Introduction 簡(jiǎn)介

　　FDT（Field Device Tool）是一個(gè)將智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備集成到過(guò)程和工廠自動(dòng)化系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。它規(guī)范了DTM（Device Type Manager 設(shè)備類(lèi)型管理器）和框架應(yīng)用程序間的標(biāo)準(zhǔn)軟件接口，而且這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是獨(dú)立于各個(gè)制造商和各種現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的。框架應(yīng)用程序可以是工程工具，資產(chǎn)管理系統(tǒng)，DCS系統(tǒng)，或其它各種工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)。而DTM是一個(gè)針對(duì)某個(gè)特定現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（有時(shí)亦可是某個(gè)產(chǎn)品線）的軟件模塊，它實(shí)現(xiàn)了用來(lái)配置，參數(shù)化及控制相應(yīng)設(shè)備的所有功能。

　　FDT的應(yīng)用就和Windows的打印機(jī)一樣方便。每個(gè)打印機(jī)都自帶驅(qū)動(dòng)。安裝結(jié)束后，用戶(hù)即可在Windows中的各種應(yīng)用程序中打印文檔，這都?xì)w功于應(yīng)用程序和打印機(jī)驅(qū)動(dòng)間的標(biāo)準(zhǔn)接口。與之相仿，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都自帶由制造商提供的DTM。安裝完畢后，無(wú)論哪個(gè)框架應(yīng)用程序都能通過(guò)DTM來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理。這些都?xì)w功于FDT標(biāo)準(zhǔn)，它定義了框架應(yīng)用程序和DTM之間的軟件接口，見(jiàn)圖表1。

   Merits of FDT | FDT優(yōu)勢(shì)

　　FDT給系統(tǒng)和設(shè)備制造商以及最終用戶(hù)帶來(lái)了全新的機(jī)遇。

　　1、Free Selection  自由選擇

　　FDT標(biāo)準(zhǔn)目前支持超過(guò)10種現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議（見(jiàn)圖表 2）。

   全球范圍內(nèi)，超過(guò)60家設(shè)備制造商和超過(guò)15家系統(tǒng)集成商已經(jīng)將FDT技術(shù)用于工業(yè)產(chǎn)品。FDT的開(kāi)發(fā)架構(gòu)支持幾乎所有的現(xiàn)場(chǎng)總線，包括私有的通訊協(xié)議。用戶(hù)可以自由選擇最符合自己需求的產(chǎn)品。這個(gè)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)打破了以往一家壟斷的狀況。

　　2、Investment Protection 投資保護(hù)

　　FDT技術(shù)能夠便捷的擴(kuò)展現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。只需幾個(gè)簡(jiǎn)單步驟，您采購(gòu)的新設(shè)備就能正常使用了。DTM提供的豐富的用戶(hù)界面幫助用戶(hù)在設(shè)備的整個(gè)生命周期內(nèi)來(lái)做配置，試車(chē)，診斷等等操作。設(shè)備制造商最了解他們的設(shè)備，所以DTM能夠提供比其它任何第三方工具都全面的功能。FDT還能支持未來(lái)在過(guò)程和工廠自動(dòng)化行業(yè)出現(xiàn)的新的通訊協(xié)議，因此對(duì)FDT的投資帶來(lái)的是長(zhǎng)期的效益。

　　3、Transparent Data Acquisition 透明數(shù)據(jù)采集

　　現(xiàn)代化自動(dòng)化系統(tǒng)通常包含應(yīng)用了多種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖表 3）。而FDT革命性的通訊機(jī)制能夠很好的支持這類(lèi)嵌套通訊和數(shù)據(jù)的路由。無(wú)論設(shè)備處于網(wǎng)絡(luò)的哪個(gè)位置，它的數(shù)據(jù)都能被多個(gè)系統(tǒng)透明的采集和應(yīng)用。

　　4、Ease of Use 簡(jiǎn)單易用

　　FDT為用戶(hù)管理大量的設(shè)備提供了一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)，因此節(jié)省了培訓(xùn)，工程，診斷和維護(hù)的成本。FDT組織發(fā)布的DTM風(fēng)格指導(dǎo)也定義了統(tǒng)一的用戶(hù)界面。認(rèn)證和兼容性測(cè)試給簡(jiǎn)便的即插即用提供了進(jìn)一步的保證。

