（高清版）GBT 41271-2022 生產過程質量控制 通信一致性測試方法

生產過程質量控制通信一致性測試方法2022-03-09發(fā)布國家標準化管理委員會I 2規(guī)范性引用文件 13術語和定義 14縮略語 25通用要求 25.1設備類型 25.2一般要求 35.3應用層數據互聯(lián)互通的一致性要求 36測試要素與系統(tǒng)結構 36.1一致性測試選項 36.2自動測試與手動測試 36.3正向測試與反向測試 46.4測試要素 46.5通信一致性測試系統(tǒng)結構 47測試過程 58測試判定方法 68.1公開發(fā)行的有一致性測試規(guī)范的通信協(xié)議 68.2未定義明確一致性測試規(guī)范的通信協(xié)議 6附錄A(規(guī)范性)基于OPCUA的傳感器通信一致性測試 8ⅢGB/T41271—2022本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出。本文件由全國工業(yè)測量控制和自動化技術委員會(SAC/TC124)歸口。本文件起草單位：遼寧大學、機械工業(yè)儀器儀表綜合技術經濟研究所、中國科學院沈陽自動化研究所、東風設計研究院有限公司、重慶川儀自動化股份有限公司、華中科技大學、東北大學、廣州大學、無錫職業(yè)技術學院、山東省計算中心(國家超級計算濟南中心)、沈陽菲爾德物聯(lián)科技有限公司、中信戴卡股份有限公司。1生產過程質量控制通信一致性測試方法本文件規(guī)定了生產過程質量控制通信一致性測試的通用要求、測試要素與系統(tǒng)架構、測試過程、測試判定方法等。本文件適用于從生產過程質量控制角度對傳感器、設備、應用軟件的通信一致性進行的測試方法。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T17178.2—2010信息技術開放系統(tǒng)互連一致性測試方法和框架第2部分：抽象測試套規(guī)范3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。一致性測試conformancetesting測試中被測實現的一致性實現所達到的程度。由可執(zhí)行測試例組成的測試集。測試實現附加信息implementationextrainformationfortesting由被測實現的提供者或實現者所做的陳述。注：包含或引用了與IUT及其測試環(huán)境有關的全部信息，該陳述使測試實驗室能夠對IUT運行適當的測試集。一份IXIT可以有以下諸表：協(xié)議IXIT、輪廓IXIT、輪廓特定IXIT和信息客體IXIT、TMP實現聲明。具有相鄰用戶/提供者關系的一個或多個協(xié)議的一種實現。注：這種實現將作為開放實系統(tǒng)的一部分通過測試進行研究。測試期間，通過下層服務提供者間接對被測實現的下層服務界面進行控制和觀察的手段。協(xié)議實現一致性聲明protocolimplementationconformancestatement聲稱與給定協(xié)議規(guī)范一致的實現或系統(tǒng)的提供者所做的聲明。2測試用例testcase抽象或可執(zhí)行的測試對象。測試實驗室testlaboratory執(zhí)行一致性測試的機構。注：可以是第三方，用戶組織，主管部門，或公認的私人運行機構，或者是提供者組織的經認可部門。良好定義的測試目標的非形式化描述，它集中干諸如在適當的規(guī)范中所規(guī)定的單個一致性要求或一套相關的一致性要求。下列縮略語適用于本文件。