嵌入式軟PLC模塊自動測試系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

姚國強(qiáng) 陳貴滿

【摘 要】本文主要介紹嵌入式計算機(jī)及自動測試系統(tǒng)的概念，針對嵌式軟PLC的控制特點(diǎn)設(shè)計PLC模塊的自動測試系統(tǒng)，提出了一種基于嵌入式自動測試系統(tǒng)的PLC模塊的實(shí)現(xiàn)方法。隨著PLC等嵌入式模塊的規(guī)?；a(chǎn)、設(shè)計技術(shù)的完善，很多科研機(jī)構(gòu)和工程部門采用外購這些模塊來用于系統(tǒng)項(xiàng)目。

【關(guān)鍵詞】嵌入式PLC模塊 自動測試系統(tǒng) 設(shè)計

伴隨著計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和遠(yuǎn)程通信的變化多端，加上自動測試技術(shù)的廣泛使用，現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)常常是由很多個分支系統(tǒng)組成的，每個分支系統(tǒng)分為通用系統(tǒng)和專用系統(tǒng)組成實(shí)現(xiàn)，且承擔(dān)一些比較獨(dú)立的測試控制任務(wù)，各個分支系統(tǒng)間通過信息的交換完成并列與相互協(xié)同的工作，一起完成實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能。由此，設(shè)計一個自動測試系統(tǒng)來對像嵌入式軟PLC的這種模塊的驗(yàn)收，是非常有價值的。

1自動測試系統(tǒng)

自動測試系統(tǒng)是指能夠全面、可靠、自動的對被測試設(shè)備進(jìn)行測量，有效進(jìn)行故障診斷，及時處理、存儲、傳輸測量數(shù)據(jù)，并通過適當(dāng)方式輸出或顯示測量結(jié)果的系統(tǒng)。圖1為總線結(jié)構(gòu)的自動測試系統(tǒng)框圖，一般來說自動測試系統(tǒng)包括以下幾個部分：

圖1 自動測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（1）主控制器。主要是計算機(jī)、PC計算機(jī)、微處理器等，作用相當(dāng)于大腦的中樞控制系統(tǒng)。

（2）控制臺。主要是程控開關(guān)。程控伺服系統(tǒng)和一些顯示。打印等終端設(shè)備，用于執(zhí)行一定的具體的測試，控制任務(wù)。

（3）總線和接口。主要是連接控制器與個程控儀器、設(shè)備的通路，完成消息、命令、數(shù)據(jù)的傳輸與交換，包括機(jī)械接口插件、插槽、電纜等。

（4）測試軟件。主要是為了完成系統(tǒng)測試任務(wù)二編的各種程序。比如，測試主程序和驅(qū)動程序等。

（5）被測對象。隨著測試任務(wù)不同，被測對象也不一樣，是由操作人員采用非標(biāo)準(zhǔn)方式通過電纜、節(jié)插件、開關(guān)等于程控儀器、設(shè)備相連[1]。

2嵌入式軟PLC自動測試系統(tǒng)

2.1嵌入式軟PLC自動測試系統(tǒng)的概念

嵌入式軟PLC自動測試系統(tǒng)這個項(xiàng)目的目的主要是為了設(shè)計建立一套PLC模塊測試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)PLC模塊的自動化測試，減少測試人員的工作量，提高PLC模塊產(chǎn)能及測試全面性、可靠性。PLC測試系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用中具有一些能力，它適用于PLC所有模塊的測試，操作簡單容易學(xué)習(xí)，可以在短時間內(nèi)培訓(xùn)出熟練的測試人員，可以從功能、性能等各個方面提供全面的測試，擁有高可靠性，支持環(huán)境試驗(yàn)，具有良好的人機(jī)交互界面，按需求可以輸出各種需求的數(shù)據(jù)。

2.2嵌入式PLC自動測試系統(tǒng)的用途

（1）具有可視化人機(jī)界面，在使用過程中有良好的操作界面的體念，對測試過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控、可以顯示相關(guān)測試結(jié)果信息。（2）對標(biāo)準(zhǔn)儀器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，能使電源和信號輸出，獲取有關(guān)的數(shù)據(jù)。（3） 對PLC各模塊的功能和性能進(jìn)行測試。（4）支持模塊進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)。

2.3嵌入式軟PLC自動測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

嵌入式軟PLC是由開發(fā)系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)兩部分組成的，它的結(jié)構(gòu)可以參考下圖。

圖2 嵌入式軟PLC控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)

作為軟PLC開發(fā)者，首先在系統(tǒng)開發(fā)上使用標(biāo)準(zhǔn)化的語言編程控制程序，嵌入式軟PLC的運(yùn)行系統(tǒng)主要完成的工作有對輸入變量的掃描、輸出變量的刷新和數(shù)據(jù)的處理等。

