現(xiàn)場(chǎng)總線互用性測(cè)試
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基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的既定目標(biāo)永遠(yuǎn)是設(shè)備之間的互用性，它靠使用開放的、非專有的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)的用戶層功能塊和設(shè)備描述技術(shù)。設(shè)備描述文件（DD）是允許設(shè)備在相同的H1現(xiàn)場(chǎng)總線共存和通訊的關(guān)鍵。為了保證互用性，要求設(shè)備供應(yīng)商經(jīng)過(guò)基金會(huì)檢測(cè)和注冊(cè)設(shè)備，使注冊(cè)文件對(duì)用戶是可用的。主系統(tǒng)也同樣被基金會(huì)用主機(jī)互用性支持測(cè)試（HIST）進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)保證未來(lái)的互用性。
但是，為什么所有的設(shè)備供應(yīng)商都要測(cè)試設(shè)備呢？今天，幾乎所有的DCS供應(yīng)商都擁有不同功能的現(xiàn)場(chǎng)總線互用性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，為的是用他們各自的主控制系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備。那么，什么是主機(jī)供應(yīng)商可以做，但是基金會(huì)和設(shè)備供應(yīng)商不可以做的呢？最后，用戶的最終收益將是什么呢？
這篇文章主要研究了這些問(wèn)題，并且關(guān)注了技術(shù)供應(yīng)商，無(wú)論是主系統(tǒng)或是設(shè)備的，可以做些什么來(lái)使基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線為每個(gè)人工作。
歷史回顧
剛開始基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的創(chuàng)始者，詳細(xì)闡述了他們的意圖，就是，為設(shè)備——傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等——可以存在于一個(gè)強(qiáng)大的總線之中，并且可以與其它設(shè)備和主機(jī)通訊，不管這些設(shè)備是來(lái)自于哪個(gè)廠家，這一想法通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的電氣和通訊協(xié)議得以實(shí)現(xiàn)，基金會(huì)指出，設(shè)備上出現(xiàn)的參數(shù)都是標(biāo)準(zhǔn)的，當(dāng)然也會(huì)存在一些包括制造商特定參數(shù)的選擇。各個(gè)制造商可以通過(guò)這些可選參數(shù)區(qū)分彼此。例如，一個(gè)溫度傳感器，將會(huì)在閥門定位器得到不同的參數(shù)。
在更多的案例中，所指定的主系統(tǒng)可能是一個(gè)DCS系統(tǒng)，但是它也可以是一個(gè)筆記本電腦，抑或是一個(gè)手持配置工具，或是一個(gè)簡(jiǎn)單的PC程序。設(shè)備描述文件和功能文件使得主系統(tǒng)可以識(shí)別設(shè)備，并且知道它們的參數(shù)和功能。描述設(shè)備的這些文件通常被整體指定為設(shè)備文件。這些設(shè)備文件定義了功能塊和設(shè)備功能，因此，就使一個(gè)主系統(tǒng)可以知道所需的關(guān)于FF設(shè)備的所有信息，而不需要親眼看到這些設(shè)備。所以，這些設(shè)備文件是離線配置的關(guān)鍵。
