CN113448309B - 一种用于核电仪控系统测试的自动化测试装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于核电仪控系统测试的自动化测试装置及方法。该装置由测试上位机、交换机、测试工装、协议转换模块构成。硬接线输入输出接口通过测试工装连接到测试上位机，由上位机控制输入并检测输出；通信输入输出接口经测试工装和协议转换模块后，将信息发送至测试上位机进行解析；测试工装、协议转换模块和上位机通过局域网交换机实现设备间的通信。本发明可以加快系统开发的效率，缩短测试时间，充分利用资源，测试方法具有一致性、可重复性和复用性，测试装置通用性强、适用面广、可迁移性强、实施条件灵活。

Description

一种用于核电仪控系统测试的自动化测试装置及方法
技术领域
本发明属于核电自动化控制技术，具体涉及一种用于核电仪控系统测试的自动化测试装置及方法。
背景技术
随着科技水平的发展，核电正朝着安全更可靠、技术更先进、工艺更完善的方向发展，但对系统的验证和确认极其缺乏，保证系统的功能和质量符合要求是核电厂目前急需解决的问题。只有通过验证和确认的产品，才能被允许应用于核电厂安全功能的执行。核电仪控系统测试主要检查系统是否实现了规定的全部功能要求以及性能特性等问题，从而验证被测设备在系统中的正确性、一致性、完整性、准确性、可读性以及可测性。
核电仪控系统测试难度较大，测试方法采用遍历测试，需要足够的测试用例，使在运行测试用例时，选择最短路径，将被测程序的每个判定中每个条件的所有可能结果都访问一遍，从而遍历完所有的路径点，即有条理的将被测功能进行系统分类或分模块，按照特定路径顺序检测目标，从而更系统地测试和识别可能忽略的功能特性。被测设备专用化程度高，兼容性和通用性差，现有技术对系统测试的被测设备和工具无法保证通用性，每个系统之间都是相对独立的，严重影响系统开发的效率。
因此，需要一种自动化测试工装进行系统测试，替代以往的独立式测试设备和工具，其他系统可以套用应用范围广的自动化测试工装，从而增强系统开发的通用性。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于核电仪控系统测试的自动化测试装置及方法，实现核电仪控系统测试的自动化，可独立或与操作员协调配合完成测试，以提高核电仪控系统测试的自动化水平和运行效率。
一种用于核电仪控系统测试的自动化测试装置，包括用于生成测试用例的测试上位机，所述测试上位机通过交换机与测试工装和协议转换模块连接，测试上位机将测试用例发送给测试工装和协议转换模块，测试工装对测试用例进行信号转化并输出到被测仪控系统设备，协议转换模块将测试用例转化为网络通信介质和协议信号并输出到被测仪控系统设备，实现测试用例的批量自动化执行和验证。
进一步，如上所述的用于核电仪控系统测试的自动化测试装置，其中，所述测试上位机将测试用例发送给测试工装和协议转换模块的同时，收集测试工装和协议转换模块的信号反馈并与预期值进行比对。
进一步，如上所述的用于核电仪控系统测试的自动化测试装置，其中，测试工装将接收到的测试用例转化成硬接线形式的开关量和模拟量信号，并输出到被测仪控系统设备。
更进一步，所述模拟量信号选择有限数量的特征值后，与开关量的所有组合形成输入信号的遍历表。
更进一步，所述测试工装为电脑控制的16路网络控制器。
进一步，如上所述的用于核电仪控系统测试的自动化测试装置，其中，根据被测仪控系统设备的规模和特性，对应的测试工装和协议转换模块分别为1个或多个。
进一步，如上所述的用于核电仪控系统测试的自动化测试装置，其中，所述的交换机提供测试上位机与测试工装、协议转换模块之间的网络通信。
一种采用上述装置进行核电仪控系统自动化测试的方法，包括：
针对输入的测试用例，选择有限数量的特征值后的模拟量信号与开关量的所有组合形成遍历表；
将开关量输入视为二进制的一位，将有n个特征值的模拟量输入视为n进制的一位，将测试用例从小到大排列，形成表A(x,y)，其中x代表第x个测试用例，y代表第y个输入端口；
针对表A中的测试用例生成表B(x,y)用于测试，其中x代表第x个测试用例，y代表第y个输入端口，B(1,y)中的所有输入为0，B(x,y)的生成规则为，比较A(x,y)和A(x-1,y)中每一位的数值大小，可找到唯一的一位y0使得A(x,y0)>A(x-1,y0),则B(x,y0)＝B(x,y0)+1,如果B(x,y0)溢出则对该位归零；
生成用于测试的测试用例之后，通过测试上位机逐个将测试用例输出给测试工装和协议转换模块，进而输出给被测设备，之后采集并比较反馈的输出结果，记录测试是否成功后继续自动执行下一条测试用例，直到测试用例执行完成。
进一步，如上所述的核电仪控系统自动化测试的方法，其中，根据被测系统设备特性，可选择只针对硬接线输入使用该方法进行测试用例排序。
