CN105426302A - 一种基于tcl脚本构建plc外围设备等效器的方法与装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种基于TCL脚本构建PLC外围设备等效器的方法与装置。所述方法包括：根据待测PLC的测试任务，从预先设置的PLC测试脚本库中选取与测试任务对应的PLC控制指令；基于所述PLC控制指令及TCL内建指令构建测试用例；并将所述测试用例下发到下位机系统；下位机系统根据所述测试用例产生激励信号，并将所述激励信号发送给待测PLC；基于所述激励信号对待测PLC进行测试。其中，PLC控制指令扩展库包括：初始化扩展库命令、注册扩展命令、写单/多通道数字量命令、读单/多通道数字量命令、采样计数器命令等。本发明简化了真实环境的复杂和测试步骤的繁琐，提高了测试效率；增加故障注入，模拟可能出现的异常情况，提高了测试覆盖率和可靠性。

Description

一种基于TCL脚本构建PLC外围设备等效器的方法与装置

技术领域

本发明涉及PLC(可编程逻辑控制器)软件测试领域，尤其涉及一种基于TCL脚本构建PLC外围设备等效器的方法与装置。

背景技术

现有技术中，针对PLC进行测试时缺少成熟的测试方法和测试工具。在基于真实外围环境对PLC进行测试的过程中，常常采用单元测试仪或系统联调试验或系统综合试验。但是，由于测试过程所需的信号和激励均来源于真实的外围设备，导致测试环境复杂、测试效率低、测试覆盖率差、缺少故障注入方式。

为解决基于真实外围环境对PLC进行测试时存在的各种问题，亟需设计一种PLC外围设备等效器，用于模拟真实外围环境对PLC发出各种激励、信号，进而提高测试效率，提高测试覆盖率以及易于注入故障。

发明内容

本发明提供了一种基于TCL脚本构建PLC外围设备等效器的方法与装置，代替PLC的真实外围环境，便于故障注入，简化测试过程，提高测试覆盖率和测试效率。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于TCL脚本构建PLC外围设备等效器的方法，所述方法包括：

根据待测PLC的测试任务，从预先设置于上位机系统的PLC测试脚本库中选取与所述测试任务对应的PLC控制指令；基于所述PLC控制指令及TCL内建指令构建测试用例；并将所述测试用例下发到下位机系统；

S2、下位机系统根据所述测试用例产生激励信号，并将所述激励信号发送给待测PLC；

S3、基于所述激励信号对待测PLC进行测试；

其中，所述PLC测试脚本库包括PLC控制指令扩展库、TCL内建脚本库；所述PLC控制指令扩展库中包括：初始化扩展库命令、注册扩展命令、写单/多通道数字量命令、读单/多通道数字量命令、写单/多通道模拟量命令、读单/多通道模拟量命令、采样计数器命令、读离散输入命令、读写线圈命令、读写寄存器命令。

优选的，所述上位机系统还包括数据库、通信协议封装库；

所述PLC控制指令扩展库将所述通信协议封装库的接口、所述数据库的接口、所述TCL内建脚本库的接口集成在一起。

优选的，所述PLC控制指令扩展库包括N个PLC扩展指令集，N≥2，并且N为整数；所述PLC扩展指令集具体为：至少一种PLC通信协议扩展指令集、通用IO操作扩展指令集。

优选的，步骤S2具体为，下位机系统接收所述测试用例，并根据所述测试用例包含的命令码、数据参数产生驱动信号，驱动相应的PXI机箱板卡产生激励信号，并将所述激励信号发送至待测PLC。

优选的，所述PLC的通信协议扩展指令集为Modbus协议扩展指令集，和/或，FINS协议扩展指令集，和/或，OPC协议扩展指令。

根据本发明的另一个方面，提供了一种基于TCL脚本构建PLC外围设备等效器的装置，其特征在于，所述装置包括：上位机系统、下位机系统、待测PLC；其中，上位机系统包括PLC测试脚本库；

上位机系统，用于根据待测PLC的测试任务，从PLC测试脚本库中选取与所述测试任务对应的PLC控制指令；基于所述PLC控制指令以及TCL内建指令构建测试用例；并将所述测试用例下发到下位机系统；

下位机系统，用于根据所述测试用例产生激励信号，并将所述激励信号发送给待测PLC；

待测PLC，用于接收所述激励信号并在内部执行，并将执行结果反馈给上位机系统；

所述PLC测试脚本库包括PLC控制指令扩展库、TCL内建脚本库；

所述PLC控制指令扩展库中包括：初始化扩展库命令、注册扩展命令、写单/多通道数字量命令、读单/多通道数字量命令、写单/多通道模拟量命令、读单/多通道模拟量命令、采样计数器命令、读离散输入命令、读写线圈命令、读写寄存器命令。