　　FDT 2.0

　　第一個(gè)FDT規(guī)范是2001年發(fā)布的，而當(dāng)前的FDT 1.2.1規(guī)范是2005年發(fā)布的。FDT承諾確保用戶(hù)在技術(shù)上，功能上，可用性上和性能上始終處于領(lǐng)先地位。因此，一個(gè)新的FDT 2.0標(biāo)準(zhǔn)即將面世，目前處于公眾審閱階段，預(yù)計(jì)2012年初會(huì)正式發(fā)布。感興趣的組織及個(gè)人可以向FDT組織申請(qǐng)獲得FDT 2.0標(biāo)準(zhǔn)（草案）。

　　對(duì)于大部分人，F(xiàn)DT 2.0是一個(gè)全新的標(biāo)準(zhǔn)。雖然還未正式發(fā)布，但如果我不和大家提前分享它的各種激動(dòng)人心的新功能，我一定會(huì)感到內(nèi)疚的。

　　1、Migrate to Microsoft .NET 采用微軟.NET技術(shù)

　　FDT最初選擇COM和XML作為基本技術(shù)至今已經(jīng)超過(guò)10年了，而這些技術(shù)逐步無(wú)法滿足自動(dòng)化行業(yè)日益增長(zhǎng)的需求。另一方面，微軟吧主要的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)放到了.NET技術(shù)和相應(yīng)的軟件生態(tài)系統(tǒng)中。開(kāi)發(fā)人員從開(kāi)發(fā)工具，技術(shù)支持等方面都能獲得越來(lái)越好的支持。更重要的是，.NET技術(shù)解決了許多現(xiàn)有FDT技術(shù)正面臨的問(wèn)題。因此，用.NET接口代替現(xiàn)有的COM接口，用.NET數(shù)據(jù)類(lèi)型代替XML成為了一個(gè)水到渠成的不二選擇。

　　2、Simplify Architecture and Interactions 簡(jiǎn)化架構(gòu)和交互

　　FDT 1.x 規(guī)范里各個(gè)組件間的交互比較復(fù)雜，而FDT 2.0大大簡(jiǎn)化了架構(gòu)模型。不必要的組件和交互被移除了（見(jiàn)圖表 4）。

　　現(xiàn)在所有的交互都集中在框架應(yīng)用程序。比如，DTM和用戶(hù)界面間的直接交互，以及多個(gè)DTM間的交互都被框架應(yīng)用程序托管了（見(jiàn)圖表 5中的藍(lán)色部分）。

　　這不僅簡(jiǎn)化了FDT標(biāo)準(zhǔn)的整體復(fù)雜度，而且避免了由于多個(gè)DTM的不同實(shí)現(xiàn)帶來(lái)的各種互操作性問(wèn)題。

　　此外，新的集中于框架應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)允許FDT解決方案使用分布式架構(gòu)。比如，框架應(yīng)用程序可以采用客戶(hù)端-服務(wù)器的架構(gòu)。所有DTM部署在一個(gè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的中央服務(wù)器上，而用戶(hù)界面可以在遠(yuǎn)程客戶(hù)端上運(yùn)行。DTM和它的用戶(hù)界面甚至沒(méi)有意識(shí)到這個(gè)分布式的交互。這將給FDT帶來(lái)一個(gè)全新的創(chuàng)新概念。

　　3、Better Performance 更好的性能

　　運(yùn)行性能一直是關(guān)于FDT1.x討論的熱點(diǎn)，所以在設(shè)計(jì)新的FDT標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，性能始終是考慮的重點(diǎn)。由此帶來(lái)了像不完全加載、更細(xì)化的數(shù)據(jù)訪問(wèn)和存儲(chǔ)等新概念。比如，F(xiàn)DT 1.x的DTM，即使只需訪問(wèn)一個(gè)設(shè)備參數(shù)，必須加載或存儲(chǔ)整個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)。在實(shí)際的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，當(dāng)操作一個(gè)大型項(xiàng)目時(shí)，僅僅初始化就需要很長(zhǎng)的時(shí)間。而FDT 2.0用一個(gè)更細(xì)化的方式（采用子數(shù)據(jù)集的概念）來(lái)管理DTM。因此，只有那些被修改的數(shù)據(jù)需要存儲(chǔ)或加載。當(dāng)然，這只是FDT 2.0里面許多提高性能的舉措中的一個(gè)例子。

