CN114765583A - 一种安全级环网的测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种安全级环网的测试系统，包括控制站A、控制站B、控制站C、控制站D，网络测试仪、网络交换机、工程师站。本发明针对核电厂安全级环网通信的测试方法，可有效的提高对核电厂安全级环网功能、性能及健壮性的测试深度。同时本发明针对核电厂安全级环网通信的测试系统结构简单，可模拟环网中任意节点设备，模拟任意节点的报文数据，灵活配置，灵活组网。
Description
技术领域
本发明属于测试系统技术领域，具体涉及一种安全级环网的测试系统及方法。
背景技术
在核电厂安全级数字化控制保护系统中，通信按功能可以分为四类：一是不同保护通道之间的点对点通信，这类通信用于传输保护通道间的停堆表决信号；二是保护通道与安全专设、安全显示以及网关之间的多节点通信，主要传输安全级系统内部的过程信号、监视信号和报警信号到安全显示和网关；三是安全级系统控制器与I/O模块之间的总线通信，用于控制器与I/O之间的数据传输；四是用于系统维护、参数整定、定期试验等功能的维护网络。
其中，第二类通信(即：安全级环网通信)对构建安全级系统、实现系统内的数据交互起着关键作用，是整个系统的骨架，属于核安全级控制保护系统研制工作的关键技术之一。
为了确保安全级环网通信的安全性，安全级环网通信的协议一般采用自定义的通方式，传统的测试方法由于无法对协议进行解析，只能通过观察操作员站上通信结果或日志进行基础功能测试，对安全级环网通信的性能及健壮性测试不够深入。
发明内容
本发明的目的在于：提供了一套实现对核电厂安全级环网通信的测试方法，可有效开展针对核电厂安全级环网通信的功能、性能及健壮性测试。
本发明的技术方案如下：一种安全级环网的测试系统，包括控制站A、控制站B、控制站C、控制站D，网络测试仪、网络交换机、工程师站；
其中控制站A包括环网通信模块A、控制器模块A、维护模块A；
控制站B包括环网通信模块B、控制器模块B、维护模块B；
控制站C包括环网通信模块C、控制器模块C、维护模块C；
控制站D包括环网通信模块D、控制器模块D、维护模块D；
网络测试仪包括端口a、端口b；
环网通信模块A通过双股光纤连接环网通信模块B、环网通信模块D；环网通信模块B通过双股光纤连接环网通信模块C，环网通信模块C连接网络测试仪的端口b，环网通信模块D通过双股光纤连接网络测试仪的端口a；
维护模块A、维护模块B、维护模块C、维护模块D、网络测试仪、工程站分别通过单根网线与网络交换机连接。
一种安全级环网的测试方法，包括以下步骤：
S1：由工程师站通过网络交换机将测试工程下载到控制站A、控制站B、控制站C、控制站D中，正常运行控制站A、控制站B、控制站C、控制站D；
S2：工程师站通过网络交换机配置网络测试仪为节点，配置网络测试仪的端口a模拟该节点发送报文数据；配置网络测试仪的端口b用于接收控制站A、控制站B、控制站C、控制站D发送的报文数据；
S3：启动网络测试仪与控制站A、控制站B、控制站C、控制站D进行环网通信，分别改变控制站A、控制站B、控制站C、控制站D发送的报文数据，用网络测试仪捕获报文数据；在工程师站上在线监测控制站A、控制站B、控制站C、控制站D的数据值是否跟随改变而变化，并分析网络测试仪捕获的报文数据与控制站A、控制站B、控制站C、控制站D的报文数据是否一致；
S4：在工程师站上通过网络交换机，配置网络测试仪模拟控制站节点发送数据；
S5：在工程师站上通过网络交换机，配置网络测试仪模拟控制站节点发送数据，构造异常报文，分析网络测试仪捕获的数据报文，并在线监控控制站A、控制站B、控制站C、控制站D的在线值；
S6：在工程师站上分别对网络测试仪在S3、S4、S5步骤发出和接收的报文数据进行分析。