优选的，所述上位机系统还包括数据库、通信协议封装库；所述PLC控制指令扩展库将所述通信协议封装库的接口、所述数据库的接口、所述TCL内建脚本库的接口集成在一起。

优选的，所述上位机系统中的PLC控制指令扩展库包括N个PLC扩展指令集，N≥2，并且N为整数；所述PLC扩展指令集具体为：至少一种PLC通信协议扩展指令集、通用IO操作扩展指令集。

优选的，所述下位机系统包括实时控制模块、PXI机箱板卡；

实时控制模块，接收所述测试用例，并根据所述测试用例包含的命令码、数据参数产生驱动信号，并将所述驱动信号发送至PXI机箱板卡；

PXI机箱板卡，根据接收的驱动信号产生激励信号，并将所述激励信号发送至待测PLC。

优选的，所述PLC通信协议扩展指令集为Modbus协议扩展指令集，和/或，FINS协议扩展指令集，和/或，OPC协议扩展指令。

根据本发明的测试方法，包括：从PLC测试脚本库中选取与所述测试任务对应的PLC控制指令；基于所述PLC控制指令及TCL内建指令构建测试用例；并将所述测试用例下发到下位机系统；下位机系统根据所述测试用例产生激励信号，并将所述激励信号发送给待测PLC；基于所述激励信号对待测PLC进行测试。本发明基于TCL脚本构建PLC外围设备等效器的方法，代替了PLC的真实外围环境，便于故障注入，简化了测试过程，提高了测试覆盖率和测试效率。

附图说明

图1为本发明的基于TCL脚本构建PLC外围设备等效器的方法的流程图；

图2为本发明的Modbus协议指令扩展结构示意图；

图3为本发明的基于TCL脚本构建PLC外围设备等效器的装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

在基于真实外围环境对PLC进行测试的过程中，测试环境复杂、测试效率低、测试覆盖率差、缺少故障注入方式。为解决上述问题，本发明提供了一种基于TCL脚本构建PLC外围设备等效器的方法与装置，代替PLC的真实外围环境，便于故障注入，简化测试过程，提高测试覆盖率和测试效率。

本发明技术方案的主要思路是，预先创建了能针对多种PLC进行测试的PLC测试脚本库，在测试时根据待测PLC的测试任务，从PLC测试脚本库中选取与待测PLC的测试任务对应的PLC控制指令；基于所述PLC控制指令以及TCL内建指令构建测试用例；并将所述测试用例下发到下位机系统；下位机系统根据所述测试用例产生激励信号，并将所述激励信号发送给待测PLC；基于所述激励信号对待测PLC进行测试。

图1示出了根据本发明的基于TCL脚本构建PLC外围设备等效器的方法流程图，所述方法包括：

S1、根据待测PLC的测试任务，从预先设置于上位机系统的PLC测试脚本库中选取与所述测试任务对应的PLC控制指令；基于所述PLC控制指令及TCL内建指令构建测试用例；并将所述测试用例下发到下位机系统；

其中，所述PLC测试脚本库包括PLC控制指令扩展库、TCL内建脚本库。其中，PLC控制指令库中包括：初始化扩展库命令、注册扩展命令、写单/多通道数字量命令、读单/多通道数字量命令、写单/多通道模拟量命令、读单/多通道模拟量命令、采样计数器命令、读离散输入命令、读写线圈命令、读写寄存器命令。

优选的，所述PLC控制指令扩展库包括N个PLC扩展指令集，N≥2，并且N为整数。优选的，所述PLC扩展指令集具体为：至少一种PLC通信协议扩展指令集、通用IO操作扩展指令集。本发明优选实施例中，PLC扩展指令库中包括Modbus协议扩展指令集、FINS协议扩展指令集、OPC协议扩展指令集。在进行测试时，用户可以根据待测PLC的型号以及测试任务选择相应的PLC通信协议扩展指令集以及通用IO操作扩展指令集中的扩展指令，从而构建不同的外围设备等效器。其中，测试任务可以是待测PLC的一个或多个功能，比如逻辑控制功能、定时控制功能、数学运算功能、存储功能等等。

本发明优选实施例中，上位机系统中还包括数据库、通信协议封装库。通过创建PLC控制指令扩展库，将所述通信协议封装库的接口、所述数据库的接口、所述TCL脚本库的接口集成在一起。优选的，所述通信协议封装库包括Modbus协议封装库、FINS协议封装库、OPC协议封装库。下面以Modbus协议封装库为例，介绍Modbus协议指令扩展架构，其他通信协议也有类似的指令扩展原理。

