CN109741841B - 一种核电站控制系统自动化系统测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种核电站控制系统的自动化系统测试装置，包括测试员站、现场测试柜、被测试系统接口、工程师站、仿真服务器；测试员站中，测试配置模块连接测试数据产生模块，测试数据产生模块连接测试发送模块，测试发送模块连接现场测试柜中的PXI机箱，PXI机箱连接测试接收模块，测试计分板模块连接测试数据产生模块和测试接收模块；现场测试柜包括基于PXI机箱和信号调理单元；其中基于PXI机箱连接信号调理单元，而信号调理模块连接被测试系统接口中的输出信号接线端子和输入信号接线端子。
Description
技术领域
本技术属于自动化控制、自动化测试领域，具体涉及一种核电站控制系统自动化系统测试装置及方法。
背景技术
核电站数字化仪控系统是核电站的“神经中枢”，控制着整个核电站的安全、高效运行。核电站控制系统是核电站安全高效运行的重要组成部分，其主要功能是对核电厂工艺系统进行控制、保护核反应堆的安全运行和防止放射性物质外泄到自然环境，保证核电站运行安全。
相关法律法规和标准对核电控制系统设计实施过程提出了严格的要求，并通过充分完整地系统测试以确认核电控制系统实现的功能的完整性和正确性。
传统的测试方法通常采用人工输入测试信号，观察或记录相应的输出信号，通过与预期值进行比较的人工确认方法进行，测试效率低、周期长，并且如果过程中发现问题而需要进行测试时，常常造成重复性工作，导致项目人工成本增加。
目前已有的一些针对核电反应堆保护系统控制柜的测试方法，通过工控机、现场采集卡、信号处理的分线板、调理板等实现用于单一控制机柜或针对于特定平台开发的专用测试工装，只能特定预设功能的测试。
另外，当被测系统的规模或信号量增大或者减小时，需要根据被测系统需要修改硬件、软件等基础配置，系统可扩展性差，可重用率不高。
发明内容
本发明的目的在于通过模块化设计，分布式架构，硬件灵活配置，灵活组网，不依赖于所测试的系统数量、规模，扩展性强，节约成本，实现用于核电站控制系统的自动化系统测试方法，满足不同核电站控制系统和平台验证和确认的自动化系统测试需求。
本发明的技术方案为：一种核电站控制系统的自动化系统测试装置，包括测试员站、现场测试柜、被测试系统接口、工程师站、仿真服务器；
测试员站中，测试配置模块连接测试数据产生模块，测试数据产生模块连接测试发送模块，测试发送模块连接现场测试柜中的PXI机箱，PXI机箱连接测试接收模块，测试计分板模块连接测试数据产生模块和测试接收模块；
现场测试柜包括基于PXI机箱和信号调理单元；其中基于PXI机箱连接信号调理单元，而信号调理模块连接被测试系统接口中的输出信号接线端子和输入信号接线端子；
工程师站包括测试库数据库，数据库管理模块，项目管理模块；其中数据库管理模块连接测试库数据库、项目管理模块、仿真服务器中的核电站工况仿真模型、测试员站中的测试配置模块及测试计分板模块；
仿真服务器中包括核电站运行工况模型，核电站运行工况模型连接测试员站1中的测试配置模块、工程师站中的数据库管理模块；
所述PXI机箱包括IO卡。
测试员站同时与多个现场测试柜和相配套的被测试系统接口进行分布式组网。
一种核电站控制系统的自动化系统测试方法，包括以下步骤：
S1：测试配置模块负责从通过数据库管理模块读取测试库数据库中的信息，并提供给测试数据产生模块生成测试数据；
S2：测试数据产生模块将生成的测试数据发送给测试发送模块和测试计分板模块，测试发送模块将测试数据编译成测试命令，发送给PXI机箱；
S3：PXI机箱根据测试命令要求输出信号，经信号调理模块转换成标准的0-10V，4-20mA，24V/48V开关信号，通过输出信号接线端子输出到核电站控制系统的输入端子上；
S4：核电站控制系统响应输入信号产生的标准0-10V，4-20mA，24V/48V开关信号，通过输入信号接线端子传输到信号调理模块转换TTL开关信号、电压信号、电流信号、脉冲信号，经PXI机箱的IO卡进行采集并在其中的控制器进行运算，然后通过测试接收模块送入测试计分板模块中；