　　此外，新的.NET技術(shù)和簡(jiǎn)化了的交互使得FDT 2.0的整體性能得到了進(jìn)一步的提升。

　　4、Interoperability 互操作性

　　規(guī)范文檔從沒(méi)像現(xiàn)在這么精確和清楚。一份好的規(guī)范文檔保證了由此產(chǎn)生的各個(gè)制造商的產(chǎn)品間的互操作性。清晰的實(shí)現(xiàn)規(guī)則，比如處理多線程和同步問(wèn)題，能讓開(kāi)發(fā)人員節(jié)省很多原本需要用來(lái)診斷死鎖問(wèn)題的時(shí)間。

　　針對(duì)框架應(yīng)用程序和DTM的開(kāi)發(fā)，F(xiàn)DT組織將分別發(fā)布所對(duì)應(yīng)的“通用組件”。框架通用組件和DTM通用組件之間會(huì)進(jìn)行詳盡的互操作性測(cè)試。這將保證基于通用組件開(kāi)發(fā)的框架應(yīng)用程序和DTM之間能夠無(wú)縫的集成，從而大幅減低測(cè)試的成本。

　　5、Backward Compatible 向后兼容

　　最后，F(xiàn)DT2.0也保證了大家之前對(duì)于FDT的長(zhǎng)期投資，因?yàn)镕DT 2.0向后兼容FDT1.x。我們花了很大的精力來(lái)保證FDT1.x的DTM可以在新的FDT 2.0環(huán)境里工作。

　　哎呀，是不是透露了太多FDT 2.0的細(xì)節(jié)了？不過(guò)不用擔(dān)心，F(xiàn)DT 2.0有太多的驚喜等著您去發(fā)現(xiàn)。

　　Development Tools 開(kāi)發(fā)工具

　　FDT 2.0采用了微軟的.NET技術(shù)，應(yīng)此微軟Visual Studio和C#編程語(yǔ)言是FDT開(kāi)發(fā)的首選工具。我們推薦最新的Visual Studio 2010版本。

　　作為FDT 2.0的一部分，F(xiàn)DT組織將以.NET組件的方式發(fā)布.NET的接口定義和.NET的數(shù)據(jù)類(lèi)型，也會(huì)附帶完善的在線幫助文檔（圖表 6）。

　　此外，F(xiàn)DT組織也指定了針對(duì)框架應(yīng)用程序和DTM的兩個(gè)通用組件。它們封裝了FDT 2.0里各個(gè)組件間互相交互的業(yè)務(wù)邏輯。開(kāi)發(fā)人員可以更加關(guān)注其應(yīng)用自身的功能，但又保證最終產(chǎn)品符合規(guī)范。DTM通用組件目前正在開(kāi)發(fā)中，而框架通用組件已發(fā)布Beta測(cè)試版。

　　Future 未來(lái)

　　截至2011年6月，全球共有88家工廠和過(guò)程自動(dòng)化的廠家加入了FDT組織，越來(lái)越多的公司也將加入。在許多國(guó)家，有本地的FDT團(tuán)隊(duì)在技術(shù)和市場(chǎng)方面提供全方面的支持。由成員公司支持的路演、講座和培訓(xùn)課程等活動(dòng)在世界各地舉行。

　　即將到來(lái)的激動(dòng)人心的大事就是新的FDT 2.0標(biāo)準(zhǔn)的正式發(fā)布。目前，它正處于公眾評(píng)估的階段，預(yù)計(jì)于2012年初發(fā)布。兩個(gè)通用組件也將在標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布之后很快面世。在不久的將來(lái)，我們將看到第一批基于FDT 2.0標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。好消息是FDT 1.x和FDT 2.0的DTM在新的標(biāo)準(zhǔn)下能順利的互相交互。

　　作者

　　張皆樂(lè)就職于蘇州美名軟件的研發(fā)部門(mén)。從5年前開(kāi)始，他的工作重點(diǎn)是FDT/DTM解決方案的開(kāi)發(fā)。他也是中國(guó)FDT協(xié)會(huì)技術(shù)工作組的主席。