嵌入式软PLC模块自动测试系统的设计与实现

姚国强 陈贵满

(广东省城市建设技师学院,广东广州 510520)

嵌入式软PLC模块自动测试系统的设计与实现

姚国强 陈贵满

(广东省城市建设技师学院,广东广州 510520)

本文主要介绍嵌入式计算机及自动测试系统的概念,针对嵌式软PLC的控制特点设计PLC模块的自动测试系统,提出了一种基于嵌入式自动测试系统的PLC模块的实现方法。随着PLC等嵌入式模块的规模化生产、设计技术的完善,很多科研机构和工程部门采用外购这些模块来用于系统项目。

嵌入式PLC模块 自动测试系统 设计

伴随着计算机技术、通信技术和远程通信的变化多端，加上自动测试技术的广泛使用，现代自动测试系统常常是由很多个分支系统组成的，每个分支系统分为通用系统和专用系统组成实现，且承担一些比较独立的测试控制任务，各个分支系统间通过信息的交换完成并列与相互协同的工作，一起完成实现整个系统的功能。由此，设计一个自动测试系统来对像嵌入式软PLC的这种模块的验收，是非常有价值的。

1 自动测试系统

自动测试系统是指能够全面、可靠、自动的对被测试设备进行测量，有效进行故障诊断，及时处理、存储、传输测量数据，并通过适当方式输出或显示测量结果的系统。图1为总线结构的自动测试系统框图，一般来说自动测试系统包括以下几个部分（如图1）。

(1)主控制器。主要是计算机、PC计算机、微处理器等，作用相当于大脑的中枢控制系统。

(2)控制台。主要是程控开关。程控伺服系统和一些显示。打印等终端设备，用于执行一定的具体的测试，控制任务。

图1 自动测试系统结构图

图2 嵌入式软PLC控制系统典型结构

(3)总线和接口。主要是连接控制器与个程控仪器、设备的通路，完成消息、命令、数据的传输与交换，包括机械接口插件、插槽、电缆等。

(4)测试软件。主要是为了完成系统测试任务二编的各种程序。比如，测试主程序和驱动程序等。

(5)被测对象。随着测试任务不同，被测对象也不一样，是由操作人员采用非标准方式通过电缆、节插件、开关等于程控仪器、设备相连[1]。

2 嵌入式软PLC自动测试系统

2.1 嵌入式软PLC自动测试系统的概念

嵌入式软PLC自动测试系统这个项目的目的主要是为了设计建立一套PLC模块测试系统，实现PLC模块的自动化测试，减少测试人员的工作量，提高PLC模块产能及测试全面性、可靠性。PLC测试系统在实际运用中具有一些能力，它适用于PLC所有模块的测试，操作简单容易学习，可以在短时间内培训出熟练的测试人员，可以从功能、性能等各个方面提供全面的测试，拥有高可靠性，支持环境试验，具有良好的人机交互界面，按需求可以输出各种需求的数据。

2.2 嵌入式PLC自动测试系统的用途

(1)具有可视化人机界面，在使用过程中有良好的操作界面的体念，对测试过程进行实时监控、可以显示相关测试结果信息。(2)对标准仪器进行远程控制，能使电源和信号输出，获取有关的数据。(3) 对PLC各模块的功能和性能进行测试。(4)支持模块进行环境试验。

2.3 嵌入式软PLC自动测试系统的结构。

嵌入式软PLC是由开发系统和运行系统两部分组成的，它的结构可以参考图2。

作为软PLC开发者，首先在系统开发上使用标准化的语言编程控制程序，嵌入式软PLC的运行系统主要完成的工作有对输入变量的扫描、输出变量的刷新和数据的处理等。

3 自动测试系统的设计与实现

图3 CPU模块测试系统整体结构框图

嵌入式PLC自动测试系统是由上位机、待测模块、外围设备共同组成的一个环环相扣的测试系统，测试的结果是由上位机进行逻辑判断。其中待模块就包括了：CPU模块、电源模块、AIO模块、DIO模块PTA模块、CAN模块、光纤模块。测试系统又包括了硬件结果和软件结构。在这里主要讲讲软件结构，它又包含了上位机、PC端模块驱动、矩阵开关FPGA驱动、PC端矩阵开关驱动、数据库管理和查询程序。根据PLC模块各自特点，可以设计多种不同的自动测试方案，下面列举两个设计方案。

3.1 CPU模块自动测试方案

根据前述CPU的测试需求设计的CPU模块测试系统是由：上位机、CPU模块、PLC测试底板、电源模块、交换机组成。如图3所示。PC端负责整个测试的逻辑控制以及通信端口的数据处理。下位机端负责影响解构来自上位机的通信数据，以及进行内存块读写检测操作。

3.2 矩阵开关

矩阵开关是嵌入式软PLC自动测试系统的一个不可或缺的组成部分，主要是负责测试信号的通道的选择和切换，在设计时应遵循以下几点要求：(1)为了满足功能的可扩展性以及系统的通用性，矩阵开关需要提供足够的切换通道。(2)呀能够灵活多变的配置矩阵开关的行和列的数目，用来满足不一样的模块的测试需求。(3)矩阵开关应该要反应快速、准确、并竟可能将可能干扰到被测信号源的因素屏蔽掉。

嵌入式软PLC自动测试系统的设计有很多种方案，它可以根据PLC模块的各自特点，制定出不同的自动测试方案，在这里主要针对CPU模块、电源模块、矩阵开关等，讲述了系统中各测试单元的实现过程[2]。

4 嵌入式软PLC自动测试系统的实现

嵌入式软PLC自动测试系统的实现可以用实验结果来证明，在这里就用光纤模块进行测试，看看结果是如何。

光纤模块测试及实验结果。先看测试步骤：先由上位机发送配置包对光纤模块进行配置—光纤收到来自上位机的配置包－上位机收到来自两个光纤模块的配置成功握手后，给主光纤模板发送开始测试命令－主光纤模板收到开始测试命令，给从模块发送开始测试命令网络包－从光纤模块收到考试测试命令，回复确认，根据配置参数给主模块—主模块收到从模块的确认答复，根据配置参数开始对从模块发命令－主模块统计通信情况，包括收包数，发包数等，并按时每秒给上位机发送通信情况统计包－完成配置发包次数或收到停止命令，停止发包，测试结束。

5 结语

嵌入式软PLC自动测试系统是一项具有潜力的技术，，目前，在市场上已经成为炙手可热的工业控制产品。嵌入式软PLC自动测试系统速度快，可远程监控[3]。但它还是会有缺点，所以应进一步完善它，因为它还有广阔的发展前景，并可以带动社会和经济效益的增长。

[1]陈雄姿.嵌入式软PLC模块自动测试系统的设计与实现[D].湘潭大学,2014,(6):18.

[2]宋秦,翟正军.嵌入式模块自动测试系统软件设计若干问题的研究[J].测控技术,2010,(4):68.

[3]郭峰.嵌入式PLC技术的设计与实现[J].电子测,2014,(12):85.