S5：测试计分板模块接收测试数据产生模块产生的测试数据和测试接收模块采集到的被测系统的响应值，通过进行比较和误差计算，在测试允许误差限内的标记为通过，否则标记为不通过；
S6：测试计分板模块将测试数据和执行结果进行比较并发送工程师站的数据库管理模块，数据库管理模块将测试执行数据和比较结果写入测试库数据模块。
所述S1中测试库数据库中的信息包括项目软件和硬件配置信息设置、测试用例步骤的执行时间和执行次序。
所述S3中，测试命令要求输出信号包括TTL开关信号、电压信号、电流信号、脉冲信号。
所述S6中，在项目管理模块上进行统计显示，波形显示和报表。
本发明的显著效果在于：分布式架构，硬件灵活配置，灵活组网，不依赖于所测试的系统数量、规模，扩展性强，节约成本；标准化设计，设备重用率高；批量导入测试项、自动化执行测试和生成测试报告，从而具有较高的测试效率。
附图说明
图1为本发明所述的一种核电站控制系统的自动化系统测试装置结构示意图。
图1中：1测试员站，2现场测试柜，3被测试系统接口，4工程师站，5仿真服务器，6核电站工况仿真模型，7测试配置模块，8测试数据产生模块，9测试发送模块，10PXI机箱(包括NI控制器，NI输入和输出设备)，11信号调理模块，12输出信号接线端子，13输入信号接线端子，14测试接收模块，15测试计分板模块，16测试库数据库，17数据库管理模块，18项目管理模块。
具体实施方式
如图1，本发明所述的一种核电站控制系统的自动化系统测试装置，包括测试员站1、现场测试柜2、被测试系统接口3、工程师站4、仿真服务器5。
测试员站1中，测试配置模块7连接测试数据产生模块8，测试数据产生模块8连接测试发送模块9，测试发送模块9连接现场测试柜2中的PXI机箱10，PXI机箱10连接测试接收模块14，测试计分板模块15连接测试数据产生模块8和测试接收模块14；
现场测试柜2中包括基于PXI机箱10和信号调理模块11。其中基于PXI机箱10连接信号调理模块11，而信号调理模块11连接被测试系统接口3中的输出信号接线端子12和输入信号接线端子13。
工程师站4包括测试库数据库16，数据库管理模块17，项目管理模块18；其中数据库管理模块17连接测试库数据库16、项目管理模块18、仿真服务器5中的核电站工况仿真模型6、测试员站1中的测试配置模块7及测试计分板模块15。
仿真服务器5中包括核电站工况仿真模型6，核电站工况仿真模型6连接测试员站1中的测试配置模块7、工程师站4中的数据库管理模块17；
根据被测系统的规模，测试员站1可以同时与多个现场测试柜2和相配套的被测试系统接口3，进行分布式组网，可实现全系统的自动化测试。
PXI机箱10包括IO卡；
一种核电站控制系统的自动化系统测试方法，包括以下步骤：
S1：测试配置模块7负责从通过数据库管理模块17读取测试库数据库16中的项目软件和硬件配置信息设置、测试用例步骤的执行时间和执行次序，并提供给测试数据产生模块8生成测试数据；
S2：测试数据产生模块8将生成的测试数据发送给测试发送模块9和测试计分板模块15，测试发送模块9将测试数据编译成测试命令，发送给PXI机箱10；
S3：PXI机箱10根据测试命令要求输出TTL开关信号、电压信号、电流信号、脉冲信号，经信号调理模块11转换成标准的0-10V，4-20mA，24V/48V开关信号，通过输出信号接线端子12输出到核电站控制系统的输入端子上。
S4：核电站控制系统响应输入信号产生的标准0-10V，4-20mA，24V/48V开关信号，通过输入信号接线端子13传输到信号调理模块11转换TTL开关信号、电压信号、电流信号、脉冲信号，经PXI机箱10的IO卡进行采集并在其中的控制器进行运算，然后通过测试接收模块14送入测试计分板模块15中。
S5：测试计分板模块15接收测试数据产生模块8产生的测试数据和测试接收模块14采集到的被测系统的响应值，通过进行比较和误差计算，在测试允许误差限内的标记为通过，否则标记为不通过；
