iLOCK型计算机联锁系统的自动化测试设计

卡斯柯信号有限公司 徐 曼 季志均

近几年iLOCK型计算机联锁系统的集成测试以手动测试为主，计算机联锁作为铁路安全高效行车的核心控制系统，对其安全性进行充分测试无疑是给手动测试带来强大的压力和考验。iLOCK型计算机联锁系统还具有与外部系统丰富的接口类型，以满足多种铁路安全协议通信。其测试的难点有：如何建立一套完善适应性强的继电接口模拟系统，如何在众多测试资源中快速更换测试环境，面对丰富的信息交互如何快速准确的分析测试结果，之后又如何提高测试执行效率。本文提出的自动化测试设计将解决以上问题。

1 测试系统架构

集成测试一直是测试领域占用资源最多的阶段，测试环境最复杂，结合iLOCK性计算机联锁系统测试的难点，设计如图1测试系统架构。被测对象iLOCK型计算机联锁系统（iLOCK-IPS），室外继电接口模拟系统由PLC控制台（PLC Control，简称PLCC）和PLC执行单元（PLC Execution Unit，简称PLCEU）组成，通过网络和iLOCK-IPS通信的系统如TCC、RBC、邻站等由外部模拟系统（External Simulation System，简称ESS）替代，值班员操作系统（MMI）负责向iLOCK-IPS发送操作命令和站场图显示，测试架构中的核心部分是自动化测试系统（Automatic Test Platform，简称ATP）负责自动化部署、自动化测试执行以及测试分析。

2 自动化部署

ATP自动化部署整个自动化测试架构的准备和前提，包含对iLOCK-IPS、PLCC、ESS和MMI等系统的部署环节，每个环节的部署在具体实现时可使用多任务触发配合完成。ATP首先部署iLOCKIPS和PLCC，部署成功再触发ESS和MMI部署任务。整个部署是经过分析iLOCK型计算联锁系统的细节和接口而展开。ATP除了实现自动化部署，还对部署环境进行备份，便于测试环境复现和更换。

2.1 iLOCK-IPS和PLCC部署

目前iLOCK-IPS系统集成测试以手动测试为主，嵌入式软件和数据配置烧录使 用手动烧录的方式，更换软件或数据配置时首先需要取出芯片，在机器上烧录后再将芯片放回板卡。而ATP提供在线烧录方式，在iLOCK-IPS上电时通过网络更新软件和数据配置。

iLOCK-IPS继电接口和硬件驱动采集板卡直接相关，在不同的站中，所需要的板卡数据和位置都是不同的，手动测试每次都依照硬件板卡配置文件，一块一块板卡比对或更换，更是有大型站时，需要搭建10个机笼，每个机笼12到13块板卡，并人工核对板卡位置，当更换站场数据时，仅更换硬件板卡都已消耗不少时间。

iLOCK-IPS继电接口在后期项目集成测试时会进行点对点测试，因此在自动化测试中继电接口板卡位置测试可不作为重点，这样在自动部署中调整硬件板卡配置让其适应目前板卡位置，节省更换板卡所耗时间。按照这个设计思路，ATP首先是调整硬件板卡配置，并部署PLCC环境，让其根据新硬件配置控制PLCEU。

图1 iLOCK型计算机联锁自动化测试架构

2.2 ESS部署

ESS系统根据iLOCK-IPS外部接口类型，开发相关模拟系统包含TCC、RBC和邻站等。按照铁路标准协议，ESS实现和iLOCK-IPS通信，需要配置相关的安全参数和网络参数。那么这些配置ATP如何部署呢？iLOCK-IPS软件是通用的，可根据数据和配置与不同外部系统通信，ATP按照这个思路反推，当取得一套iLOCK-IPS的数据和配置那么就可以确定与那些外部系统通信，ATP通过iLOCK-IPS配置和数据反推，即可得到ESS系统所需配置。ATP则通过这样反推的思路实现对ESS的自动化部署。

2.3 MMI部署

MMI主要功能是给iLOCK-IPS发送控制命令和显示，其拥有和iLOCK-IPS匹配的数据和配置，在iLOCK-IPS系统集成测试中，MMI的数据和配置是相对复杂的，需要独立制作。这样ATP在部署MMI环境时不用反推，相对简单，通过任务构造部署MMI数据和配置以及网络环境，实现一键启动MMI。

