智能设备开发 ：从数据驱动的FDT 3.0 DTM 开始

最近发布的FDT 3.0规范支持FDT IIoT Server(FITS)平台，该平台旨在助力自动化供应商推动智能制造的实施。FDT(IEC 62453)允许将设备和网络集成到工程工具中去，例如工业控制系统(ICS)和资产管理系统。FITS的安全性、用于信息技术/运营技术(IT/OT)数据访问的OPC统一架构(UA)服务器和用于移动和远程访问的Web服务器，允许在整个制造过程实现统一和信息驱动的业务模型。FDT智能制造功能的关键驱动力始于运行新的FDT 3.0标准的设备类型管理器（DTM）。

　　数据驱动的智能设备解决方案

　　FDT/DTM包含了定义每个仪器中所有参数和功能的应用软件，无论是简单还是复杂设备都适用。DTM封装了所有设备特定的数据、功能和业务规则，例如设备结构、通信能力、内部关联及其人机界面(HMI)结构。

　　FDT标准包含多种类型的DTM，例如设备DTM、解释器DTM、通用DTM、通信DTM和网关DTM。这些DTM支持标准化的通信方式，同时交换独立于制造商、设备类型、系统或IT/OT协议的信息，从小型桌面环境到企业范围的服务器/云架构中，均有这类应用。

　　新发布的FDT 3.0架构在先前版本的基础上嵌入了OPC UA服务器，目前的DTM可通过OPC UA服务器自动提供设备数据和健康信息。资产管理现在可作为工业物联网(IIoT)或工业4.0的一部分，部署为云服务。这种架构使自动化金字塔变得扁平化，因此任何需要设备数据的应用都可以通过DTM从OPC UA中获取数据。

　　通过转向微软.NET Core技术以及用户界面(UI)转向基于Web的技术，FDT 3.0 DTM获得进一步发展，从而使资产相关设备信息的呈现实现多样化。Web技术的使用，允许基于服务器的分布式架构通过移动设备和远程访问解决方案来增强用户体验。

　　与基于早期FDT 1.2或FDT 2.0标准的DTM不同，FDT 3.0 DTM采用响应式触摸屏功能，并将其作为HTML 5.0开发的一部分，这是平板电脑和智能手机必备的功能。这确保移动设备界面成为DTM环境下不可或缺的一部分。

图1：FDT DTM接口和设备专用的解决方案。本文图片来源：FDT组织

　　使用集成开发环境

　　随着FDT 3.0标准的推出，FDT组织发布了FDT 3.0 DTM通用组件工具包，以帮助供应商社区通过集成开发环境(IDE)快速启动FDT开发。更新的FDT 3.0 DTM通用组件，有助于最大限度地减少工程工作量、简化DTM认证并缩短上市时间。

　　当FDT 2.0标准首次引入DTM通用组件工具包时，主要目的是提高互操作性，并帮助仪器公司加快DTM开发活动。这一功能在FDT 3.0中得到了加强，同时利用了工具包中嵌入的几十年公认的行业专业知识。

　　满足FDT 3.0标准的FDT通用组件的增强功能，改善了DTM开发人员的易用性。增强的工具包功能，将使寻求从竞争中脱颖而出的公司受益。这些功能旨在让DTM开发团队能够专注于设备功能、Web UI和其它自定义应用程序功能所带来的增值参数配置文件。

　　平台的独立性和安全性

　　FDT 3.0 DTM通用组件支持的增强FDT功能，包括平台独立性、高级Web UI、自动启用的OPC UA兼容性、自定义图形参数化和严格的DTM安全性。

　　由于FDT 3.0 DTM通用组件与平台无关（允许基于FDT的解决方案具有跨平台功能），它们可用于领先的计算平台，如Apple、Linux和微软Windows。这种方法允许用户保留其首选的设备固件制造环境，同时确保统一的开发方法。此外，现在使用Web技术，可以通过分离UI与服务器来创建真正的分布式架构。客户端、服务器和DTM都是瘦型的，可以托管在任何平台上。