所述S2中，发送数据为预设好的该节点的安全级环网数据报文，报文内容包括：帧头、地址信息、环网号、设备类型、环类型、过环次数、包序号、帧序号
所述S4中，分别配置最大通信数据、最大节点数。
所述S5中，分别构造网络中断、网络超负荷、网络攻击、异常业务、报文异常、节点异常、配置非法值异常场景。
本发明的显著效果在于：本发明针对核电厂安全级环网通信的测试方法，可有效的提高对核电厂安全级环网功能、性能及健壮性的测试深度。
同时本发明针对核电厂安全级环网通信的测试系统结构简单，可模拟环网中任意节点设备，模拟任意节点的报文数据，灵活配置，灵活组网。
附图说明
图1是安全级环网通信的测试系统示意图；
图中：1控制站A、2控制站B、3控制站C、4控制站D、5网络测试仪、6网络交换机、7工程师站、8环网通信模块A、9环网通信模块B、10环网通信模块C、11环网通信模块D、12控制器模块A、13控制器模块B、14控制器模块C、15控制器模块D、16维护模块A、17维护模块B、18维护模块C、19维护模块D、a端口、b端口
具体实施方式
如图1所示，一种安全级环网的测试系统，包括控制站A1、控制站B2、控制站C3、控制站D4，网络测试仪5、网络交换机6、工程师站7；
其中控制站A1包括环网通信模块A8、控制器模块A12、维护模块A16；
控制站B2包括环网通信模块B9、控制器模块B13、维护模块B17；
控制站C3包括环网通信模块C10、控制器模块C14、维护模块C18；
控制站D4包括环网通信模块D11、控制器模块D15、维护模块D19；
环网通信模块A8、环网通信模块B9、环网通信模块C10、网络测试仪5、环网通信模块D11依次首尾通过双股光纤相连，组成通信链路冗余的安全级环网；
维护模块A16、维护模块B17、维护模块C18、维护模块D19、网络测试仪5、工程站7分别通过单根网线与网络交换机6连接，组成维护网络，可实现节点配置、工程下载、在线监控。
网络测试仪5包括端口a、端口b；
一种安全级环网的测试方法，其具体步骤如下：
S1：根据安全级环网需求及设计文件，分别确定系统功能、性能测试及健壮性测试项及测试用例，按照测试用例在工程师站7上分配四个控制站不同的完全级环网节点，组态相应的测试工程，并将测试工程通过维护网络下载到控制站A1、控制站B2、控制站C3、控制站D4中，正常运行控制站A1、控制站B2、控制站C3、控制站D4。
S2：在工程师站7上配置网络测试仪5为安全级环网中的1个除已组态的四个控制站节点外的其他节点，配置网络测试仪5的端口a模拟该节点发送报文数据，发送数据为预设好的该节点的安全级环网数据报文，报文内容包括：帧头、地址信息、环网号、设备类型、环类型、过环次数、包序号、帧序号等。配置网络测试仪5端口b用于接收安全级环网上其他四个控制站节点发送的报文数据。
S3：启动网络测试仪5与四个控制站进行环网通信，分别改变四个控制站发送的环网数据值，用网络测试仪5捕获安全级环网上的通信报文。在工程师站7上在线监测四个控制站的环网数据值是否跟随改变而变化，并分析网络测试仪5捕获的报文中对应的数据是否与四个控制站值一致，以完成对安全级环网通信的功能进行测试。
S4：在工程师站7上配置网络测试仪5模拟控制站节点发送数据，构造安全级环网协议正常报文，分别配置完全级环网最大通信数据、最大节点数等，对安全级环网的通信容量、传输时延、丢包率、系统复位时间等安全级环网通信性能进行测试。
S5：在工程师站7上配置网络测试仪5模拟控制站节点发送数据，构造安全级环网协议异常报文，分别构造网络中断、网络超负荷、网络攻击、异常业务、报文异常、节点异常、配置非法值等异常场景，分析网络测试仪5捕获的安全级环网数据报文，并在线监控四个控制站的在线值，查看安全级环网对异常数据的反应是否正常，以验证整个安全级环网系统的健壮性。
