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8   接口开发的标准应用―互操作专用规范AIP

    为了使接口开发规范化，ISO 15745规定：接口的规范说明采用应用互操作专用规范AIP的形式来表示，接口开发遵从AIP，按AIP规范进行。
    AIP是关于接口的规范，它引用了一组专用规范，这些专用规范包括：参考了基础规范的过程专用规范、信息交换专用规范、资源专用规范和一些其他的AIP。
    过程专用规范是关于由过程集成模型所规定的过程的规范。在过程集成模型中已按照应用需求确定了应用中的控制流、物流和信息流的情况（或状态），也说明了启动和操作这些应用时所涉及的功能、步骤和活动。而过程专用规范采用XML文档来表示这些过程集成模型中的确定信息，也表示一些过程的基本规范信息。信息的例子有：
    有关联的过程集成模型；
    ?  操作员指令（如操作面板、HMI屏幕的分层菜单）；
    ?  工艺操作（如生产某产品的配方、反动及装配顺序、管道及仪表装配图等）；
    ?  通信网络图（如网络拓扑、网络配置）；
    ?  测试规范和结果（如FDA审批、客户验收测试）；
    ?  软件（如可执行的程序代码、软件设计文件）；
    ?  维护程序（如润滑时间表、振动检测）；
    ?  产品型号信息（如发动机的型号、批次号）；
    ?  质量信息（如设备利用率）。
    信息交换专用规范是关于由信息交换集成模型所规定的信息交换的规范。在信息交换集成模型中已说明了模型化过程之中资源间所交换的信息：过程信息、静态信息、控制信息。信息交换专用规范采用XML文档来表示这些信息交换集成模型中的确定信息，也表示一些信息交换的基本规范信息。这些信息包括：
    ?  引用的数据类型的格式，如IEC 61131-3、IEC 61158-5。
    ?  引用的数据交换的格式，如IEC 61158-3/4/5/6。
    ?  引用的数据显示的格式，如使用的语种、ISO 10646。
    ?  引用的数据存储的格式，如XML，ASCII。
    ?  功能块，如IEC 61499，IEC 61131-3。
    ?  PLC软件编码，如IEC 61131-3。
    ?  接口定义语言，如CORBA。
    资源专用规范是由五个部分组成：它们是装置专用规范规范、通信网络专用规范、设备专用规范、人员专用规范和物料专用规范。资源专用规范中包括了五部分的接口关系，规范要求接口关系遵从ISO/IEC IAS（工业自动化系统）接口类型标准。资源专用规范也是采用XML文件表示，它包括五部分专用规范的关系的信息，也包括一些通用信息，如通信网络图（网络拓扑和网络组成）。

9   使用AIF开发AIP

    在系统集成项目中，系统集成商最重要的工作是接口开发，按照ISO标准规定接口开发必须遵从接口规范（Interface Specification），ISO 15745提出，接口规范需采用应用互操作专规（Application Interoperation Profile，AIP）的形式，而且提出了使用应用集成框架AIF来开发AIP。因此，系统集成商符合ISO标准的系统集成方法应该是按照AIF的元素和规则，根据集成模型（规范的应用需求）作出应用互操作专规（AIP），再应用此项目的AIP开发接口完成对子系统的接入、最终完成具体项目的系统集成。
    对AIP的开发，ISO 15745标准中提出了有关开放系统应用集成框架的一整套概念和规范，其核心是作出具体项目的AIP。图1说明了开发AIP的全过程。