进一步，如上所述的核电仪控系统自动化测试的方法，其中，在测试用例较多时可分为多组，并通过调整测试用例中信号与输出端口之间的关系，使测试造成的硬件损耗更为均衡。
本发明的有益效果如下：本发明的自动化测试装置及方法，可以被利用到多个不同系统中，当测试的动作和用例是设计好的且测试用例的结果可以预料时，若采用自动化测试工装进行测试，便可以加快系统开发的效率，缩短测试时间，充分利用资源，测试方法具有一致性、可重复性和复用性。测试方法是能够在尽可能短的时间内，采用尽可能少的测试用例，来发现系统尽可能多的错误。同时通过更改测试用例遍历的顺序，最小程度的变换每一位的更改，测试工装中的每一位使用次数更均匀，提高了资源的再利用能力。本发明所用测试装置通用性强、适用面广、可迁移性强、实施条件灵活。
附图说明
图1为本发明用于核电仪控系统测试的自动化测试装置结构示意图；
图2为本发明核电仪控系统测试方法流程图；
图3为本发明具体实施例中测试环境的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明提供的用于核电仪控系统测试的自动化测试装置是由测试上位机、交换机、测试工装和协议转换模块构成，使用该装置来实现测试用例的批量自动化执行和验证。测试上位机通过硬接线输入输出接口自动将测试用例发送给测试工装和协议转换模块，并收集信号反馈与测试上位机存储的预期值进行对比；测试工装将测试用例转化为开关量或模拟量信号，输出到被测仪控系统设备；协议转换模块将测试用例转化为网络通信介质和协议信号，也输出到被测仪控系统设备，根据被测仪控系统设备的规模和特性，测试工装和协议转换模块的个数可为一到多个。交换机是为测试上位机、测试工装、协议转换模块之间的网络通信提供通道。
如图2所示，相应的测试方法首先生成测试用例的遍历表，测试用例的输入包括选择有限数量的特征值后的模拟量信号以及开关量的所有组合形成的遍历表。将开关量输入视为二进制的一位，将有n个特征值的模拟量输入视为n进制的一位，将测试用例从小到大排列，形成表A(x,y)，其中x代表第x个测试用例，y代表第y个输入端口。对表A中的测试用例进行排序后生成表B(x,y)用于测试，其中x代表第x个测试用例，y代表第y个输入端口。B(1,y)中的所有输入为0，B(x,y)的生成规则为，比较A(x,y)和A(x-1,y)中每一位的数值大小，可找到唯一的一位y0使得A(x,y0)>A(x-1,y0),之后B(x,y0)＝B(x,y0)+1,如果B(x,y0)溢出则对该位归零。
根据被测系统设备特性，可选择只针对硬接线输入使用该方法进行测试用例排序。在测试用例较多时可分为多组，并通过调整测试用例中信号与输出端口之间的关系，使测试造成的硬件损耗更为均衡。
生成排序的测试用例之后，通过测试上位机逐个将测试用例输出给测试工装和协议转换模块，进而输出给被测设备，之后采集并比较反馈的输出结果，记录测试是否成功后继续自动执行下一条测试用例，直到本组或全部测试用例执行完成。
实施例
以某核电DCS系统卡件的测试为例，该卡件有15路硬接线信号和2路网络信号作为输入驱动该系统卡件，有2路硬接线信号作为输出与工程师站和其他系统进行信息互传。对该卡件的测试采用遍历的方法，测试用例共17位输入，遍历共需要217＝131072行测试用例，由于单次执行13万个测试用例时间过长，故采用分组的方式进行测试，每组测试用例前6位相同作为分组标识，后11位不同进行循环遍历。将其输入遍历分为64组，11位按照顺序排列，每组2048行测试用例。测试中配置的自动化测试装置如图3所示，自动化测试工装用于向卡件输出硬接线信号并采集卡件的输出结果，测试工装为电脑控制的16路网络控制器(JQD016)；协议转换模块用于将卡件输出的通信信号转换成与测试上位机兼容的接口形式。使用MATLAB R2019a驱动测试工装，读取ModbusTCP通信内容，自动执行测试用例。每执行完一条测试用例，记录执行结果，接收反馈结果信号，并与预期值对比，判断是否成功，若成功，则进行下一条测试用例。每组测试用例执行完成后，输出该组测试用例通过结果的统计数据。
本发明的测试方法采用遍历法，对于本实例中64组遍历测试用例，首先将每组测试用例从小到大排列，形成二进制表An(x,y)，其中x代表第x个测试用例，1≤x≤2048，y代表第y个输入端口，7≤y≤17，由于每组测试用例中1-6位为固定值，因此不影响排序，n代表第n组测试用例。对表A中的测试用例进行排序后生成二进制表Bn(x,y)用于测试，其中x,y,n与上述一致。对于每组测试用例，表Bn(1,y)中的所有输入为0，Bn(x,y)的生成规则为，比较An(x,y)和An(x-1,y)中每一位的数值大小，可找到唯一的一位y0使得An(x,y0)>An(x-1,y0),之后Bn(x,y0)＝Bn(x,y0)+1,如果Bn(x,y0)溢出则对该位归零。每组测试用例间通过循环改变遍历次序来平衡测试工装的输出端口损耗，具体方法为，Cn(x,y)＝Bn(x,mod(y-7+n,11)+6),所得到的Cn(x,y)即为实际使用的测试用例遍历表。
