商不同通讯协议的现场设备的主机中创建单一工程环境打下了基础。互操作性更强了。
  通过三方—FF, HCF and PNO—的合作,EDDL得到了迅速地增强,用户界面和设备诊断的互操作概念也得到了延伸。EDDL的增强功能已远远超越了设备的组态功能。如今,增强的EDDL可实现设备诊断、资产管理、用户界面显示、柱状统计图、趋势图、设备签名和历史记录功能。
  2005年OPC基金会宣布在其统一架构(UA)中采用EDDL作为描述技术。这样OPC基于UA的软件就可以与现场总线设备通讯—再加上在以太网及其它网络上运行的设备,或是在除Windows以外的操作系统中运行的设备—使用EDDL的描述就可以获得设备的数据。互作性的范围更广了。
  这些增强的功能不会对描述文件产生任何影响,所以来自于现场1500万台支持EDDL的设备(再加上新的现场仪表)的数据可以很方便地获取。EDDL可向后兼容到1990年的数据。既然现在市场上的控制系统都可以与资产管理软件通讯,这也就意味着所有的EDDL数据可用于任何用途,从仪表组态到ERP。
  例如,在2005年的ISA展览会上,现场总线基金会展出了一套集多家厂商于一体的演示系统,它充分体现了EDDL的功能。艾默生过程管理、恩德斯豪斯、西门子和Smar公司展示了压力变送器、温度变送器和机械设备状态变送器,并将所有设备信息传递到设备管理系统,对这些设备进行诊断、标定和组态。
  减少多余的软件
  有一个问题总是困扰着最终用户,要维持现代过程控制系统的运行,就要面对层出不穷的软件。EDDL可免除大部分软件的使用。例如,基于HART通讯的罗斯蒙特5400雷达液位计以前需要用额外的软件来查看储罐特性,然后才可以进行先进组态。现在5400将所有必要的数据都包含在EDDL中,因而就不再需要额外的特定软件了。
  另外一个例子是基于基金会现场总线的艾默生CSI9210机械设备状态变送器,它可对电机泵轴承故障、泵的气蚀现象和轴心未对中等复杂设备状态进行诊断,而无需特殊软件。所有的设备信息都在电子设备描述文件中(EDD),只要使用现场总线基金会的翻译器就可在任何系统中显示这些信息。
  如果系统必须依靠专用软件,那么就很容易由于操作系统的升级、更新、控制系统的版本或是新的设备软件的版本而发生故障。当这些专用软件的供应商与系统供应商不是同一家时,问题就会变得更为复杂了。采用EDDL,许多这样的问题就可以避免,因为EDDL是基于文本的,它独立于任何操作系统和控制平台。主机系统可能改变,但是现场设备是不变的。只有设备变了,EDD才会变。
  所以,要使控制系统尽可能避免软件版本和操作系统升级的办法是在获取组态、诊断、用户接口和资产管理数据时采用EDDL,而只在必要时使用专用软件。
  推动用户接口
  在有些案例中,用户界面软件包括历史数据、S CADA软件,或是实时数据库。如果用户要对界面进行创建并设置,他们必须指出变量是什么,它们在I/O中的位置,它们代表什么以及它们在屏幕上应该如何显示。在设置监测和诊断特定设备的屏幕显示时,这种问题尤为突出。
  采用EDDL设备供应商只要写出EDDL规范来定义变量,这些变量应该以什么样的顺序排列,在何种情况下需要显示等。事实上,用户甚至不用对显示进行设置,EDDL会生成设备的显示。
  图1显示了雷达液位计的用户界面屏幕。数据直接从EDDL获得,无需修改和组织。它体现了变送器厂家对于数据显示方式的想法。图2表现的是相同的数据,相同的EDD文件,但是在不同的主机上。在不同显示风格的“所见即所得”界面下,提供了相同的信息。
  换句话说,主机控制系统决定如何显示,而设备决定显示什么内容。这就确保了无论谁是设备供应商,在同一个过程控制系统中的显示拥有相同的感观,在1号主机中,“关闭”、“信息”以及“帮助”按钮是独有的。而在2号主机中,“确认”、“取消”、“应用”和“帮助”按钮以及左侧的导航栏也是它独有的。“过程变量”标签中的信息在2台主机中是一样的,它来自于EDD文件。虽然在每台主机系统上的显示
略有不同,但内容是一样的。