ATS:抽象測試集(AbstractTestSet)EDDL:電子設備描述語言(ElectronicDeviceDescriptionLanguage)ETS:可執(zhí)行測試集(ExecutableTestSets)FDT:現場設備工具(FieldDeviceTools)IXIT:測試實現的附加信息(ImplementationeXtraInformationforTesting)PICS:協(xié)議實現一致性聲明(ProtocolImplementationConformanceStatement)PIXIT:協(xié)議測試實現附加信息(ProtocolImplementationeXtraInformationforTesting)UTA:上層測試代理(UpperTestAgent)5通用要求全部與生產過程質量控制直接和間接相關的傳感器、設備、系統(tǒng)和軟件，只要這些對象使用了通信協(xié)議棧，則有關通信部分需要被測試。通信協(xié)議包括但不限于：——其他類型的通信協(xié)議，如CANOpen、基于CAN覆蓋的裝置設備包括但不限于，與生產過程質量控制有關的：——可編程控制器；——執(zhí)行器；——軟件；——網絡核心設備和邊緣設備等。35.2一般要求對于與生產過程質量控制直接或間接相關的傳感器、可編程邏輯控制器、執(zhí)行器、軟件接口和工具等，涵蓋通信部分則需要進行一致性測試。符合通用協(xié)議標準的，要求提供一致性測試報告，對于自定義的協(xié)議，需要提供協(xié)議定義、協(xié)議一致性測試計劃、測試架構、測試方法和測試流程證據及測試報告。通信一致性測試要求包括但不限于：——對應協(xié)議標準的版本號；——通過有資質的機構所展開的測試；——通信一致性測試報告所針對軟件的版本；——通信一致性測試報告所針對硬件的版本；——通信一致性測試的環(huán)境配置；——通信一致性測試工具的版本號；——通信一致性測試的一般步驟、報告格式；——通信一致性測試的自動部分測試案例；——通信一致性測試的手動部分測試案例；——報告的有效期。5.3應用層數據互聯(lián)互通的一致性要求定義傳感器數據通信和OPCUA類應用層數據互聯(lián)互通的一致性要求(不包含數據互認、FDT、EDDL等內容，主要是OPC類)與質量控制直接或間接的傳感器：——如果帶有總線類通信協(xié)議，則參考總線類通信一致性測試要求；——如果帶有OPC協(xié)議，需要完成OPC的有關測試；——如果帶有OPCUA協(xié)議，需要完成OPCUA的一致性測試；——如果既帶有總線類協(xié)議，也支持OPC或OPCUA協(xié)議，則需要完成總線類一致性測試和OPC或OPCUA的一致性測試。6測試要素與系統(tǒng)結構6.1一致性測試選項應區(qū)別對待以下一致性測試選項要求：——必備要求選項：在所有情況下應遵守的要求，是一致性測試的基本測試內容；——可選要求選項：由設備制造商自行選擇是否支持，如果支持則應執(zhí)行對應的測試條款，如果不支持則可不進行相應條款的測試。6.2自動測試與手動測試一致性測試按照測試過程執(zhí)行的方式可分為：——自動測試：測試程序自動讀取測試案例、執(zhí)行測試過程、得出結論，自動生成測試報告，該種方式在一致性測試中得到廣泛的應用；——手動測試：部分特殊的測試案例需要手動進行一些配置和操作，并且進行手動執(zhí)行，例如，測試過程中要求：4●改變設備通信負載率等。6.3正向測試與反向測試一致性測試從測試的邏輯上可分為：——正向測試；——反向測試。6.4測試要素通信一致性測試要素包含以下幾方面?！橄鬁y試集ATS:抽象測試集是由抽象測試組所組成的，抽象測試組由抽象測試用例所組成。抽象測試用例是為獲得特定測試目的所需行動的一種完整和獨立的規(guī)范，即未經參數化的測試用例?！獏f(xié)議一致性聲明PICS:PICS是由實現或系統(tǒng)的提供者所作的聲明，陳述已實現了哪些能力?！獏f(xié)議測試實現附加信息PIXIT:由IUT制造商陳述，包括或引用了與IUT及其測試環(huán)境有關的全部信息(PICS給出的信息除外),該陳述時測試實驗室能對IUT運行適當的測試集。