3 自动化测试

iLOCK型计算机联锁系统测试具有铁路行业自身特点，它的需求变化不频繁，项目周期长，经过分析70%的测试用例可以重复使用。在调研多个通用自动化测试工具后，发现通用工具在iLOCK型计算机联锁系统测试中自动化执行率偏低，最终针对iLOCK型计算机联锁系统特点，在ATP中开发自动化测试功能。ATP不仅支持特定的脚本执行用例，还与MMI、iLOCK-IPS、PLCC、ESS通过网络进行信息交互以获取预期结果，ATP还可监测各个系统之间通信状态，便于指示测试环境状况。

3.1 自动化脚本

iLOCK型计算机联锁系统中逻辑运算、系统功能、性能以及通信，作为集成测试的重点，其中逻辑运算最基本要完成基本的联锁表运算，联锁表在本文设计中可以直接作为输入生成脚本，系统功能和通信功能测试如需通过办理进路，在进路脚本上增加相应的检查条件即可，其他测试则另编写脚本。

3.2 自动化执行过程

整个自动化测试过程是通过ATP执行脚本，控制信息交互如下：

（1）ATP执行脚本发送控制消息给MMI，MMI将控制命令发给iLOCK-IPS,当iLOCK-IPS收到命令后，相应的内部变量信息发给ATP，ATP收到第1处测试结果。

（2）iLOCK-IPS通过继电接口输出的信息通过PLCEU反馈到PLCC上，PLCC将相应的输出信息发给ATP，ATP得到第2处测试结果。

（3）iLOCK-IPS收到MMI命令后与ESS发送通信信息变化，ESS将相应信息发给ATP，ATP收到第3处测试结果。

采集信息交互如下：

（1）PLCC将继电采集信息通过PLCEU发给iLOCK-IPS。

（2）ESS将外部通信消息发给iLOCK-IPS。

（3）iLOCK-IPS将图形信息等等发给MMI。

这样ATP分别从PLCC、MMI、ESS获取消息以及iLOCK-IPS的内部变量，ATP就获取到所有采集信息。通过以上过程，ATP就监测到iLOCK-IPS内部变量和外部所有接口的信息变化。

4 测试分析

ATP在测试执行中，为了较完整的测试iLOCK-IPS系统的功能，测试预期检查项多，如果只有人工分析，工作量很大，为此ATP中增加了测试分析功能。

测试分析工作分解为控制和采集信息的解析、iLOCK-IPS内部变量比较。举例来看下，控制信息交互流程从ATP发送的命令开始，经过MMI发给iLOCK-IPS，使得iLOCK-IPS内部变量发生变化，因此ATP发送的控制信息和iLOCK-IPS内部变量是存在映射关系的，接着iLOCK-IPS输出消息到PLCC和ESS系统，PLCC和ESS收到控制信息变化同时可能产生采集信息变化，采集信息则反馈回iLOCK-IPS和MMI，最后到达ATP，这样控制流程中ATP控制信息与iLOCK-IPS内部变量、PLCC、MMI、ESS的控制信息都存在映射关系，同理采集流程也存在映射关系，这两类映射关系就成了测试分析的依据。ATP测试分析中将控制信息和采集信息解析为iLOCKIPS外部变量，根据映射关系对iLOCK-IPS内部变量和外部变量进行比较，就得到测试结果。

映射关系的整理是测试分析难点，需要积攒大量信号和系统知识，而自动化节约下的人力和时间可以充分地用于测试分析。

结语：本文提出的iLOCK型计算机联锁系统自动化测试设计，主要是把测试人员从机械式的手工测试劳动中解放出来，通过自主开发的ATP、ESS工具可以很好的切合iLOCK型计算机联锁的自动化测试需求，PLCC和PLCEU很好的解决继电接口模拟的问题，ATP展现了较强的自动化部署和自动化测试能力，原来手动搭建1套环境至少需要1个测试人员1天时间，现只需要1h，以前测试人员执行上百个用例至少要2周时间，自动化执行只需要1天，大大提高了工作效率，测试人员的精力可以投到测试分析和对系统学习等更有意义的事情中，真正用在提高iLOCK型计算机联锁产品质量本身。