工业自动化系统与集成测试应用的服务接口+第5部分：应用程序服务接口gbt22270.5-2023

《工业自动化系统与集成测试应用的服务接口第5部分：应用程序服务接口gb/t22270.5-2023》contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4缩略语5应用程序服务接口5.1简介5.2参数化contents目录5.3配置5.4协调器结构5.5使用应用程序服务接口(APSI)的详细说明5.6错误处理附录A(规范性)编程参考指南—智能访问接口附录B(规范性)编程参考指南—扩展访问接口附录C(规范性)编程参考指南—完全访问接口附录D(规范性)编程参考指南—枚举和状态/标识信息附录E(资料性)时序图contents目录附录F(资料性)流附录G(资料性)数据对齐方式和字节顺序附录H(资料性)用ISO20242(APSI)和ISO13209(OTX)系列标准测试应用程序附录I(规范性)一致性测试方法、标准和报告011范围涉及与集成测试应用相关的服务接口，确保系统的互操作性和兼容性。提供了标准化的接口规范，以支持工业自动化系统的有效集成和测试。详细描述了工业自动化系统中应用程序服务接口的定义和范围。涵盖的接口定义适用的领域与对象适用于工业自动化领域中的系统集成商、设备制造商以及测试服务提供商等。01针对需要进行系统集成和测试的应用程序服务接口，提供统一的指导和规范。02确保不同厂商和系统之间的接口能够顺畅地协作，提高工业自动化的效率和可靠性。03旨在推动工业自动化系统的标准化发展，降低系统集成的复杂性和成本。目标与意义通过规范应用程序服务接口，提高系统的可维护性、可扩展性和可重用性。为工业自动化领域的创新和发展提供强有力的技术支持，推动整个行业的进步。022规范性引用文件引用标准本标准主要引用了工业自动化系统与集成领域的相关标准，包括但不限于数据传输、接口定义、系统测试等方面的国家标准和行业标准。这些引用标准为本标准的制定提供了技术支撑和参考依据，确保本标准的科学性和实用性。GB/TXXXX.X-XXXX工业自动化系统与集成基础标准（示例）GB/TXXXX.X-XXXX工业自动化系统与集成接口定义标准（示例）GB/TXXXX.X-XXXX工业自动化系统与集成数据传输标准（示例）……规范性引用文件清单规范性引用文件是构成本标准不可分割的组成部分，与本标准具有同等的法律效力。通过引用这些文件，可以使本标准的表述更加简洁明了，避免重复性的描述，提高标准的可读性和易用性。引用文件的作用同时，引用文件也为本标准的实施提供了更为详细的技术指导和操作方法，有助于相关企业和人员更好地理解和应用本标准。033术语和定义工业自动化系统是指通过工业控制设备、传感器、执行器等硬件和软件组成，实现工业生产过程自动化控制和管理的系统。定义工业自动化系统是现代工业生产的重要组成部分，能够提高生产效率、降低能耗、减少人力成本，广泛应用于制造业、能源、交通等领域。说明3.1工业自动化系统3.2集成测试说明集成测试是确保软件系统稳定性和可靠性的重要环节，能够发现并解决在模块集成过程中可能出现的问题，为后续的系统测试和验收测试奠定基础。定义集成测试是指在软件开发过程中，将软件系统中的各个模块按照设计要求进行组合和集成，通过测试验证其整体功能和性能的测试方法。定义服务接口是指不同系统或组件之间进行交互和通信的标准化接口。说明服务接口定义了系统或组件之间的通信协议、数据格式和交互方式，实现了系统之间的松耦合和互操作性，便于系统的扩展和维护。3.3服务接口应用程序服务接口（API）是指应用程序提供给其他程序或系统调用的函数、方法或接口。定义API是应用程序实现功能开放和共享的重要手段，通过API调用可以实现不同应用程序之间的数据交互和功能集成，提高系统的整体效能。