現場(chǎng)總線(xiàn)互用性測試
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基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)的既定目標永遠是設備之間的互用性，它靠使用開(kāi)放的、非專(zhuān)有的現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議、標準的用戶(hù)層功能塊和設備描述技術(shù)。設備描述文件（DD）是允許設備在相同的H1現場(chǎng)總線(xiàn)共存和通訊的關(guān)鍵。為了保證互用性，要求設備供應商經(jīng)過(guò)基金會(huì )檢測和注冊設備，使注冊文件對用戶(hù)是可用的。主系統也同樣被基金會(huì )用主機互用性支持測試（HIST）進(jìn)行檢測，來(lái)保證未來(lái)的互用性。
但是，為什么所有的設備供應商都要測試設備呢？今天，幾乎所有的DCS供應商都擁有不同功能的現場(chǎng)總線(xiàn)互用性檢測實(shí)驗室，為的是用他們各自的主控制系統來(lái)檢測基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)設備。那么，什么是主機供應商可以做，但是基金會(huì )和設備供應商不可以做的呢？最后，用戶(hù)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)供應商，無(wú)論是主系統或是設備的，可以做些什么來(lái)使基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)為每個(gè)人工作。
歷史回顧
剛開(kāi)始基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)的創(chuàng )始者，詳細闡述了他們的意圖，就是，為設備——傳感器和執行機構等——可以存在于一個(gè)強大的總線(xiàn)之中，并且可以與其它設備和主機通訊，不管這些設備是來(lái)自于哪個(gè)廠(chǎng)家，這一想法通過(guò)標準的電氣和通訊協(xié)議得以實(shí)現，基金會(huì )指出，設備上出現的參數都是標準的，當然也會(huì )存在一些包括制造商特定參數的選擇。各個(gè)制造商可以通過(guò)這些可選參數區分彼此。例如，一個(gè)溫度傳感器，將會(huì )在閥門(mén)定位器得到不同的參數。
在更多的案例中，所指定的主系統可能是一個(gè)DCS系統，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。設備描述文件和功能文件使得主系統可以識別設備，并且知道它們的參數和功能。描述設備的這些文件通常被整體指定為設備文件。這些設備文件定義了功能塊和設備功能，因此，就使一個(gè)主系統可以知道所需的關(guān)于FF設備的所有信息，而不需要親眼看到這些設備。所以，這些設備文件是離線(xiàn)配置的關(guān)鍵。
測試所需 在一個(gè)理想的世界里，如果擁有一個(gè)完美詳盡的說(shuō)明還要有對這個(gè)說(shuō)明的充分理解，主機和設備供應商可以各自開(kāi)發(fā)自己的產(chǎn)品，而且這些產(chǎn)品可以互相配合良好。但是在現場(chǎng)總線(xiàn)設備的現實(shí)世界中，由于現實(shí)人所開(kāi)發(fā)的軟件的復雜性，所以大家公認，測試是必須的——而且是大量的測試。所以基金會(huì )開(kāi)始要求設備進(jìn)行基金會(huì )測試和注冊（在測試之后），最初并沒(méi)有對主系統測試做要求。多數設備供應商曾經(jīng)在提交給FF注冊之前進(jìn)行自己的提前認證（現在仍在進(jìn)行）?，F在，基金會(huì )仍然提供一些進(jìn)行FF通訊協(xié)議檢測。國家儀器現場(chǎng)總線(xiàn)配置被用來(lái)進(jìn)行設備測試。許多設備供應商把這個(gè)軟件包作為他們在協(xié)議層之外進(jìn)行測試和解決問(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測試的設備和設備文件有時(shí)可能在一個(gè)系統上工作良好，卻在另一個(gè)系統上出現問(wèn)題。每個(gè)主系統供應商都可以自由使用他們自己的一套現場(chǎng)總線(xiàn)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，不同的供應商（無(wú)論是系統或是設備的）可能在現場(chǎng)總線(xiàn)規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(hù)的項目要求不同的DCS系統與他們的各種現存設備配合使用。用戶(hù)開(kāi)始要求設備被測試或是“認證”來(lái)保證他們的現場(chǎng)總線(xiàn)項目可以順利工作。第二，當遇到問(wèn)題時(shí)，主系統和設備供應商開(kāi)始合作（和基金會(huì )）來(lái)解決這些問(wèn)題?，F在，大多數大型的系統供應商在適當的位置有測試程序。這些測試程序就代表了“幕后之人”，它們在確?，F場(chǎng)總線(xiàn)工程順利實(shí)施，問(wèn)題成功解決方面非常有用。
