自動測試系統(tǒng)與測試產(chǎn)線技術(shù)研究

劉碩

【摘 要】針對目前自動測試系統(tǒng)仍需要人工對接被測件的應(yīng)用現(xiàn)狀，以及測試系統(tǒng)與測試產(chǎn)線間未打通實時交互的問題，設(shè)計了用于轉(zhuǎn)發(fā)、處理、存儲的服務(wù)器端，用于顯示的Web客戶端，用于控制測試執(zhí)行并與產(chǎn)線實時交互的本地客戶端，研究了基于WebSocket及Modbus技術(shù)的實時通信技術(shù)，實現(xiàn)了自動測試系統(tǒng)與測試產(chǎn)線間的協(xié)調(diào)，同時實現(xiàn)了測試系統(tǒng)客戶端、Web客戶端與服務(wù)器間的實時交互。

【關(guān)鍵字】自動測試系統(tǒng);測試產(chǎn)線;WebSocket;Modbus;TestCenter

中圖分類號： V249.1 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）05-0076-003

0 引言

工業(yè)4.0是繼機械化、電氣化和信息技術(shù)之后，以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，或革命性的生產(chǎn)方法。工業(yè)4.0主要是指基于信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System）相融合的技術(shù)，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型，最終建立一個高度靈活的個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)生產(chǎn)模式。本文將在智能測試領(lǐng)域進行工業(yè)4.0的進一步探索，以將人工或半人工測試完全轉(zhuǎn)變?yōu)闊o需人工現(xiàn)場操作的全自動測試。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文旨在設(shè)計自動測試系統(tǒng)、服務(wù)器、測試產(chǎn)線間的框架關(guān)系，自動測試系統(tǒng)通過WebSocket[1-2]技術(shù)與服務(wù)器間進行連接，通過Modbus協(xié)議[3]與測試產(chǎn)線間建立連接，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的及時傳輸。其中自動測試系統(tǒng)中的軟件是基于TestCenter開發(fā)，實時通信模塊以插件的形式嵌入到TestCenter[4-5]。TestCenter是一款專為加速開發(fā)自動測試系統(tǒng)而設(shè)計的測試開發(fā)與管理軟件平臺，由中國電子科技集團公司第四十一研究所獨立自主研發(fā)的自動測試平臺軟件，配備TestCenter的自動測試系統(tǒng)在航空航天、國防/軍工、汽車電子、無線通信、醫(yī)療電子等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。服務(wù)器上運行的是基于Java EE開發(fā)的Web程序，部署在undertow中。

在一個測試網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，信息流通過機械設(shè)備→傳感器→PLC→TestCenter→服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫→Web傳遞，如圖 1所示，控制流反向傳遞，即Web→服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫→TestCenter→PLC→機械設(shè)備傳遞，如圖 2所示。

在一個測試網(wǎng)絡(luò)內(nèi)一般會有多臺功能相同或不同的自動測試系統(tǒng)，用于實現(xiàn)多種被測件的測試，同時配備一條或多條產(chǎn)線，而服務(wù)器只有一個。自動測試系統(tǒng)作為測試集群中的獨立站點同遠程中心服務(wù)器進行信息交互，遠程中心通過Web服務(wù)器進行測試信息的采集以及存儲，同時，遠程中心通過網(wǎng)頁的方式對外提供信息服務(wù)。整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

首先是自動測試系統(tǒng)同服務(wù)器的交互。自動測試系統(tǒng)內(nèi)置工作站并作為訪問端，主動向服務(wù)器申請建立基于WebSocket的可靠連接。自動測試系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)一方面作為一般數(shù)據(jù)傳輸給服務(wù)器進行存儲，包括系統(tǒng)配置、資源配置、被測件、測試程序、測試項目、測試結(jié)果等信息，另一方面測試過程中的瞬時數(shù)據(jù)將作為實時數(shù)據(jù)傳輸給服務(wù)器，服務(wù)器接收數(shù)據(jù)后再向客戶端的訂閱者群發(fā)，此類數(shù)據(jù)主要包括用戶的操作指令和測試進度。

其次是自動測試系統(tǒng)同測試產(chǎn)線的交互。自動測試系統(tǒng)內(nèi)置工作站并作為訪問端，主動向PLC申請建立Modbus的可靠連接。測試產(chǎn)線實時狀態(tài)通過Modbus上傳至自動測試系統(tǒng)，自動測試系統(tǒng)對產(chǎn)線狀態(tài)進行邏輯判斷同時將實時狀態(tài)通過WebSocket上傳至服務(wù)器;自動測試系統(tǒng)接收服務(wù)器端下發(fā)的指令或在接收產(chǎn)線狀態(tài)邏輯分析后進行測試，測試完畢后將測試狀態(tài)通過Modbus傳遞給PLC指導(dǎo)產(chǎn)線的進一步動作。

最后是客戶端以網(wǎng)頁的形式同遠程中心進行信息交互。實時通信功能是通過B/S體系體現(xiàn)的，用戶通過瀏覽器同Web服務(wù)器建立WebSocket連接，發(fā)送實時數(shù)據(jù)請求并查看實時數(shù)據(jù)。