说明3.4应用程序服务接口044缩略语国际标准化组织ISO国际电工委员会IEC01020304中华人民共和国国家标准GB国际单位制SI4.1标准化缩略语应用程序接口API4.2专业缩略语自动化与测量系统标准化协会ASAM用于过程控制的OLEOPC可编程逻辑控制器PLC工业自动化系统IAS服务接口SI应用程序服务接口A-SI4.3本标准特定缩略语010203XYZ本标准中特定定义的其他缩略语（示例）注以上缩略语仅作为示例，具体定义和使用需参考标准正文。在实际编写过程中，应根据标准内容调整和完善缩略语列表，确保其准确、全面地反映标准中的术语和概念。4.3本标准特定缩略语055应用程序服务接口详细阐述应用程序服务接口的基本概念、主要功能以及在整个工业自动化系统中的角色。定义与功能描述对服务接口进行类型划分，如数据交互接口、控制指令接口等，并对各类接口进行简要说明。接口类型与分类5.1服务接口概述扩展性与可维护性介绍服务接口应具备良好的扩展性，以适应未来业务需求的变化，同时易于维护和升级。标准化与开放性强调服务接口设计应遵循国际、国内相关标准，确保接口的开放性和互操作性。可靠性与安全性阐述在设计过程中如何保障服务接口的可靠性、稳定性以及数据传输的安全性。5.2服务接口设计原则详细说明服务接口所采用的通信协议、数据格式以及数据交互流程。通信协议与数据格式阐述服务接口的调用方式、响应机制以及异常处理方法。接口调用与响应机制介绍在服务接口实现过程中采取的安全性保障措施，如数据加密、访问控制等。安全性保障措施5.3服务接口实现技术典型应用场景描述列举几个典型的应用工业自动化系统的场景，说明服务接口在实际应用中的作用。应用效果评估与改进对服务接口在典型应用场景中的效果进行评估，提出改进意见和建议。5.4服务接口应用示例065.1简介通过对服务接口的标准化，实现不同厂商设备间的互操作性与集成性。提供了应用程序与自动化系统之间通信与数据交换的框架。本部分旨在定义工业自动化系统中应用程序服务接口的标准规范。概述内容目标和范围明确本部分标准在工业自动化系统中的作用与意义。01界定本部分标准适用的系统范围与边界。02阐述本部分标准与其他相关标准之间的关系与差异。03标准化重要性010203提高工业自动化系统的开放性与可扩展性。降低系统集成的复杂性与成本。促进工业自动化技术的创新与发展。075.2参数化参数概念参数化是指将实际问题的某些特征或属性，通过设定参数的形式进行抽象和概括。参数作用参数化能够使得问题更加通用化，便于进行批量处理和自动化操作。参数类型参数可以分为输入参数、输出参数以及内部参数等。参数化定义对于一些通用性较强的参数，可以设定默认值，以简化操作和提高效率。设定默认值根据实际需求和业务场景，用户可以自定义所需的参数，以满足特定的功能需求。自定义参数对参数设定合理的范围限制，以确保系统的稳定性和安全性。参数范围限制参数化方法配置文件管理通过配置文件来管理参数，便于参数的修改和维护。参数解析模块参数校验机制参数化实现在系统中设计专门的参数解析模块，负责解析配置文件中的参数，并将其传递给相应的功能模块。建立参数校验机制，对解析后的参数进行有效性验证，确保参数的合法性和正确性。085.3配置包括设备的选择、配置参数的设定以及设备间的关联配置等，确保系统正常运行所需的设备环境得到正确配置。设备配置涉及软件系统的安装、配置和授权等，确保软件能够按照预定的功能和性能要求运行。软件配置包括网络设备的配置、网络参数的设定以及网络安全策略的制定等，保障系统网络通信的稳定性和安全性。网络配置5.3.1配置参数配置状态监控实时监控配置项的状态和变化情况，及时发现和解决配置问题，确保系统配置的稳定性和可靠性。配置变更控制对系统配置的变更进行分类、审批、实施和验证等环节的控制，防止未经授权的变更对系统造成不良影响。配置识别识别和记录系统配置项，包括软硬件设备、配置文件、系统参数等，建立完整的配置清单。5.3.2配置管理性能优化加强系统配置的安全性措施，防范潜在的安全风险，确保系统数据和信息的安全。安全性优化可维护性优化简化系统配置结构，降低配置复杂性，提高系统的可维护性和易用性。根据系统实际运行情况和业务需求，对系统配置进行调整和优化，提高系统的整体性能和响应速度。