图1   按照ISO 15745开发专用规范过程

    开发AIP分别从两个基础的的规范文件（说明书）开始，即图1中的顶端和底层。第一位的基础规范文件（图中的顶部）是应用说明书（Application Specification），根据它，并按照ISO 15745中的有关规则和元素（例如集成模型类型，UML语言的原理）开发出过程集成模型、信息交换模型、资源模型，它们是一组用UML图表达的应用需求文件。根据资源集成模型确定了应用需求要求的具体资源及它们之间的关系，按照ISO的规则，可导出反映资源间接口要求的“资源专用规范要求”。
    另一方面，AIP开发者由装置、通信、设备、人员和物料五方面的基本规范文件以及它们之间的关系说明，按照ISO 15745中规定的专用规范类型、主专用规范模板、技术细节专规模板以及进而开发的通用专规模板、IAS（工业自动化系统）接口类型以及XML规则开发出“已有资源专用规范”（Profile of Existing Resources）。
    将“资源专用规范要求”和“已有资源专用规范”两相对照，可制定出适于应用集成要求的特定的资源规范。
    最后，这些过程专用规范、信息交换专用规范、资源专用规范和一些其他的AIP构成了本项目系统集成接口开发的AIP。换言之，AIP是一个用来开发接口的规范书，它引用了一组上述的专规和其他的AIP。
    国际标准组织同时提出了AIP开发的方法―使用专规模板开发AIP。ISO 15745定义了应用互操作规范的一个专规模板使得它的开发和表达变得十分简便。
    ISO 15745定义AIP的专规模板是由主专用模板（Master Profile Template）和它的子类通用专规模板（Generic Profile Template）组成。可用类图表达它们的关系，如图2所示。

图2    AIP主专规模板类图

    由图2可见，上述的过程专用规范、信息交换专用规范、资源专用规范（其中有包括：装置专用规范规范、通信专用规范、设备专用规范、人员专用规范和物料专用规范）都可用相应的模板来开发，对这些模板ISO 15745都有明确的规定（即AIF的规则），而且都有相应的XML文件对应。有了这些模板，再结合具体应用即可开发并用XML表示出适合具体应用的AIP来。从某种意义上讲，开发AIP就是利用ISO 15745?/3/4及其附录中给出的技术细节专规模板和相关的规范文件进行一系列满足应用需求的选择或填表。
    引入AIP有利于最终用户构建开放系统，有利于他们提出应用需求。引入AIP可减少系统集成商的开发时间，有利于他们使用AIF基础上的普通工具开发出以开放系统为平台的解决方案。AIP可引导设备制造商的产品支持系统集成标准。
    目前，相应的国家标准即将发布，它们将规范国内系统集成商的活动，引导我国工业自动化系统的系统集成走向规范、走向科学。

10   AIP开发的重点

    开发AIP主要是解决现场设备和装置的AIP（Device AIP），解决通信网络的AIP（CommNetwork AIP）。ISO 15745中，对通用设备（装置）专规模板和通用通信网络模板特别提出，它们是奠基在特定的现场总线技术之上的，这些特定的技术由技术细节专规模板来描述。ISO 15745-2/3/4三部分分别定义了以ISO 11898标准为基础的控制系统、以IEC 61158标准为基础的控制系统、以以太网标准为基础的控制系统的技术细节专规模板及其XML的表达，从而，使系统集成中最为复杂的底层装置的接口开发变得简单方便、既标准化又质量高。
    ISO 15745-2/3/4三部分包括了DeviceNet，CANopen（以ISO 11898标准为基础的控制系统）；P-NET，PROFIBUS，WorldFIP，ControlNet，INTERBUS（以IEC 61158标准为基础的控制系统）和ADS-net，FL-net，Ethernet/IP（以以太网标准为基础的控制系统）的设备（装置）和通信网络的技术细节的元素和规则，它们的专用规范和专用规范模板。这些专规和专规模板为开发出各类控制系统设备（装置）和通信网络的AIP提供了详细的、全面的和基本的XML文档。
    从目前的应用水平分析，解决通信网络和设备及装置的系统集成涉及到以太网和标准现场总线控制系统的技术细节，ISO 15745-2/3/4在继续扩展，已经包括其他几个著名的标准总线。ISO已经决定在15745-4中增加PROFInet（6.4节和附录D）、增加ModbusTCP（6.5节和附录E）和EPL（6.6节和附录G），并且增加ISO 15745的第五部分描述CC-link为基础的控制系统。
    显然，国际标准组织，不再追求一个一统天下的通信标准使得系统集成规范化（几十年的实践证明了这样的标准是不可能产生的），而是将解决系统集成基本问题的方法标准化，从而使得系统集成进程标准化。
    综上所述，工业自动化技术正在面临全面标准化的关键时期，系统集成商应该通过加快系统集成的标准化进程来增强自身的核心技术，适应技术发展的潮流。