——可執(zhí)行測試集ETS:可執(zhí)行測試集是根據PICS、PIXIT等信息從抽象測試集導出的，是抽象測試用例的一種具體實現。——被測實現IUT:是一種基于所聲稱通信協(xié)議的具體實現，能夠完成所聲稱的通信能力，并符合一致性測試有關要求。在通信一致性測試系統(tǒng)中作為被測對象?！聹y試器LT:下測試器是在測試執(zhí)行期間，通過下層服務提供者間接對IUT的下層服務邊界進行控制和觀察的手段。依據測試方法不同，下測試器可處于不同的位置，例如，下測試器可以內置于一致性測試工具。——上測試器代理UTA。UTA一般由測試方提供，它可以是一組程序或是庫，UTA可作為IUT被測協(xié)議棧的用戶之一，依據測試工具需要完成對協(xié)議棧的操控和配置。它通過接收相應的命令與上位機測試軟件配合對IUT進行測試。其作用是：——作為IUT的控制器，接收上位機測試軟件傳送給UTA的控制報文，觸發(fā)IUT主動發(fā)出應用訪問實體類的各請求報文；——存儲上位機測試軟件傳送給UTA的報文信息；——生成特定的測試通道，用來傳遞測試命令；——作為用戶層，對接收與傳送的用戶數據進行簡要處理，產生用戶數據。通信一致性測試要素應符合GB/T17178.2—2010的要求。6.5通信一致性測試系統(tǒng)結構在一般情況下，通信的一致性測試需要使用自動化的測試工具，在被測設備中添加上測試器代理，形成特定的協(xié)議測試通道。在個別情況下，也可以不使用UTA。如果自動測試無法覆蓋全部必要的特性，也可以添加一部分手動測試。一致性測試中還需要包含若干正向測試、反向測試案例，充分考慮到被測對象在各類正常和異常情況及其組合下的反應。定義一致性測試系統(tǒng)結構：整個系統(tǒng)可分為被測系統(tǒng)和測試系統(tǒng)。測試工具主要包含下測試器，即運行于測試PC上的一致性測試軟件。該軟件中包含了諸多元素，有抽象測試集、靜態(tài)文檔、可執(zhí)行測試集等。例如，一種通信一致性測試結構如圖1所示，被測對象包括被測實現和上測試器代理兩部分。5GB/T41271—2022下測試器L下測試器LT測試用例被測對象抽象測試集通信通道判定規(guī)則被測實現判定規(guī)則圖1通信一致性測試結構示例7測試過程一致性測試一般過程應按照圖2所示進行。制定一致性測試制定一致性測試計劃構建測試平臺測試配置PICS、回歸測試執(zhí)行測試修改和調整否測試通過?是形成測試報告確定測試結論圖2一致性測試的一般步驟示例6進行生產過程質量控制直接或間接的一致性測試需要按照一定流程進行，圖2給出了一致性測試一般步驟：——制定一致性測試計劃，規(guī)劃測試對象、測試范圍；——構建測試平臺，包括LT和一致性測試工具的準備和熟悉，如果有必要：●在這一步對IUT進行改造；●加入UTA上層測試代理；●并且完成調試和基本的功能測試?！鶕y試計劃，編寫PICS和PIXIT,并將此類信息映射成一致性測試工具的配置；——執(zhí)行測試，判斷測試是否完成；如果測試過程出錯：●則進行調試和修改，并在進行回歸測試后重復第3步；●如果完成全部測試，則形成測試報告；進行測試計劃與測試報告進行對比，確定測試符合8測試判定方法8.1公開發(fā)行的有一致性測試規(guī)范的通信協(xié)議生產過程質量數據涉及諸多方面，通信是其中重要的一類，利用協(xié)議棧進行設備間、單元間通信的，需要進行通信一致性測試。對于有公開協(xié)議文本或協(xié)議標準的，并且規(guī)定了一致性測試方法、工具和手段的，被測裝置需要在有資質的或指定的實驗室進行有關測試，需要指明：——協(xié)議版本號；——軟硬件版本號；——所支持的服務；——所支持的特性；——測試環(huán)境；——測試工具版本號。