S6：在工程师站7上分别对网络测试仪5在S3、S4、S5步骤发出和接收的安全级环网报文进行数据分析，完成S1步确定的所有测试项，并查看其是否达到S1步确定的测试用例的通过准则，以判断安全级环网的功能、性能及健壮性是否符合设计要求。
Claims (5)
1.一种安全级环网的测试系统，其特征在于：包括控制站A(1)、控制站B(2)、控制站C(3)、控制站D(4)，网络测试仪(5)、网络交换机(6)、工程师站(7)；
其中控制站A(1)包括环网通信模块A(8)、控制器模块A(12)、维护模块A(16)；
控制站B(2)包括环网通信模块B(9)、控制器模块B(13)、维护模块B(17)；
控制站C(3)包括环网通信模块C(10)、控制器模块C(14)、维护模块C(18)；
控制站D(4)包括环网通信模块D(11)、控制器模块D(15)、维护模块D(19)；
网络测试仪(5)包括端口(a)、端口(b)；
环网通信模块A(8)通过双股光纤连接环网通信模块B(9)、环网通信模块D(11)；环网通信模块B(9)通过双股光纤连接环网通信模块C(10)，环网通信模块C(10)连接网络测试仪(5)的端口(b)，环网通信模块D(11)通过双股光纤连接网络测试仪(5)的端口(a)；
维护模块A16、维护模块B(17)、维护模块C(18)、维护模块D(19)、网络测试仪(5)、工程站(7)分别通过单根网线与网络交换机(6)连接。
2.一种应用如权利要求1所述的安全级环网的测试系统的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：由工程师站(7)通过网络交换机(6)将测试工程下载到控制站A(1)、控制站B(2)、控制站C(3)、控制站D(4)中，正常运行控制站A(1)、控制站B(2)、控制站C(3)、控制站D(4)；
S2：工程师站(7)通过网络交换机(6)配置网络测试仪(5)为节点，配置网络测试仪(5)的端口a模拟该节点发送报文数据；配置网络测试仪(5)的端口(b)用于接收控制站A(1)、控制站B(2)、控制站C(3)、控制站D(4)发送的报文数据；
S3：启动网络测试仪(5)与控制站A(1)、控制站B(2)、控制站C(3)、控制站D(4)进行环网通信，分别改变控制站A(1)、控制站B(2)、控制站C(3)、控制站D(4)发送的报文数据，用网络测试仪(5)捕获报文数据；在工程师站7上在线监测控制站A(1)、控制站B(2)、控制站C(3)、控制站D(4)的数据值是否跟随改变而变化，并分析网络测试仪(5)捕获的报文数据与控制站A(1)、控制站B(2)、控制站C(3)、控制站D(4)的报文数据是否一致；
S4：在工程师站(7)上通过网络交换机(6)，配置网络测试仪(5)模拟控制站节点发送数据；
S5：在工程师站(7)上通过网络交换机(6)，配置网络测试仪(5)模拟控制站节点发送数据，构造异常报文，分析网络测试仪(5)捕获的数据报文，并在线监控控制站A(1)、控制站B(2)、控制站C(3)、控制站D(4)的在线值；
S6：在工程师站(7)上分别对网络测试仪(5)在S3、S4、S5步骤发出和接收的报文数据进行分析。
3.根据权利要求2所述的一种安全级环网的测试方法，其特征在于：所述S2中，发送数据为预设好的该节点的安全级环网数据报文，报文内容包括：帧头、地址信息、环网号、设备类型、环类型、过环次数、包序号、帧序号。
4.根据权利要求2所述的一种安全级环网的测试方法，其特征在于：所述S4中，分别配置最大通信数据、最大节点数。
5.根据权利要求2所述的一种安全级环网的测试方法，其特征在于：所述S5中，分别构造网络中断、网络超负荷、网络攻击、异常业务、报文异常、节点异常、配置非法值异常场景。
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