測(cè)試所需 在一個(gè)理想的世界里，如果擁有一個(gè)完美詳盡的說(shuō)明還要有對(duì)這個(gè)說(shuō)明的充分理解，主機(jī)和設(shè)備供應(yīng)商可以各自開發(fā)自己的產(chǎn)品，而且這些產(chǎn)品可以互相配合良好。但是在現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的現(xiàn)實(shí)世界中，由于現(xiàn)實(shí)人所開發(fā)的軟件的復(fù)雜性，所以大家公認(rèn)，測(cè)試是必須的——而且是大量的測(cè)試。所以基金會(huì)開始要求設(shè)備進(jìn)行基金會(huì)測(cè)試和注冊(cè)（在測(cè)試之后），最初并沒(méi)有對(duì)主系統(tǒng)測(cè)試做要求。多數(shù)設(shè)備供應(yīng)商曾經(jīng)在提交給FF注冊(cè)之前進(jìn)行自己的提前認(rèn)證（現(xiàn)在仍在進(jìn)行）?，F(xiàn)在，基金會(huì)仍然提供一些進(jìn)行FF通訊協(xié)議檢測(cè)。國(guó)家儀器現(xiàn)場(chǎng)總線配置被用來(lái)進(jìn)行設(shè)備測(cè)試。許多設(shè)備供應(yīng)商把這個(gè)軟件包作為他們?cè)趨f(xié)議層之外進(jìn)行測(cè)試和解決問(wèn)題的“黃金定律”。
同時(shí)，DCS領(lǐng)域也遇到了他們自己的問(wèn)題。已經(jīng)通過(guò)FF測(cè)試的設(shè)備和設(shè)備文件有時(shí)可能在一個(gè)系統(tǒng)上工作良好，卻在另一個(gè)系統(tǒng)上出現(xiàn)問(wèn)題。每個(gè)主系統(tǒng)供應(yīng)商都可以自由使用他們自己的一套現(xiàn)場(chǎng)總線功能和特點(diǎn)，一些不同的堆棧（協(xié)議實(shí)施）是可用而且已經(jīng)被用了。另外，不同的供應(yīng)商（無(wú)論是系統(tǒng)或是設(shè)備的）可能在現(xiàn)場(chǎng)總線規(guī)范的解釋上稍有不同。
所以有兩件事就在早期發(fā)生了。首先，用戶的項(xiàng)目要求不同的DCS系統(tǒng)與他們的各種現(xiàn)存設(shè)備配合使用。用戶開始要求設(shè)備被測(cè)試或是“認(rèn)證”來(lái)保證他們的現(xiàn)場(chǎng)總線項(xiàng)目可以順利工作。第二，當(dāng)遇到問(wèn)題時(shí)，主系統(tǒng)和設(shè)備供應(yīng)商開始合作（和基金會(huì)）來(lái)解決這些問(wèn)題。現(xiàn)在，大多數(shù)大型的系統(tǒng)供應(yīng)商在適當(dāng)?shù)奈恢糜袦y(cè)試程序。這些測(cè)試程序就代表了“幕后之人”，它們?cè)诖_?，F(xiàn)場(chǎng)總線工程順利實(shí)施，問(wèn)題成功解決方面非常有用。
測(cè)試的“三角關(guān)系”
當(dāng)今，使得基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線之所以成功的一個(gè)關(guān)鍵因素就是測(cè)試的三角關(guān)系，包括基金會(huì)，設(shè)備供應(yīng)商和主系統(tǒng)供應(yīng)商（見圖1）雖然信任用戶的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室和試驗(yàn)工廠，或是獨(dú)立的顧問(wèn)，學(xué)習(xí)中心，但是最主要的責(zé)任是來(lái)自這三個(gè)部門。讓我們看一下他們各自的職責(zé)。
圖1 測(cè)試的三角關(guān)系 除了提供技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)總線組織，現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)負(fù)責(zé)測(cè)試設(shè)備，使之滿足FF標(biāo)準(zhǔn)的要求。FF注冊(cè)設(shè)備是已經(jīng)通過(guò)測(cè)試的。這些測(cè)試非常重要，但是也有限制。實(shí)際上，F(xiàn)F并不“證明”設(shè)備，他們并不保證一個(gè)設(shè)備以特定的方式運(yùn)行。他們的宗旨是保證協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)被執(zhí)行。FF通過(guò)執(zhí)行非常嚴(yán)格的測(cè)試來(lái)保證電氣設(shè)備的協(xié)議被執(zhí)行。FF互用性測(cè)試軟件包依靠這些標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試設(shè)備。他們測(cè)試通訊功能，檢驗(yàn)一個(gè)設(shè)備包含一個(gè)通過(guò)FF一致性測(cè)試的注冊(cè)堆棧。