　　FDT 3.0 DTM通用组件，对于推动以创建OPC UA信息模型为中心的开发计划至关重要。借助这些工具，可以为DTM自动启用OPC UA——这意味着不需要额外的编码或工作。OPC UA的原生集成，使其可以为各种目的提供数据。这为最终用户提供一个开箱即用的解决方案，用于访问DTM信息并使其可用于基于云的应用。

　　FDT 3.0标准及其DTM通用组件，支持安全的DTM部署流程，使开发人员能够打包和签署DTM，并向客户提供他们已经过FDT测试和认证的证书。更新的安全措施还提供保证和篡改证据，因此用户可以确信其DTM的来源，并知道其功能未被第三方更篡改。

图2：DTM用户界面(UI)和业务逻辑之间的消息以JSON格式编码。

　　部署智能设备业务模式

　　从业务角度来看，FDT 3.0标准使自动化公司能够部署DTM业务模型，它利用了改进的互操作性、原生OPC UA支持、提供定制和移动访问功能的现代Web UI、简化的DTM认证和云存储库功能以及更容易的开发者工具等优势，帮助缩短基于DTM的智能产品的上市时间。

　　例如，使用FDT 3.0 DTM通用组件的公司，会减少DTM开发和认证的成本和工作，因为通用组件包括成千上万行预先编写和测试的代码，可确保DTM基本代码符合FDT标准。该工具包使DTM开发人员不必亲自编写和调试大量代码。他们不再需要成为FDT技术的专家，而是可以通过专注于高级功能来增强他们的产品。

　　通过将FDT 3.0 DTM通用组件与增值参数配置文件相结合，实现其设备的独特功能和UI，开发团队可以推进定制解决方案，而无需了解FDT规范的所有技术细微差别。FDT 3.0 DTM通用组件帮助文件提供了优化DTM开发活动的详细说明。

图3：FDT 3.0 DTM开发和认证过程。

　　DTM通用组件工具包

　　此外，开发人员可以使用FDT 3.0示例DTM，它展示了如何使用FDT 3.0 DTM通用组件工具包的特性和功能。示例DTM中包含可以作为开发人员创建DTM起点的基本功能。

　　通用组件还帮助设备供应商迁移现有FDT DTM 2.0业务逻辑，以支持FDT 3.0应用。对于正在过渡到FDT 3.0技术并寻求向客户呈现DTM信息的方法的组织来说，这是一个重要优势。

　　配置FDT 3.0的强大Web UI，允许在任何浏览器中打开DTM，包括现场人员携带的移动设备。移动应用是FDT 3.0 DTM发挥作用的一个具体例子。企业可以使用该技术的标准化移动平台作为其服务功能的一部分，帮助现场工程师通过远程协助解决问题。

　　FDT 3.0 DTM通用组件还使开发人员能够解决DTM认证过程中涉及的大多数测试用例，同时无需测试和验证自己的软件功能。使用工具包预先编写的基本代码，可自动启用合规性检查，无需审查FDT规范即可实施合规性代码。开发人员也可以自定义特定的设备功能和Web UI代码。通用组件还有助于清单文件的开发，并使用开放包格式来简化DTM包的交付。

　　所有经过认证的FDT 3.0 DTM均符合NAMUR NE-107推荐性规范，该规范要求操作人员应该以简单、统一的方式，查看包括仪器状态在内的过程（无论源设备如何），以支持预测性维护策略。因此，在查看现场设备健康状况，改进维护工作流程的应用方面，DTM是一个重要的推动因素。

　　凭借FDT 3.0 DTM通用组件的可用性，以及它们优化DTM标准化和合规开发的能力，设备供应商可以获得许多重要的技术和业务优势。首先，他们可以提供满足客户期望的、更具鲁棒性的DTM。其次，他们可以利用支持工业自动化时代的技术进步，在现代工业设施中连接传感器到云系统。最后，他们可以更快地将DTM推向市场，从而提高企业的盈利能力。