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8   接口開發的標準應用―互操作專用規范AIP

    為了使接口開發規范化，ISO 15745規定：接口的規范說明采用應用互操作專用規范AIP的形式來表示，接口開發遵從AIP，按AIP規范進行。
    AIP是關于接口的規范，它引用了一組專用規范，這些專用規范包括：參考了基礎規范的過程專用規范、信息交換專用規范、資源專用規范和一些其他的AIP。
    過程專用規范是關于由過程集成模型所規定的過程的規范。在過程集成模型中已按照應用需求確定了應用中的控制流、物流和信息流的情況（或狀態），也說明了啟動和操作這些應用時所涉及的功能、步驟和活動。而過程專用規范采用XML文檔來表示這些過程集成模型中的確定信息，也表示一些過程的基本規范信息。信息的例子有：
    有關聯的過程集成模型；
    ?  操作員指令（如操作面板、HMI屏幕的分層菜單）；
    ?  工藝操作（如生產某產品的配方、反動及裝配順序、管道及儀表裝配圖等）；
    ?  通信網絡圖（如網絡拓撲、網絡配置）；
    ?  測試規范和結果（如FDA審批、客戶驗收測試）；
    ?  軟件（如可執行的程序代碼、軟件設計文件）；
    ?  維護程序（如潤滑時間表、振動檢測）；
    ?  產品型號信息（如發動機的型號、批次號）；
    ?  質量信息（如設備利用率）。
    信息交換專用規范是關于由信息交換集成模型所規定的信息交換的規范。在信息交換集成模型中已說明了模型化過程之中資源間所交換的信息：過程信息、靜態信息、控制信息。信息交換專用規范采用XML文檔來表示這些信息交換集成模型中的確定信息，也表示一些信息交換的基本規范信息。這些信息包括：
    ?  引用的數據類型的格式，如IEC 61131-3、IEC 61158-5。
    ?  引用的數據交換的格式，如IEC 61158-3/4/5/6。
    ?  引用的數據顯示的格式，如使用的語種、ISO 10646。
    ?  引用的數據存儲的格式，如XML，ASCII。
    ?  功能塊，如IEC 61499，IEC 61131-3。
    ?  PLC軟件編碼，如IEC 61131-3。
    ?  接口定義語言，如CORBA。
    資源專用規范是由五個部分組成：它們是裝置專用規范規范、通信網絡專用規范、設備專用規范、人員專用規范和物料專用規范。資源專用規范中包括了五部分的接口關系，規范要求接口關系遵從ISO/IEC IAS（工業自動化系統）接口類型標準。資源專用規范也是采用XML文件表示，它包括五部分專用規范的關系的信息，也包括一些通用信息，如通信網絡圖（網絡拓撲和網絡組成）。

9   使用AIF開發AIP

    在系統集成項目中，系統集成商最重要的工作是接口開發，按照ISO標準規定接口開發必須遵從接口規范（Interface Specification），ISO 15745提出，接口規范需采用應用互操作專規（Application Interoperation Profile，AIP）的形式，而且提出了使用應用集成框架AIF來開發AIP。因此，系統集成商符合ISO標準的系統集成方法應該是按照AIF的元素和規則，根據集成模型（規范的應用需求）作出應用互操作專規（AIP），再應用此項目的AIP開發接口完成對子系統的接入、最終完成具體項目的系統集成。
    對AIP的開發，ISO 15745標準中提出了有關開放系統應用集成框架的一整套概念和規范，其核心是作出具體項目的AIP。圖1說明了開發AIP的全過程。