3自動測試系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

嵌入式PLC自動測試系統(tǒng)是由上位機(jī)、待測模塊、外圍設(shè)備共同組成的一個環(huán)環(huán)相扣的測試系統(tǒng)，測試的結(jié)果是由上位機(jī)進(jìn)行邏輯判斷。其中待模塊就包括了：CPU模塊、電源模塊、AIO模塊、DIO模塊？PTA模塊、CAN模塊、光纖模塊。測試系統(tǒng)又包括了硬件結(jié)果和軟件結(jié)構(gòu)。在這里主要講講軟件結(jié)構(gòu)，它又包含了上位機(jī)、PC端模塊驅(qū)動、矩陣開關(guān)FPGA驅(qū)動、PC端矩陣開關(guān)驅(qū)動、數(shù)據(jù)庫管理和查詢程序。根據(jù)PLC模塊各自特點(diǎn)，可以設(shè)計多種不同的自動測試方案，下面列舉兩個設(shè)計方案。

3.1CPU模塊自動測試方案

根據(jù)前述CPU的測試需求設(shè)計的CPU模塊測試系統(tǒng)是由：上位機(jī)、CPU模塊、PLC測試底板、電源模塊、交換機(jī)組成。如圖3所示。PC端負(fù)責(zé)整個測試的邏輯控制以及通信端口的數(shù)據(jù)處理。下位機(jī)端負(fù)責(zé)影響解構(gòu)來自上位機(jī)的通信數(shù)據(jù)，以及進(jìn)行內(nèi)存塊讀寫檢測操作。

圖3CPU模塊測試系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖

3.2矩陣開關(guān)

矩陣開關(guān)是嵌入式軟PLC自動測試系統(tǒng)的一個不可或缺的組成部分，主要是負(fù)責(zé)測試信號的通道的選擇和切換，在設(shè)計時應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)要求：（1）為了滿足功能的可擴(kuò)展性以及系統(tǒng)的通用性，矩陣開關(guān)需要提供足夠的切換通道。（2）呀能夠靈活多變的配置矩陣開關(guān)的行和列的數(shù)目，用來滿足不一樣的模塊的測試需求。（3）矩陣開關(guān)應(yīng)該要反應(yīng)快速、準(zhǔn)確、并竟可能將可能干擾到被測信號源的因素屏蔽掉。

嵌入式軟PLC自動測試系統(tǒng)的設(shè)計有很多種方案，它可以根據(jù)PLC模塊的各自特點(diǎn)，制定出不同的自動測試方案，在這里主要針對CPU模塊、電源模塊、矩陣開關(guān)等，講述了系統(tǒng)中各測試單元的實(shí)現(xiàn)過程[2]。

4嵌入式軟PLC自動測試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

嵌入式軟PLC自動測試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可以用實(shí)驗(yàn)結(jié)果來證明，在這里就用光纖模塊進(jìn)行測試，看看結(jié)果是如何。

光纖模塊測試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。先看測試步驟：先由上位機(jī)發(fā)送配置包對光纖模塊進(jìn)行配置—光纖收到來自上位機(jī)的配置包-上位機(jī)收到來自兩個光纖模塊的配置成功握手后，給主光纖模板發(fā)送開始測試命令-主光纖模板收到開始測試命令，給從模塊發(fā)送開始測試命令網(wǎng)絡(luò)包-從光纖模塊收到考試測試命令，回復(fù)確認(rèn)，根據(jù)配置參數(shù)給主模塊—主模塊收到從模塊的確認(rèn)答復(fù)，根據(jù)配置參數(shù)開始對從模塊發(fā)命令-主模塊統(tǒng)計通信情況，包括收包數(shù)，發(fā)包數(shù)等，并按時每秒給上位機(jī)發(fā)送通信情況統(tǒng)計包-完成配置發(fā)包次數(shù)或收到停止命令，停止發(fā)包，測試結(jié)束。

5結(jié)語

嵌入式軟PLC自動測試系統(tǒng)是一項(xiàng)具有潛力的技術(shù)，，目前，在市場上已經(jīng)成為炙手可熱的工業(yè)控制產(chǎn)品。嵌入式軟PLC自動測試系統(tǒng)速度快，可遠(yuǎn)程監(jiān)控[3]。但它還是會有缺點(diǎn)，所以應(yīng)進(jìn)一步完善它，因?yàn)樗€有廣闊的發(fā)展前景，并可以帶動社會和經(jīng)濟(jì)效益的增長。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳雄姿.嵌入式軟PLC模塊自動測試系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D].湘潭大學(xué)，2014，（6）：18.

[2]宋秦，翟正軍.嵌入式模塊自動測試系統(tǒng)軟件設(shè)計若干問題的研究[J].測控技術(shù)，2010，（4）：68.

[3]郭峰.嵌入式PLC技術(shù)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].電子測，2014，（12）：85.