S6：测试计分板模块15将测试数据和执行结果进行比较并发送工程师站4的数据库管理模块17，数据库管理模块17将测试执行数据和比较结果写入测试库数据库16，并在项目管理模块18上进行统计显示，波形显示和报表。
Claims (7)
1.一种核电站控制系统的自动化系统测试装置，其特征在于：包括测试员站(1)、现场测试柜(2)、被测试系统接口(3)、工程师站(4)、仿真服务器(5)；
测试员站(1)中，测试配置模块(7)连接测试数据产生模块(8)，测试数据产生模块(8)连接测试发送模块(9)，测试发送模块(9)连接现场测试柜(2)中的PXI机箱(10)，PXI机箱(10)连接测试接收模块(14)，测试计分板模块(15)连接测试数据产生模块(8)和测试接收模块(14)；
现场测试柜(2)包括基于PXI机箱(10)和信号调理模块(11)；其中基于PXI机箱(10)连接信号调理模块(11)，而信号调理模块(11)连接被测试系统接口(3)中的输出信号接线端子(12)和输入信号接线端子(13)；
工程师站(4)包括测试库数据库(16)，数据库管理模块(17)，项目管理模块(18)；其中数据库管理模块(17)连接测试库数据库(16)、项目管理模块(18)、仿真服务器(5)中的核电站工况仿真模型(6)、测试员站(1)中的测试配置模块(7)及测试计分板模块(15)；
仿真服务器(5)中包括核电站工况仿真模型(6)，核电站工况仿真模型(6)连接测试员站(1)中的测试配置模块(7)、工程师站(4)中的数据库管理模块(17)。
2.根据权利要求1所述的一种核电站控制系统的自动化系统测试装置，其特征在于：所述PXI机箱(10)包括IO卡。
3.根据权利要求1所述的一种核电站控制系统的自动化系统测试装置，其特征在于：测试员站(1)同时与多个现场测试柜(2)和相配套的被测试系统接口(3)进行分布式组网。
4.一种应用如权利要求2所述的核电站控制系统的自动化系统测试装置的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：测试配置模块(7)负责从通过数据库管理模块(17)读取测试库数据库(16) 中的信息，并提供给测试数据产生模块(8)生成测试数据；
S2：测试数据产生模块(8)将生成的测试数据发送给测试发送模块(9)和测试计分板模块(15)，测试发送模块(9)将测试数据编译成测试命令，发送给PXI机箱(10)；
S3：PXI机箱(10)根据测试命令要求输出信号，经信号调理模块(11)转换成标准的0-10V，4-20mA，24V/48V开关信号，通过输出信号接线端子(12)输出到核电站控制系统的输入端子上；
S4：核电站控制系统响应输入信号产生的标准0-10V，4-20mA，24V/48V开关信号，通过输入信号接线端子(13)传输到信号调理模块(11)转换TTL开关信号、电压信号、电流信号、脉冲信号，经PXI机箱(10)的IO卡进行采集并在其中的控制器进行运算，然后通过测试接收模块(14)送入测试计分板模块(15)中；
S5：测试计分板模块(15)接收测试数据产生模块(8)产生的测试数据和测试接收模块(14)采集到的被测系统的响应值，通过进行比较和误差计算，在测试允许误差限内的标记为通过，否则标记为不通过；
S6：测试计分板模块(15)将测试数据和执行结果进行比较并发送工程师站(4)的数据库管理模块(17)，数据库管理模块(17)将测试执行数据和比较结果写入测试库数据库(16)。
5.根据权利要求4所述的一种核电站控制系统的自动化系统测试装置的测试方法，其特征在于：所述S1中测试库数据库(16)中的信息包括项目软件和硬件配置信息设置、测试用例步骤的执行时间和执行次序。
6.根据权利要求4所述的一种核电站控制系统的自动化系统测试装置的测试方法：所述S3中，测试命令要求输出信号包括TTL 开关信号、电压信号、电流信号、脉冲信号。
7.根据权利要求4所述的一种核电站控制系统的自动化系统测试装置的测试方法，其特征在于：所述S6中，在项目管理模块(18)上进行统计显示，波形显示和报表。
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