當(dāng)FF確實(shí)運(yùn)行一個(gè)設(shè)備互用性測(cè)試來(lái)檢驗(yàn)不同設(shè)備功能塊之間的通訊時(shí)，這并不保證正確的功能塊控制行為。FF并不強(qiáng)制測(cè)試或是使設(shè)備執(zhí)行相關(guān)的測(cè)試。FF的DD測(cè)試保證語(yǔ)法正確并滿足一定的標(biāo)準(zhǔn)。CFF測(cè)試保證功能文件定義現(xiàn)有設(shè)備的功能。當(dāng)然，主要的目的還是保證FF協(xié)議和說(shuō)明將被執(zhí)行。也就是說(shuō)每臺(tái)設(shè)備都要得到FF檢測(cè)標(biāo)志。但是現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)并不保證設(shè)備與系統(tǒng)配合正確?？紤]到所有的可能組合，這將會(huì)是一個(gè)不可能的任務(wù)。
設(shè)備供應(yīng)商最在意他們的設(shè)備按照需求工作。他們最關(guān)注設(shè)備功能（制造商置于傳感器模塊的特殊部分），也是區(qū)分他們產(chǎn)品的地方。大多數(shù)設(shè)備供應(yīng)商的堆?；蚴峭獠抗δ艿囊恍┕δ軌K依靠第三方，例如Softing、SMAR或是國(guó)家儀器有限公司。設(shè)備供應(yīng)商在基金會(huì)處購(gòu)買工具進(jìn)行提前測(cè)試，以保證通過(guò)進(jìn)一步的FF互用性測(cè)試，但是這些工具并不測(cè)試類似算法等行為。許多設(shè)備供應(yīng)商只有有限的測(cè)試能力，有時(shí)只使用NI配置軟件作為用戶測(cè)試工具，他們很少有主系統(tǒng)，例如，NI配置軟件對(duì)報(bào)警行為并不做出反映。幸運(yùn)的是，供應(yīng)商已經(jīng)開始購(gòu)買主系統(tǒng)，并且在保證設(shè)備所有行為表現(xiàn)越來(lái)越主動(dòng)。這是一個(gè)學(xué)習(xí)的過(guò)程，但是他們的主要目的仍然是保證他們的設(shè)備正常工作并合乎標(biāo)準(zhǔn)。
系統(tǒng)供應(yīng)商的職責(zé)不僅僅是把各種現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備相互連接和集成在一起，而且要保證整個(gè)系統(tǒng)的控制行為，包括設(shè)備的功能塊。最終，用戶期望整個(gè)系統(tǒng)工作正確。為此，還有很多其它的事要做。系統(tǒng)供應(yīng)商在設(shè)備測(cè)試中扮演重要角色?，F(xiàn)在，正式的現(xiàn)場(chǎng)總線互用性程序已經(jīng)被以下公司開發(fā)使用： Honeywell (PlantScape和 Experion PKS), Emerson (DeltaV 和 Ovation), Yokogawa (Centum), ABB (Industrial IT), Rockwell 自動(dòng)化和 SMAR (System 302)。（如有遺漏，請(qǐng)多見諒）。盡管每個(gè)企業(yè)的測(cè)試程序應(yīng)用或是原則有所不同，但是最終目的都是相同的，保證可用的設(shè)備正確可靠的與控制系統(tǒng)工作。
系統(tǒng)供應(yīng)商的測(cè)試之所以意義重大，具有以下幾點(diǎn)原因：
● 如報(bào)警和時(shí)間報(bào)告等行為可以更好的被主系統(tǒng)觀察到
● 一個(gè)設(shè)備的功能涉及系統(tǒng)的不同功能
● 新的功能總是在規(guī)則中詳細(xì)說(shuō)明
● 規(guī)則的新變形被試驗(yàn)（如規(guī)則沒(méi)有排除但是以前沒(méi)有人試驗(yàn)過(guò)的）
● 一些可能使用的特性沒(méi)有被支持，但是也沒(méi)有明確反對(duì)
評(píng)論