圖1   按照ISO 15745開發專用規范過程

    開發AIP分別從兩個基礎的的規范文件（說明書）開始，即圖1中的頂端和底層。第一位的基礎規范文件（圖中的頂部）是應用說明書（Application Specification），根據它，并按照ISO 15745中的有關規則和元素（例如集成模型類型，UML語言的原理）開發出過程集成模型、信息交換模型、資源模型，它們是一組用UML圖表達的應用需求文件。根據資源集成模型確定了應用需求要求的具體資源及它們之間的關系，按照ISO的規則，可導出反映資源間接口要求的“資源專用規范要求”。
    另一方面，AIP開發者由裝置、通信、設備、人員和物料五方面的基本規范文件以及它們之間的關系說明，按照ISO 15745中規定的專用規范類型、主專用規范模板、技術細節專規模板以及進而開發的通用專規模板、IAS（工業自動化系統）接口類型以及XML規則開發出“已有資源專用規范”（Profile of Existing Resources）。
    將“資源專用規范要求”和“已有資源專用規范”兩相對照，可制定出適于應用集成要求的特定的資源規范。
    最后，這些過程專用規范、信息交換專用規范、資源專用規范和一些其他的AIP構成了本項目系統集成接口開發的AIP。換言之，AIP是一個用來開發接口的規范書，它引用了一組上述的專規和其他的AIP。
    國際標準組織同時提出了AIP開發的方法―使用專規模板開發AIP。ISO 15745定義了應用互操作規范的一個專規模板使得它的開發和表達變得十分簡便。
    ISO 15745定義AIP的專規模板是由主專用模板（Master Profile Template）和它的子類通用專規模板（Generic Profile Template）組成。可用類圖表達它們的關系，如圖2所示。

圖2    AIP主專規模板類圖

    由圖2可見，上述的過程專用規范、信息交換專用規范、資源專用規范（其中有包括：裝置專用規范規范、通信專用規范、設備專用規范、人員專用規范和物料專用規范）都可用相應的模板來開發，對這些模板ISO 15745都有明確的規定（即AIF的規則），而且都有相應的XML文件對應。有了這些模板，再結合具體應用即可開發并用XML表示出適合具體應用的AIP來。從某種意義上講，開發AIP就是利用ISO 15745?/3/4及其附錄中給出的技術細節專規模板和相關的規范文件進行一系列滿足應用需求的選擇或填表。
    引入AIP有利于最終用戶構建開放系統，有利于他們提出應用需求。引入AIP可減少系統集成商的開發時間，有利于他們使用AIF基礎上的普通工具開發出以開放系統為平臺的解決方案。AIP可引導設備制造商的產品支持系統集成標準。
    目前，相應的國家標準即將發布，它們將規范國內系統集成商的活動，引導我國工業自動化系統的系統集成走向規范、走向科學。

10   AIP開發的重點

    開發AIP主要是解決現場設備和裝置的AIP（Device AIP），解決通信網絡的AIP（CommNetwork AIP）。ISO 15745中，對通用設備（裝置）專規模板和通用通信網絡模板特別提出，它們是奠基在特定的現場總線技術之上的，這些特定的技術由技術細節專規模板來描述。ISO 15745-2/3/4三部分分別定義了以ISO 11898標準為基礎的控制系統、以IEC 61158標準為基礎的控制系統、以以太網標準為基礎的控制系統的技術細節專規模板及其XML的表達，從而，使系統集成中最為復雜的底層裝置的接口開發變得簡單方便、既標準化又質量高。
    ISO 15745-2/3/4三部分包括了DeviceNet，CANopen（以ISO 11898標準為基礎的控制系統）；P-NET，PROFIBUS，WorldFIP，ControlNet，INTERBUS（以IEC 61158標準為基礎的控制系統）和ADS-net，FL-net，Ethernet/IP（以以太網標準為基礎的控制系統）的設備（裝置）和通信網絡的技術細節的元素和規則，它們的專用規范和專用規范模板。這些專規和專規模板為開發出各類控制系統設備（裝置）和通信網絡的AIP提供了詳細的、全面的和基本的XML文檔。
    從目前的應用水平分析，解決通信網絡和設備及裝置的系統集成涉及到以太網和標準現場總線控制系統的技術細節，ISO 15745-2/3/4在繼續擴展，已經包括其他幾個著名的標準總線。ISO已經決定在15745-4中增加PROFInet（6.4節和附錄D）、增加ModbusTCP（6.5節和附錄E）和EPL（6.6節和附錄G），并且增加ISO 15745的第五部分描述CC-link為基礎的控制系統。
    顯然，國際標準組織，不再追求一個一統天下的通信標準使得系統集成規范化（幾十年的實踐證明了這樣的標準是不可能產生的），而是將解決系統集成基本問題的方法標準化，從而使得系統集成進程標準化。
    綜上所述，工業自動化技術正在面臨全面標準化的關鍵時期，系統集成商應該通過加快系統集成的標準化進程來增強自身的核心技術，適應技術發展的潮流。