5.3.3配置优化095.4协调器结构核心处理单元负责整体逻辑控制和数据处理。通信接口实现与各个设备及应用程序的数据交互。数据存储单元用于存储配置信息、历史数据等。安全管理模块确保通信和数据的安全性。协调器组成协调器功能设备接入管理对接入的设备进行认证、授权和状态监控。数据采集与处理收集设备数据，进行必要的处理和分析。指令下发与执行向设备下发控制指令，并监控指令执行情况。事件处理与上报对发生的异常或重要事件进行及时处理，并向上级系统报告。采用高性能处理技术和优化算法，确保实时响应和处理能力。具备多重备份和容错机制，确保系统稳定运行。支持横向和纵向扩展，满足不同规模和复杂度的应用需求。提供友好的用户界面和简洁明了的操作指南，降低使用难度。协调器特点高效性可靠性扩展性易用性105.5使用应用程序服务接口(APSI)的详细说明定义与作用应用程序服务接口（APSI）是工业自动化系统中用于实现应用程序间通信与数据交换的标准化接口。设计与实现原则5.5.1APSI概述APSI遵循开放、可扩展、易用的设计原则，确保不同厂商开发的应用程序能够无缝集成。0102数据访问与交换提供标准化的数据访问和交换机制，支持实时数据读取、写入和订阅等操作。服务调用与响应允许应用程序通过APSI调用其他服务，并接收相应的响应，实现服务间的协同工作。安全性与可靠性APSI具备完善的安全机制，确保数据传输和接口调用的安全性；同时，通过可靠性设计，降低系统故障对接口的影响。0203015.5.2APSI功能特点5.5.3APSI使用步骤接口配置与初始化根据实际需求配置APSI参数，并完成接口的初始化工作。02040301数据交互与处理利用APSI进行数据交互，包括发送请求、接收响应以及处理返回的数据。服务定义与发布定义所需的服务，并通过APSI发布到系统中，供其他应用程序调用。异常处理与日志记录在使用过程中，对出现的异常进行捕获和处理，并记录相关日志，便于问题排查和系统维护。01生产线监控与调度通过APSI实现生产线各环节的数据采集、实时监控和调度管理，提高生产效率。5.5.4APSI应用场景举例02设备远程监控与维护借助APSI，可以实现对设备的远程监控、故障诊断和预防性维护等功能，降低运维成本。03企业管理系统集成将不同业务系统的数据通过APSI进行集成，实现信息的统一管理和共享，提升企业信息化水平。115.6错误处理标准化错误码为不同类型的错误定义了一组标准化的错误码，便于系统识别和分类处理。自定义错误码允许根据实际应用场景定义特定的错误码，以满足个性化需求。错误类型定义错误处理机制错误捕获在程序运行过程中，对可能发生的错误进行捕获，确保程序的稳定运行。错误日志记录将捕获到的错误信息记录到日志中，便于后续分析和排查问题。错误通知与反馈将错误信息以通知或反馈的形式发送给相关人员或系统，以便及时处理。VS针对不同的错误类型，制定相应的恢复策略，如重启服务、回滚数据等，以确保系统的快速恢复。错误预防措施通过对错误原因的深入剖析，制定有效的预防措施，降低未来发生类似错误的概率。错误恢复策略错误恢复与预防措施12附录A(规范性)编程参考指南—智能访问接口智能访问接口概述设计与实现原则智能访问接口遵循开放、标准、可扩展等原则，确保不同厂商设备间的互操作性。应用场景智能访问接口广泛应用于智能制造、工业物联网等领域，实现设备间的互联互通与智能协同。定义与功能智能访问接口是工业自动化系统中用于实现智能设备间数据交互与通信的标准化接口。030201标准化协议智能访问接口采用标准化的通信协议，确保数据传输的准确性与可靠性。数据交互能力支持多种数据类型与格式的交互，包括实时数据、历史数据等，满足多样化应用需求。安全性保障智能访问接口具备完善的安全机制，保障数据传输与存储的安全性。030201智能访问接口技术特点接口函数调用通过调用智能访问接口提供的函数库，实现与智能设备的数据交互操作。数据解析与封装对接收到的数据进行解析，同时将要发送的数据进行封装，以满足传输要求。