图2为Modbus协议指令扩展结构示意图。从图2可见，PLC测试脚本库包括位于上层模块(虚线上侧)的PLC控制指令扩展库101和位于底层模块(虚线下侧)的TCL内建脚本库102。其中，通过设计PLC控制指令扩展库101将位于上层模块的Modbus协议封装库103的接口、数据库104的接口、底层模块的TCL内建脚本库102的接口集成在一起。通过调用控制指令扩展库中的控制指令能实现各类Modbus操作、数字IO量控制和模拟IO量控制。从而，基于PLC控制指令扩展库101中的PLC控制指令及TCL内建脚本库102中的内建指令可以构建待测测试用例。

本发明优选实施例中，上位机系统在执行测试用例时首先将封装于上层模块的PLC控制指令解析成封装于下层模块的TCL脚本指令。具体的，通过调用上位机系统中的TCL解释器对测试用例中的PLC控制指令进行解析，进而将测试用例翻译为可执行的函数形式，并将经TCL解释器解析后的测试用例通过不同的命令通道下发到下位机系统。

S2、下位机系统根据所述测试用例产生激励信号，并将所述激励信号发送给待测PLC。

优选的，下位机系统接收上位机系统发送的测试用例，并对测试用例进行读取，并根据读取的的命令码和数据参数产生驱动信号，驱动下位机系统中相应的PXI机箱板卡产生激励信号，并将所述激励信号输出至待测PLC。

S3、基于所述激励信号对待测PLC进行测试。

待测PLC在接收到所述激励信号后，在PLC内部执行待测任务，并将执行后的结果反馈给上位机系统。

本发明实施例还提供了一种基于TCL脚本构建的PLC外围设备等效器的装置，如图3所示。所述装置包括：上位机系统1、下位机系统2、待测PLC3；其中，下位机系统2包括实时控制模块201和PXI机箱板卡202；

上位机系统1包括PLC测试脚本库、数据库、通信协议封装库。其中PLC测试脚本库包括TCL内建脚本库和PLC控制指令扩展库。其中，所述PLC控制指令扩展库将所述通信协议封装库的接口、所述数据库的接口、所述TCL脚本库的接口集成在一起。

上位机系统1用于，根据待测PLC的测试任务，从PLC控制指令扩展库中选取与所述测试任务对应的PLC控制指令，并基于所述PLC控制指令以及TCL内建指令构建测试用例，并将测试用例解析成TCL脚本形式，并将TCL脚本形式的测试用例下发到下位机系统2。

其中，PLC控制指令扩展库用于存储PLC控制指令，所述PLC控制指令包括：初始化扩展库命令、注册扩展命令、写单/多通道数字量命令、读单/多通道数字量命令、写单/多通道模拟量命令、读单/多通道模拟量命令、采样计数器命令、读离散输入命令、读写线圈命令、读写寄存器命令。

本发明实施例中，PLC控制指令扩展库包括N个PLC扩展指令集，其中N≥2，并且N为整数。所述PLC扩展指令集具体为：至少一种PLC通信协议扩展指令集、通用IO操作扩展指令集。优选的，PLC扩展指令库中包括Modbus协议扩展指令集、FINS协议扩展指令集、OPC协议扩展指令集。表1给出了Modbus协议相关扩展指令，表2给出了OPC协议相关扩展指令，表3给出了通用IO操作相关扩展指令。用户可以根据待测PLC的型号以及待测任务选择相应的PLC通信协议扩展指令集以及通用IO操作扩展指令集中的控制指令，从而构建不同的PLC外围设备等效器。

表1

表2

Init_OPCServer	打开OPC远程服务
		UnInit_OPCServer	关闭OPC远程服务
Opc_Read_Items	读OPC项目值
		Opc_Write_Items	写OPC项目值
…	其他扩展指令

表3

PPin_read_bit	读数字量
		Pin_write_bit	写数字量
Pin_read_analog	读模拟量
		Pin_write_analog	写模拟量
Plc_DAQ_Open	打开PLC设备
		Plc_DAQ_Close	关闭PLC设备
Pxi_DO_MultiAddr	连续引脚地址进行系统DO操作
		Pxi_DI_MultiAddr	连续引脚地址进行系统DI操作
ExtractPinAddr	输入引脚地址扩展指令
		…	其他扩展指令