8.2未定義明確一致性測試規(guī)范的通信協(xié)議除上述以外的情形，對于沒有定義一致性測試或類似測試規(guī)范的公開或私有通信協(xié)議，則需要設備提供商自行證明協(xié)議一致性或尋求第三方機構提供一致性證明，包括但不限于：——通信設備完備的協(xié)議描述；——通信設備對應協(xié)議的版本號；——對應的軟硬件版本號；——完備的測試方案，包括但不限于：●覆蓋全部正常響應的測試；●覆蓋全部異常響應的測試；●覆蓋全部響應碼；●覆蓋全部的服務；●覆蓋全部的狀態(tài)變化；●設備角色切換；●報文頭部正常測試；●報文頭部異常測試；●對象索引正常測試；7●對象索引異常測試；●報警服務的測試；●周期性數據服務；●非周期性數據服務?！獪y試工具說明；——協(xié)議一致性聲明PICS;——協(xié)議測試實現附加信息PIXIT;——測試集合說明列表，應該闡明每個測試案例對應協(xié)議的功能；——完備的協(xié)議測試過程證明文件；——測試結論；——其他必要的文件、說明和材料。通過以上有關的證明文件和材料，證明所開發(fā)的協(xié)議符合設計的協(xié)議文本，具有良好的一致性性能，則用戶可以視其通過一致性測試。針對自定義協(xié)議一致性測試全面性和規(guī)范性的監(jiān)督與識別應符合附錄A的規(guī)定。8(規(guī)范性)基于OPCUA的傳感器通信一致性測試A.1概述OPCUA是目前應用廣泛的跨平臺信息交換技術，分為客戶端和服務器端，經過優(yōu)化的OPCUA實現可以嵌入到現場設備中，如傳感器，可編程邏輯控制器、執(zhí)行器等。根據OPCUA的測試規(guī)范，OPCUA應在有資質的實驗室進行測試，其測試命名為認證測試，包含了一致性測試在內的多種測試。而根據OPCUA實現目的不同，其所需執(zhí)行的測試種類也不盡相同。A.2一般要求應用如下定義的OPC規(guī)范需要進行認證測試：——OPCUnifiedArchitecture;—OPCClassicDataAccess2.05aand3.0?！J證測試實驗室只接受處于發(fā)布狀態(tài)的測試產品；——OPC服務器產品應提供證據，證明可以通過OPC一致性測試工具當前版本中的所有測試；——OPC客戶端產品應提供書面保證，確保產品使用當前版本的OPC客戶端測試工具進行錯誤注入測試；——客戶應愿意提供：●必要時提供的任何軟件和/或任何硬件設備的副本；●所有適用的許可證和驅動程序；●配置協(xié)助認證測試實驗室創(chuàng)建測試環(huán)境；●人力資源部門將隨時提供協(xié)助進行測試，并在必要時提供幫助和協(xié)助。執(zhí)行OPCUA測試時?！狾PCUA服務器應能夠通過一致性測試工具中的所有適用的測試。如果遇到一個或多個故——不能自動執(zhí)行的一致性測試將由指定的認證測試實驗室工程師手動執(zhí)行；單一故障意味著測試被認為是失敗的。 OPCUA客戶端應能夠通過OPC基礎OPC分析器(用于OPCClassic)或OPCUACTT(用于統(tǒng)一架構)中包含的所有適用的錯誤注入測試。如果遇到一個或多個故障，則認為測試失敗。——混合產品(既是OPC服務器又是OPC客戶端)將按照產品類型進行測試。OPCUA服務器測試包含以下測試服務?！弦?guī)性：對合規(guī)測試工具(以下簡稱“CTT”)進行測試。合規(guī)性測試還包括由認證測試實驗室工程師進行的手動測試。測試工具應符合A.10.5的要求?！ゲ僮餍裕横槍?個不同的參考客戶進行測試?！敯粜裕航涍^測試用于通信丟失和恢復等?！剩航涍^36h的壓力測試。9——可用性：通過CTT進行最佳實踐和其他不可能的測試。A.4OPCUA客戶端測試包括以下測試服務：——合規(guī)性：根據手工測試和觀察認證測試實驗室工程師進行測試；——互操作性：測試5臺參考服務器；——穩(wěn)健性：測試服務器通信丟失和恢復等；——效率：測試超過36h(資源泄漏識別);——可用性：通過CTT進行最佳實踐和其他不可能的測試。