错误处理与日志记录对接口调用过程中出现的错误进行捕获与处理，并记录相关日志信息，便于问题排查与定位。智能访问接口实现方法智能访问接口应用案例智能制造生产线在智能制造生产线中，通过智能访问接口实现设备间的数据共享与协同作业，提高生产效率与产品质量。工业物联网平台借助智能访问接口，将各类工业设备接入物联网平台，实现设备的远程监控与管理，降低运维成本。定制化解决方案根据不同行业与企业的实际需求，定制基于智能访问接口的解决方案，助力企业实现数字化转型与升级。13附录B(规范性)编程参考指南—扩展访问接口B.1概述扩展访问接口的目的和背景说明01与其他部分的关系及依赖性描述02编程时的注意事项和约定03扩展访问接口的详细定义，包括方法、参数、返回值等B.2接口定义接口的使用示例和场景描述与其他接口的交互方式和调用关系扩展访问接口中使用的数据类型定义和说明数据结构的描述，包括组成、属性、约束等数据类型与结构在接口中的应用示例B.3数据类型与结构010203010203接口调用过程中可能出现的错误和异常情况说明错误码和异常信息的定义与解释错误处理和异常捕获的方法与步骤B.4错误处理与异常B.5安全性与可靠性安全性与可靠性在接口设计和使用中的重要性接口的可靠性保障机制和测试方法扩展访问接口的安全性考虑和实现措施01020314附录C(规范性)编程参考指南—完全访问接口定义与功能完全访问接口为工业自动化系统中的应用程序提供全面的数据交互与操作能力。标准化重要性确保不同厂商开发的应用程序能够无缝集成，降低系统复杂性和维护成本。接口概述定义统一的数据格式，支持多种数据类型和结构的交换。数据格式与交换实施严格的安全策略，确保接口访问的合法性和数据的安全性。安全性与权限控制遵循标准的通信协议，确保数据传输的准确性和可靠性。通信协议接口规范与要求环境配置提供详细的开发环境配置指导，包括软件、硬件及网络要求等。接口调用流程阐述通过完全访问接口进行应用程序开发的完整流程，包括初始化、数据交互、异常处理等。示例代码与解析提供典型应用场景的示例代码，辅以详细注释和解析，帮助开发人员快速上手。编程实现指南测试方法介绍对完全访问接口进行测试的具体方法和步骤，确保接口功能的正确性。测试结果分析对测试结果进行详尽的分析，为接口优化和改进提供有力支持。测试环境与工具推荐适用的测试环境和工具，提高测试效率和准确性。测试与验证15附录D(规范性)编程参考指南—枚举和状态/标识信息枚举类型定义01枚举是一种数据类型，它包含了一组命名的整型常量。在工业自动化系统中，枚举类型常用于表示设备状态、错误代码等。枚举类型的定义应遵循一定的命名规则和值域范围，以确保代码的可读性和可维护性。例如，可以定义一个表示设备状态的枚举类型，其中包括“正常”、“故障”、“维修中”等状态。0203枚举概述枚举定义规则示例状态信息状态信息指的是描述系统或设备当前状态的数据。在工业自动化系统中，状态信息对于监控和控制设备的运行至关重要。状态与标识信息标识信息标识信息用于唯一地标识系统或设备中的某个实体，如设备ID、数据块地址等。通过标识信息，可以准确地定位和管理系统中的各个组件。状态与标识的关联状态和标识之间通常存在关联关系。例如，某个具体设备的状态信息可能与其设备ID相关联，以便在系统中进行查询和监控。01枚举使用建议在编程过程中，应充分利用枚举类型来提高代码的可读性和可维护性。避免使用魔法数字（即直接在代码中使用具体的数值）来表示状态或标识信息。状态监控与异常处理在工业自动化系统中，应实时监控关键设备的状态信息，并在发现异常时及时采取相应的处理措施，以确保系统的稳定运行。标识信息的维护与管理对于系统中的标识信息，应建立完善的维护与管理机制，确保其唯一性、准确性和完整性。这有助于在复杂的系统中实现精准的定位与控制。编程实践指南020316附录E(资料性)时序图服务请求时序客户端向服务端发送服务请求，包括请求的服务类型、参数等信息。服务请求发送服务端成功接收到客户端发送的服务请求，并开始处理。服务端将处理结果以响应的形式返回给客户端。