測試的“三角關(guān)系”
當今，使得基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)之所以成功的一個(gè)關(guān)鍵因素就是測試的三角關(guān)系，包括基金會(huì )，設備供應商和主系統供應商（見(jiàn)圖1）雖然信任用戶(hù)的測試實(shí)驗室和試驗工廠(chǎng)，或是獨立的顧問(wèn)，學(xué)習中心，但是最主要的責任是來(lái)自這三個(gè)部門(mén)。讓我們看一下他們各自的職責。
圖1 測試的三角關(guān)系 除了提供技術(shù)，現場(chǎng)總線(xiàn)組織，現場(chǎng)總線(xiàn)基金會(huì )負責測試設備，使之滿(mǎn)足FF標準的要求。FF注冊設備是已經(jīng)通過(guò)測試的。這些測試非常重要，但是也有限制。實(shí)際上，FF并不“證明”設備，他們并不保證一個(gè)設備以特定的方式運行。他們的宗旨是保證協(xié)議和標準被執行。FF通過(guò)執行非常嚴格的測試來(lái)保證電氣設備的協(xié)議被執行。FF互用性測試軟件包依靠這些標準測試設備。他們測試通訊功能，檢驗一個(gè)設備包含一個(gè)通過(guò)FF一致性測試的注冊堆棧。
當FF確實(shí)運行一個(gè)設備互用性測試來(lái)檢驗不同設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并不強制測試或是使設備執行相關(guān)的測試。FF的DD測試保證語(yǔ)法正確并滿(mǎn)足一定的標準。CFF測試保證功能文件定義現有設備的功能。當然，主要的目的還是保證FF協(xié)議和說(shuō)明將被執行。也就是說(shuō)每臺設備都要得到FF檢測標志。但是現場(chǎng)總線(xiàn)基金會(huì )并不保證設備與系統配合正確?？紤]到所有的可能組合，這將會(huì )是一個(gè)不可能的任務(wù)。
設備供應商最在意他們的設備按照需求工作。他們最關(guān)注設備功能（制造商置于傳感器模塊的特殊部分），也是區分他們產(chǎn)品的地方。大多數設備供應商的堆?；蚴峭獠抗δ艿囊恍┕δ軌K依靠第三方，例如Softing、SMAR或是國家儀器有限公司。設備供應商在基金會(huì )處購買(mǎi)工具進(jìn)行提前測試，以保證通過(guò)進(jìn)一步的FF互用性測試，但是這些工具并不測試類(lèi)似算法等行為。許多設備供應商只有有限的測試能力，有時(shí)只使用NI配置軟件作為用戶(hù)測試工具，他們很少有主系統，例如，NI配置軟件對報警行為并不做出反映。幸運的是，供應商已經(jīng)開(kāi)始購買(mǎi)主系統，并且在保證設備所有行為表現越來(lái)越主動(dòng)。這是一個(gè)學(xué)習的過(guò)程，但是他們的主要目的仍然是保證他們的設備正常工作并合乎標準。
系統供應商的職責不僅僅是把各種現場(chǎng)總線(xiàn)設備相互連接和集成在一起，而且要保證整個(gè)系統的控制行為，包括設備的功能塊。最終，用戶(hù)期望整個(gè)系統工作正確。為此，還有很多其它的事要做。系統供應商在設備測試中扮演重要角色?，F在，正式的現場(chǎng)總線(xiàn)互用性程序已經(jīng)被以下公司開(kāi)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，請多見(jiàn)諒）。盡管每個(gè)企業(yè)的測試程序應用或是原則有所不同，但是最終目的都是相同的，保證可用的設備正確可靠的與控制系統工作。
系統供應商的測試之所以意義重大，具有以下幾點(diǎn)原因：
● 如報警和時(shí)間報告等行為可以更好的被主系統觀(guān)察到
● 一個(gè)設備的功能涉及系統的不同功能
● 新的功能總是在規則中詳細說(shuō)明
● 規則的新變形被試驗（如規則沒(méi)有排除但是以前沒(méi)有人試驗過(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
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