嵌入式軟PLC模塊自動測試系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

姚國強 陳貴滿

(廣東省城市建設技師學院,廣東廣州 510520)

嵌入式軟PLC模塊自動測試系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

姚國強 陳貴滿

(廣東省城市建設技師學院,廣東廣州 510520)

本文主要介紹嵌入式計算機及自動測試系統(tǒng)的概念,針對嵌式軟PLC的控制特點設計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模塊的實現(xiàn)方法。隨著PLC等嵌入式模塊的規(guī)模化生產(chǎn)、設計技術的完善,很多科研機構和工程部門采用外購這些模塊來用于系統(tǒng)項目。

嵌入式PLC模塊 自動測試系統(tǒng) 設計

伴隨著計算機技術、通信技術和遠程通信的變化多端，加上自動測試技術的廣泛使用，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)組成實現(xiàn)，且承擔一些比較獨立的測試控制任務，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，一起完成實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能。由此，設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、自動的對被測試設備進行測量，有效進行故障診斷，及時處理、存儲、傳輸測量數(shù)據(jù)，并通過適當方式輸出或顯示測量結(jié)果的系統(tǒng)。圖1為總線結(jié)構的自動測試系統(tǒng)框圖，一般來說自動測試系統(tǒng)包括以下幾個部分（如圖1）。

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

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

圖1 自動測試系統(tǒng)結(jié)構圖

圖2 嵌入式軟PLC控制系統(tǒng)典型結(jié)構

(3)總線和接口。主要是連接控制器與個程控儀器、設備的通路，完成消息、命令、數(shù)據(jù)的傳輸與交換，包括機械接口插件、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。隨著測試任務不同，被測對象也不一樣，是由操作人員采用非標準方式通過電纜、節(jié)插件、開關等于程控儀器、設備相連[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)這個項目的目的主要是為了設計建立一套PLC模塊測試系統(tǒng)，實現(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)在實際運用中具有一些能力，它適用于PLC所有模塊的測試，操作簡單容易學習，可以在短時間內(nèi)培訓出熟練的測試人員，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，具有良好的人機交互界面，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，對測試過程進行實時監(jiān)控、可以顯示相關測試結(jié)果信息。(2)對標準儀器進行遠程控制，能使電源和信號輸出，獲取有關的數(shù)據(jù)。(3) 對PLC各模塊的功能和性能進行測試。(4)支持模塊進行環(huán)境試驗。

2.3 嵌入式軟PLC自動測試系統(tǒng)的結(jié)構。

嵌入式軟PLC是由開發(fā)系統(tǒng)和運行系統(tǒng)兩部分組成的，它的結(jié)構可以參考圖2。

作為軟PLC開發(fā)者，首先在系統(tǒng)開發(fā)上使用標準化的語言編程控制程序，嵌入式軟PLC的運行系統(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)的設計與實現(xiàn)

圖3 CPU模塊測試系統(tǒng)整體結(jié)構框圖

嵌入式PLC自動測試系統(tǒng)是由上位機、待測模塊、外圍設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)果是由上位機進行邏輯判斷。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。在這里主要講講軟件結(jié)構，它又包含了上位機、PC端模塊驅(qū)動、矩陣開關FPGA驅(qū)動、PC端矩陣開關驅(qū)動、數(shù)據(jù)庫管理和查詢程序。根據(jù)PLC模塊各自特點，可以設計多種不同的自動測試方案，下面列舉兩個設計方案。

3.1 CPU模塊自動測試方案

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

3.2 矩陣開關

矩陣開關是嵌入式軟PLC自動測試系統(tǒng)的一個不可或缺的組成部分，主要是負責測試信號的通道的選擇和切換，在設計時應遵循以下幾點要求：(1)為了滿足功能的可擴展性以及系統(tǒng)的通用性，矩陣開關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)矩陣開關應該要反應快速、準確、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)的設計有很多種方案，它可以根據(jù)PLC模塊的各自特點，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、矩陣開關等，講述了系統(tǒng)中各測試單元的實現(xiàn)過程[2]。

4 嵌入式軟PLC自動測試系統(tǒng)的實現(xiàn)

嵌入式軟PLC自動測試系統(tǒng)的實現(xiàn)可以用實驗結(jié)果來證明，在這里就用光纖模塊進行測試，看看結(jié)果是如何。

光纖模塊測試及實驗結(jié)果。先看測試步驟：先由上位機發(fā)送配置包對光纖模塊進行配置—光纖收到來自上位機的配置包－上位機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)絡包－從光纖模塊收到考試測試命令，回復確認，根據(jù)配置參數(shù)給主模塊—主模塊收到從模塊的確認答復，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)是一項具有潛力的技術，，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，可遠程監(jiān)控[3]。但它還是會有缺點，所以應進一步完善它，因為它還有廣闊的發(fā)展前景，并可以帶動社會和經(jīng)濟效益的增長。

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

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

[3]郭峰.嵌入式PLC技術的設計與實現(xiàn)[J].電子測,2014,(12):85.