本系統(tǒng)將WebSocket與Modbus與自動測試相結(jié)合，利用WebSocket進行TestCenter與服務(wù)器、服務(wù)器與Web端的實時交互，使自動測試系統(tǒng)的測試狀態(tài)更為及時、主動和便捷，利用Modbus進行TestCenter與PLC間的實時交互，將自動測試系統(tǒng)與產(chǎn)線進行狀態(tài)實時互傳，從而將自動測試與工業(yè)級產(chǎn)線間最后一道屏障打通，最終實現(xiàn)自動測試流水線的全自動化測試。

2 系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計分為兩大部分，第一部分是利用WebSocket進行測試系統(tǒng)客戶端（TestCenter）與服務(wù)器端、服務(wù)器端與Web端的交互，第二部分是利用Modbus進行測試產(chǎn)線與測試系統(tǒng)客戶端（TestCenter）的交互。

2.1 服務(wù)器端WebSocket實現(xiàn)

服務(wù)器端引用undertow-core-2.0.16.Final.jar和undertow-websockets-jsr-2.0.16.Final.jar兩個包，主要時間如下：

@ServerEndpoint（"/websocket"）

public class WebSocket{

@OnOpen

public void onOpen（Session session， EndpointConfig config）{……}

@OnClose

public void onClose（Session session）{……}

@OnError

public void OnError（Session session， Throwable t）{……}

@OnMessage

public void onMessage（Session session， String msg， boolean last）{……}

@OnMessage

public void onBinaryMessage （Session session， byte[] buffer， boolean last）{……}

}

需要注意的是，在OnOpen事件中，需要將Web端申請與TestCenter發(fā)起的客戶端申請分離，進行分別處理。

2.2 TestCenter客戶端WebSocket實現(xiàn)

在TestCenter中C#的API中基礎(chǔ)上進行二次開發(fā)，通過引用websocket-sharp組件構(gòu)件WebSocket客戶端的監(jiān)聽與發(fā)送。

初始化：

WebSocket ws = new WebSocket（url）;

連接：

ws.Connect（）;

監(jiān)聽：

ws.OnOpen += （send ， e） => {……};

ws.OnClose += （send ， e） => {……};

ws.OnError += （send ， e） => {……};

ws. OnMessage += （send ， e） => {……};

發(fā)送：

ws.send（byte[]）;

ws.send（System.IO.FileInfo）;

ws.send（string）;

ws.send（System.IO.Stream ， int）;

斷開：

ws.Close（）;

ws.Close（ushort）;

ws.Close（WebSocketSharp.CloseStatusCode）;

ws.Close（ushort ， string）;

ws.Close（WebSocketSharp.CloseStatusCode ， string）;

2.3 Web客戶端的WebSocket實現(xiàn)

利用JavaScript技術(shù)插入WebSocket，利用HTML5自帶的API實現(xiàn)WebSocket，過程同上。

2.4 TestCenter客戶端Modbus實現(xiàn)

通過引用nmodbuspc程序集，在.Net環(huán)境中實現(xiàn)與PLC的通信。

連接：

ModbusIpMaster modbus = ModbusIpMaster.CreateIp（Modbus.IO.IStreamResource）;

ModbusIpMaster modbus = ModbusIpMaster.CreateIp（System.IO.Ports.SerialPort）;

ModbusIpMaster modbus = ModbusIpMaster.CreateIp（System.Net.Sockets.TcpClient）;

ModbusIpMaster modbus = ModbusIpMaster.CreateIp（System.Net.Sockets.UdpClient）;

寫入M區(qū)：

modbus.WriteSingleCoil（byte ， ushort ， bool）;

讀取M區(qū)：

bool[] m = modbus.ReadCoils（byte ， ushort ， ushort）;

寫入D區(qū)：

modbus.WriteSingleRegister（byte ， ushort ， ushort）;

讀取D區(qū)：

bool[] d = modbus.ReadCoils（byte ， ushort ， ushort）;

斷開：

modbus. Dispose（）;

3 結(jié)束語

本文通過WebSocket技術(shù)與Modbus技術(shù)，設(shè)計解決了自動測試系統(tǒng)與測試產(chǎn)線間的協(xié)調(diào)問題，同時解決了測試系統(tǒng)客戶端、Web客戶端與服務(wù)器間的實時交互問題。

【參考文獻】

[1]張藝.基于WebSocket的即時通信系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[J].軟件，2015，3.

[2]劉維峰，左澤軍，趙利強等.基于HTML5的生產(chǎn)裝置實時監(jiān)測可視化[J].計算機工程與設(shè)計，2015.3.

[3]杜佳良，劉美俊，李俊蒂，湯宗清.基于Modbus協(xié)議的智能儀表自動檢測系統(tǒng)[J].鹽城工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2016，9.

[4]宋斌，方葛豐，劉毅.自動測試系統(tǒng)軟件平臺TestCenter體系結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析[J].測控技術(shù)，2013，8.

[5]方葛豐，劉毅，等.自動測試系統(tǒng)軟件平臺技術(shù)[J].儀器儀表，2009，10.