图3提示泵的气蚀现象图4引压管堵塞的诊断信息可避免异常情况的发生  EDDL还对状态图进行了描述并定义了在何种情况下它们会显示…
图3:提示泵的气蚀现象

图4:引压管堵塞的诊断信息可避免异常情况的发生

  EDDL还对状态图进行了描述,并定义了在何种情况下它们会显示。例如,如果一台机械设备状态变送器正在监测一台电机、驱动联合器或泵,当泵开始出现气蚀现象,泵图就会闪动表示有问题(见图3)。
  这项功能不需要通过控制系统,因为它是包含在EDDL技术中的。就像罗斯蒙特有一款差压变送器(基于HART和Ff)可以发现引压管堵塞的问题,EDDL就被用来在互操作过程中显示这些诊断信息。(见图4)
  OPC UA软件包可以直接获得EDDL数据,这将为诊断、回路整定和过程优化打开一片新天地。例如,基于EDDL的诊断信息能够确认一些设备的故障,比如引压管堵塞,但是它们不能诊断过程问题。而过程问题的诊断通常需要借助一些与OPC UA接口的先进软件。以前,要使用这些先进软件可能需要额外的组态工作以将诊断软件和设备参数连接。有了EDDL,组态工作就很少了。最终用户和系统集成商可广泛利用与OPC UA兼容的各种软件。
  资产管理数据
  EDDL还可以自动提供适用于资产管理和维护的数据。例如,EDDL可识别来自于仪表的特定数据,像阀门特性就应该被视作永久数据进行维护以便进行诊断。我们可以随时将当前的阀门特性与历史记录进行对比来分析故障。这些数据存储在主机中,并可由资产管理软件读取。
  同样,我们可以定义图形和图表,用来生成这些图形和图表的数据也是存储在主机当中的。这样,仪表数据就可被划分和显示在图表中,或是与其它仪表进行对比。这些数据是对控制系统本身所存储和显示的内容的一种补充,它们对于用于维护管理的资产管理软件来说尤其有用。
  所有的应用程序,包括复杂数据的直观反映、雷达计的液位组态、阀门的曲线图、分析仪和电机的控制,都不需要编写特殊代码。
  互操作性
  EDDL是自动化领域中唯一支持从标定到资产管理的标准,它为现有的2千万台现场仪表提供了一个通用的平台。它的互操作性简化了控制系统的一体化过程,因为系统集成商或是最终用户在评标过程中,都必须确认所有的控制设备都符合EDDL国际标准,这就避免了接口的问题。
  互操作还能让有确定需求的用户获益。事实上所有的控制系统和仪表供应商都支持EDDL,所以规范信息丰富的传感器、分析仪、执行机构、阀门等是非常容易的。评标将更容易,因为用户不用担心特定的软件是否支持不同的设备,有了EDDL,所有支持EDDL的设备能够支持所有的控制系统。互操作还意味着如果一台传感器或执行机构由于种种原因不能工作,更换它们将变得更容易。
  最后,对于操作人员和维护人员来说,互操作使设备的组态和诊断信息更容易获取,所有支持EDDL的设备将在主机系统里提供直观的信息。如今,设备变得越来越复杂,而EDDL能使操作、诊断和维护更简单。
  总之,EDDL以简单易懂的形式提供了所有操作和维护人员所需的信息。
  感观
  控制系统供应商需要现场总线基金会的AT-401设备描述服务工具5.0版本,并将它集成到控制系统中。这样控制系统就能够读取和执行EDD文件。一个项目中,无论谁是设备供应商,控制系统供应商都能从工厂每台仪表和现场设备中获得EDD。一旦安装了EDD文件,并且链接到控制系统,现场设备就能根据现场设备设计者要求的那样在用户界面中进行设置,而它的感观风格是由系统决定的。
  以上讲到的两种工具可以从现场总线基金会获得。HART基金会也有一种相似的工具。例如,HART通讯基金会(www.hartcomm.org) 提供的SDC-625智能设备组态器,它支持所有EDDL的结构,并 能对EDDL文件进行评估,对现场设备进行组态。SDC-625可通过RS232转HART接口与设备通讯,或是通过Xmtr-DD软件与仿真现场设备通讯。它还包含了非常有用的通讯记录窗口,实时显示发送到现场设备的指令。
  EDDL 是如何工作的
  首先,仪表或设备的设计人员使用EDDL的语法XML,它像一种语言,用来详细描述设备以及它的参数。它包括过程变量、设定点、上下限、环境温度等。EDDL还能支持Methods,这是一种支持逐步的、交互式标定程序的解释性脚本语言。设备设计人员从1990年就开始使用EDDL了,所以对他们而言这并不新鲜。
  通过一些新的增强功能,设计人员可以决定重要参数应该在哪些用户界面中显示,例如是否在柱状图中显示,以什么样的顺序显示等(图1)。设计EDDL用户界面的显示就像是设计一个网页。设计人员还能定义在何种情况下需要显示,以及如何显示。假如一台泵的轴承温度超过了某个设定值,泵的图标就会闪动。(图3)
  回到二进制
  现场总线基金会AT-400设备描述工具5.0版本检查了EDDL源文件的语法或逻辑错误,把源文件转换成更为压缩的二进制格式,并公布错误信息以跟踪和修改语
法。一旦EDDL文件通过现场总线基金会的测试和注册,它就将以二进制的形式出现在基金会的网站上。它也能通过下载和光盘从设备供应商处获得。由于二进制格式不容易被修改,所以更安全。
文章编号:070511
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