服务端接收请求服务端根据请求的服务类型和参数，执行相应的操作，如数据查询、计算等。服务处理01020403服务响应返回响应接收响应解析服务响应时序客户端将处理结果以某种形式反馈给服务端，以便服务端进行后续操作或记录日志等。04客户端成功接收到服务端返回的响应。01客户端根据解析后的响应内容，进行相应的处理操作，如数据展示、逻辑判断等。03客户端对接收到的响应进行解析，提取出所需的数据或信息。02响应处理处理结果反馈在服务请求或响应过程中，可能出现异常情况，如网络故障、服务端错误等。异常发生根据捕获到的异常类型和具体信息，系统执行相应的异常处理逻辑，如重试、回滚等。异常处理当异常发生时，系统能够捕获到异常，并进行相应的处理。异常捕获系统将异常情况及处理结果记录到日志中，并根据需要向相关人员或系统反馈异常信息。异常记录与反馈异常处理时序17附录F(资料性)流在工业自动化系统中，流是指一组具有相同特征的数据元素，它们按照特定的顺序和规则进行传输和处理。流的定义根据数据传输方式和应用场景的不同，流可以分为数据流、控制流、视频流、音频流等。流的分类流的定义与分类数据采集与传输通过数据流，可以实现工业现场数据的实时采集、传输和监控，为生产过程的优化和控制提供有力支持。控制系统集成控制流是实现控制系统各个组件之间信息交互的关键，它确保了控制指令的准确传达和执行。多媒体应用视频流和音频流在工业自动化系统中也有广泛应用，如监控视频的实时传输、语音指令的识别与执行等。流的应用场景传输协议为了保证流数据的稳定、高效传输，需要制定相应的传输协议，如TCP/IP协议、UDP协议等。压缩与解压缩技术为了减少传输过程中的数据量，提高传输效率，可以采用数据压缩技术；在接收端，再通过解压缩技术还原原始数据。加密与安全技术为了确保流数据在传输过程中的安全性，可以采用数据加密技术，防止数据被非法窃取或篡改；同时，还可以结合身份验证、访问控制等安全手段，确保只有授权用户才能访问敏感数据。流的传输协议与技术18附录G(资料性)数据对齐方式和字节顺序对齐原则数据对齐遵循一定的原则，包括按数据类型对齐、按结构体成员对齐以及按数组元素对齐等。这些原则确保了数据在内存中的布局合理，减少了内存碎片和访问延迟。定义与说明数据对齐是指将数据存储在内存中的特定地址边界上，以提高数据访问的效率和性能。对齐方式通常由硬件架构和操作系统共同决定。对齐方式的影响正确的数据对齐方式可以提高程序的运行效率，减少不必要的内存访问。同时，对齐方式也影响数据在内存中的占用空间，合理的对齐可以节省内存资源。数据对齐方式字节顺序字节顺序定义字节顺序是指多字节数据在内存中的存储顺序，通常分为大端字节序和小端字节序两种。大端字节序将高位字节存储在低地址处，而小端字节序将低位字节存储在低地址处。字节顺序的影响字节顺序对数据的解析和传输具有重要影响。在不同的系统或网络环境中，如果字节顺序不一致，可能导致数据解析错误或传输失败。因此，在进行数据交换时，必须明确指定并遵循一致的字节顺序规则。字节顺序的处理方法为了处理不同字节顺序之间的转换问题，通常会采用一些标准化的方法，如网络字节序（大端序）和主机字节序之间的转换函数等。这些函数可以帮助程序员在不同的系统和网络环境中正确地处理字节顺序问题。19附录H(资料性)用ISO20242(APSI)和ISO13209(OTX)系列标准测试应用程序APSI标准定义ISO20242是工业自动化领域中的一项重要标准，定义了应用程序服务接口(APSI)的规范和要求。01.ISO20242(APSI)测试概述测试目的通过使用APSI标准进行测试，可以验证自动化系统的应用程序服务接口是否符合规范要求，以及系统的稳定性、可靠性和性能。02.测试范围APSI测试涵盖了接口的各个方面，包括数据传输、功能调用、异常处理等。03.测试用例设计根据接口文档，设计覆盖所有功能和异常情况的测试用例，确保测试的全面性和有效性。缺陷管理与回归测试对发现的缺陷进行跟踪管理，并在修复后进行回归测试，确保问题得到彻底解决。测试执行与记录按照测试用例