下位机系统2，用于根据所述测试用例产生激励信号，并将所述激励信号发送给待测PLC。

优选的，实时控制模块201接收上位机系统1发送的TCL脚本形式的测试用例，并对所述测试用例进行读取，然后根据读取获得的命令码、数据参数向相应的PXI机箱板卡202输出驱动信号，用于驱动PXI机箱板卡202产生激励信号。PXI机箱板卡202，在接收到实时控制模块202发送的驱动信号后产生激励信号，并将所述激励信号发送至待测PLC3。

待测PLC3，用于接收所述激励信号并在内部执行，并将执行结果反馈给上位机系统。

本发明基于TCL脚本构建PLC外围设备等效器的装置，代替了PLC的真实外围环境，便于故障注入，简化测试过程，提高测试覆盖率和测试效率。本发明的装置能够对待测PLC发出各种激励，尤其为冗余控制系统、大规模开关量及网络变量构成的复杂逻辑组合提供激励输入，全面覆盖了PLC软件测试时的正常和异常工作状态。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于TCL脚本构建PLC外围设备等效器的方法，所述方法包括：

S1、根据待测PLC的测试任务，从预先设置于上位机系统的PLC测试脚本库中选取与所述测试任务对应的PLC控制指令；基于所述PLC控制指令及TCL内建指令构建测试用例；并将所述测试用例下发到下位机系统；

S2、下位机系统根据所述测试用例产生激励信号，并将所述激励信号发送给待测PLC；

S3、基于所述激励信号对待测PLC进行测试；

其中，所述PLC测试脚本库包括PLC控制指令扩展库、TCL内建脚本库；所述PLC控制指令扩展库中包括：初始化扩展库命令、注册扩展命令、写单/多通道数字量命令、读单/多通道数字量命令、写单/多通道模拟量命令、读单/多通道模拟量命令、采样计数器命令、读离散输入命令、读写线圈命令、读写寄存器命令。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述上位机系统还包括数据库、通信协议封装库；

所述PLC控制指令扩展库将所述通信协议封装库的接口、所述数据库的接口、所述TCL内建脚本库的接口集成在一起。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述PLC控制指令扩展库包括N个PLC扩展指令集，N≥2，并且N为整数；

所述PLC扩展指令集具体为：至少一种PLC通信协议扩展指令集、通用IO操作扩展指令集。

4.如权利要求3所述的方法，其中，步骤S2具体为：

下位机系统接收所述测试用例，并根据所述测试用例包含的命令码、数据参数产生驱动信号，驱动相应的PXI机箱板卡产生激励信号。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述PLC的通信协议扩展指令集为Modbus协议扩展指令集，和/或，FINS协议扩展指令集，和/或，OPC协议扩展指令集。

6.一种基于TCL脚本构建PLC外围设备等效器的装置，其特征在于，所述装置包括：上位机系统、下位机系统、待测PLC；其中，上位机系统包括PLC测试脚本库；

上位机系统，用于根据待测PLC的测试任务，从PLC测试脚本库中选取与所述测试任务对应的PLC控制指令；基于所述PLC控制指令以及TCL内建指令构建测试用例；并将所述测试用例下发到下位机系统；

下位机系统，用于根据所述测试用例产生激励信号，并将所述激励信号发送给待测PLC；

待测PLC，用于接收所述激励信号并在内部执行，并将执行结果反馈给上位机系统；

所述PLC测试脚本库包括PLC控制指令扩展库、TCL内建脚本库；

所述PLC控制指令扩展库中包括：初始化扩展库命令、注册扩展命令、写单/多通道数字量命令、读单/多通道数字量命令、写单/多通道模拟量命令、读单/多通道模拟量命令、采样计数器命令、读离散输入命令、读写线圈命令、读写寄存器命令。

7.如权利要求6所述的装置，所述上位机系统还包括数据库、通信协议封装库；

所述PLC控制指令扩展库将所述通信协议封装库的接口、所述数据库的接口、所述TCL内建脚本库的接口集成在一起。

8.如权利要求7所述的装置，所述上位机系统中的PLC控制指令扩展库包括N个PLC扩展指令集，N≥2，并且N为整数；

所述PLC扩展指令集具体为：至少一种PLC通信协议扩展指令集、通用IO操作扩展指令集。

9.如权利要求8所述的装置，其中，所述下位机系统包括实时控制模块、PXI机箱板卡；

实时控制模块，接收上位机系统发送的测试用例，并根据所述测试用例包含的命令码、数据参数产生驱动信号，并将所述驱动信号发送至PXI机箱板卡；

PXI机箱板卡，根据接收的驱动信号产生激励信号，并将所述激励信号发送至待测PLC。

10.如权利要求9所述的装置，其中，所述PLC通信协议扩展指令集为Modbus协议扩展指令集，和/或，FINS协议扩展指令集，和/或，OPC协议扩展指令。