A.5OPCUA復合產品測試對于OPCUA復合型產品(即支持服務器又支持客戶端的產品),需要執(zhí)行：——OPCUA服務器測試；——OPCUA客戶端測試中列出的測試組合。A.6測試過程OPCUA的認證需要遵守一定的測試流程：——客戶將向合規(guī)測試者提交測試和功能檢查清單申請，然后：●進行評估以驗證被測設備是否符合標準；●安排認證測試的日期；●通知客戶申請狀態(tài)和測試日期；●通知認證測試實驗室并提供所有信息。 —認證測試實驗室將準備測試環(huán)境：●認證測試實驗室可以使用虛擬化環(huán)境或專用PC;●認證測試實驗室將基于CUSTOMER規(guī)范創(chuàng)建一個測試環(huán)境，例如：CPU,RAM,磁盤空間和體系結構(x86,x64),操作系統(tǒng)等；●認證測試實驗室將根據需要安裝和配置環(huán)境，以容納被測設備并促進所有將要進行的測試；●建立與客戶技術資源的聯(lián)系。——認證測試將在約定的日期進行；——如果產品通過認證測試實驗室的認證測試：●客戶將收到所有進行的測試的詳細測試報告；●客戶將被要求審查測試結果，并提交有關進行測試的任何部分的任何異議和/或投訴；●協(xié)議將被發(fā)送并且應返回簽名的副本以確認所有的測試服務已經完成，并且由認證測試實驗室確定全部結論是一致的。 如果產品在認證測試實驗室中未通過認證測試；●客戶將收到所有進行的測試的詳細測試報告，以及認證測試實驗室可能提供的任何補充信息；●認證測試實驗室將安排重新測試日期與客戶；●認證測試實驗室可以選擇為客戶提供迄今為止的測試服務的清單。A.7互操作性盡管本文件是關于通信一致性測試的，但是對于OPCUA來說，只有通過一致性測試和互操作測試才能通過認證，本文件給予簡要陳述?！獞槍χ辽?個參考產品檢查被測設備的互操作性，其中包括被測設備支持的連接，瀏覽，閱——測試人員發(fā)現的不兼容性將被視為測試失敗?！獏⒖籍a品中的不兼容性將由認證測試實驗室進行調查，認證測試實驗室將會：●選擇跳過對發(fā)現包含故障的特定參考產品的特定互操作性測試；●與參考產品的供應商合作以獲得修復，然后重新測試。A.8健壯性和恢復健壯性和恢復需滿足：——應檢查被測設備是否有能力處理和丟失與其他OPC產品以及其他數據源(如PLC)的通信；——產品能夠恢復丟失的連接并將會話恢復到原始狀態(tài)(在通信丟失之前);——被測設備應證明連接問題的分離，這意味著：●丟失一個客戶端連接的服務器不會影響與其他客戶端的連接；●丟失服務器連接的客戶端不影響與其他服務器的連接。A.9可用性可用性需滿足：——安裝和移除被測設備；——有足夠的幫助文件；——提供了足夠的工具，使最終用戶能夠設置，配置，使用和排除被測設備的故障。A.10測試準備A.10.1測試環(huán)境準備認證測試實驗室將：——根據從客戶那里收到的信息，通過產品問題清單創(chuàng)建必要的測試環(huán)境；——按照CUSTOMER提供的說明及有關配置方法進行產品配置；——在認證測試之前驗證產品是否處于正常工作狀態(tài)，并與客戶合作以提前解決問題，并保證測試環(huán)境已準備好進行測試。A.10.2所需硬件硬件需從客戶處獲得，包括：——被測設備，如果被測產品被嵌入到一個設備中；——如果OPCUA產品從這樣的設備獲取數據，任何PLC/設備/DCS應提供給認證測試實驗室。認證測試實驗室可以要求多個單元/設備進行可用性測試：——電源適配器和電纜；——通信電纜；——安裝和配置說明；——適用的設備驅動程序和/或軟件安裝介質；——拷貝保護/授權硬件，如軟件狗或USB鑰匙等。認證測試實驗室要求的軟件(來自客戶)。A.10.4測試準備在測試產品時，客戶可以選擇參與?！H臨現場：來自