上述测试用例遍历表实际内容举例如下：
对于第一组测试用例，表A的前几行为：
000000 00000000000
000000 10000000000
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000000 00100000000
表B的前几行为：
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第一组测试用例的表C与表B相同
对于第二组测试用例，表A的前几行为：
100000 00000000000
100000 10000000000
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100000 11000000000
100000 00100000000
表B的前几行为：
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100000 10000000000
100000 11000000000
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100000 01100000000
表C的前几行为：
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100000 01000000000
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100000 00110000000
本发明提供的被测设备的通用测试工装，能够为各种不同的测试装置提供一个通用的平台，实现对任意核电仪控系统的测试。
对于本领域技术人员而言，显然本发明的结构不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种核电仪控系统自动化测试方法，其特征在于，所述方法采用一种用于核电仪控系统测试的自动化测试装置，所述装置包括：用于生成测试用例的测试上位机，所述测试上位机通过交换机与测试工装和协议转换模块连接，测试上位机将测试用例发送给测试工装和协议转换模块，测试工装对测试用例进行信号转化并输出到被测仪控系统设备，协议转换模块将测试用例转化为网络通信介质和协议信号并输出到被测仪控系统设备，实现测试用例的批量自动化执行和验证；
所述测试方法包括以下步骤：
针对输入的测试用例，选择有限数量的特征值后的模拟量信号与开关量的所有组合形成遍历表；
将开关量输入视为二进制的一位，将有n个特征值的模拟量输入视为n进制的一位，将测试用例从小到大排列，形成表A(x,y)，其中x代表第x个测试用例，y代表第y个输入端口；
针对表A中的测试用例生成表B(x,y)用于测试，其中x代表第x个测试用例，y代表第y个输入端口，B(1,y)中的所有输入为0，B(x,y)的生成规则为，比较A(x,y)和A(x-1,y)中每一位的数值大小，可找到唯一的一位y0使得A(x,y0)>A(x-1,y0),则B(x,y0)＝B(x,y0)+1,如果B(x,y0)溢出则结果归零；
生成用于测试的测试用例之后，通过测试上位机逐个将测试用例输出给测试工装和协议转换模块，进而输出给被测设备，之后采集并比较反馈的输出结果，记录测试是否成功后继续自动执行下一条测试用例，直到测试用例执行完成。
2.如权利要求1所述的核电仪控系统自动化测试方法，其特征在于，所述测试上位机将测试用例发送给测试工装和协议转换模块的同时，收集测试工装和协议转换模块的信号反馈并与预期值进行比对。
3.如权利要求1所述的核电仪控系统自动化测试方法，其特征在于，测试工装将接收到的测试用例转化成硬接线形式的开关量和模拟量信号，并输出到被测仪控系统设备。
4.如权利要求3所述的核电仪控系统自动化测试方法，其特征在于，所述模拟量信号选择有限数量的特征值后，与开关量的所有组合形成输入信号的遍历表。
5.如权利要求4所述的核电仪控系统自动化测试方法，其特征在于，所述测试工装为电脑控制的16路网络控制器。
6.如权利要求1所述的核电仪控系统自动化测试方法，其特征在于，根据被测仪控系统设备的规模和特性，对应的测试工装和协议转换模块分别为1个或多个。
7.如权利要求1所述的核电仪控系统自动化测试方法，其特征在于，所述的交换机提供测试上位机与测试工装、协议转换模块之间的网络通信。
8.如权利要求1所述的核电仪控系统自动化测试方法，其特征在于，根据被测系统设备特性，可选择只针对硬接线输入使用该方法进行测试用例排序。
9.如权利要求1所述的核电仪控系统自动化测试方法，其特征在于，在测试用例较多时可分为多组，并通过调整测试用例中信号与输出端口之间的关系，使测试造成的硬件损耗更为均衡。
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