姚國強(qiáng) 陳貴滿
(廣東省城市建設(shè)技師學(xué)院,廣東廣州 510520)
嵌入式軟PLC模塊自動(dòng)測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
姚國強(qiáng) 陳貴滿
(廣東省城市建設(shè)技師學(xué)院,廣東廣州 510520)
本文主要介紹嵌入式計(jì)算機(jī)及自動(dòng)測試系統(tǒng)的概念,針對嵌式軟PLC的控制特點(diǎn)設(shè)計(jì)PLC模塊的自動(dòng)測試系統(tǒng),提出了一種基于嵌入式自動(dòng)測試系統(tǒng)的PLC模塊的實(shí)現(xiàn)方法。隨著PLC等嵌入式模塊的規(guī)?;a(chǎn)、設(shè)計(jì)技術(shù)的完善,很多科研機(jī)構(gòu)和工程部門采用外購這些模塊來用于系統(tǒng)項(xiàng)目。
嵌入式PLC模塊 自動(dòng)測試系統(tǒng) 設(shè)計(jì)
伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和遠(yuǎn)程通信的變化多端,加上自動(dòng)測試技術(shù)的廣泛使用,現(xiàn)代自動(dòng)測試系統(tǒng)常常是由很多個(gè)分支系統(tǒng)組成的,每個(gè)分支系統(tǒng)分為通用系統(tǒng)和專用系統(tǒng)組成實(shí)現(xiàn),且承擔(dān)一些比較獨(dú)立的測試控制任務(wù),各個(gè)分支系統(tǒng)間通過信息的交換完成并列與相互協(xié)同的工作,一起完成實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能。由此,設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)測試系統(tǒng)來對像嵌入式軟PLC的這種模塊的驗(yàn)收,是非常有價(jià)值的。
自動(dòng)測試系統(tǒng)是指能夠全面、可靠、自動(dòng)的對被測試設(shè)備進(jìn)行測量,有效進(jìn)行故障診斷,及時(shí)處理、存儲、傳輸測量數(shù)據(jù),并通過適當(dāng)方式輸出或顯示測量結(jié)果的系統(tǒng)。圖1為總線結(jié)構(gòu)的自動(dòng)測試系統(tǒng)框圖,一般來說自動(dòng)測試系統(tǒng)包括以下幾個(gè)部分(如圖1)。
(1)主控制器。主要是計(jì)算機(jī)、PC計(jì)算機(jī)、微處理器等,作用相當(dāng)于大腦的中樞控制系統(tǒng)。
(2)控制臺。主要是程控開關(guān)。程控伺服系統(tǒng)和一些顯示。打印等終端設(shè)備,用于執(zhí)行一定的具體的測試,控制任務(wù)。
圖1 自動(dòng)測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
圖2 嵌入式軟PLC控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)
(3)總線和接口。主要是連接控制器與個(gè)程控儀器、設(shè)備的通路,完成消息、命令、數(shù)據(jù)的傳輸與交換,包括機(jī)械接口插件、插槽、電纜等。
(4)測試軟件。主要是為了完成系統(tǒng)測試任務(wù)二編的各種程序。比如,測試主程序和驅(qū)動(dòng)程序等。
(5)被測對象。隨著測試任務(wù)不同,被測對象也不一樣,是由操作人員采用非標(biāo)準(zhǔn)方式通過電纜、節(jié)插件、開關(guān)等于程控儀器、設(shè)備相連[1]。
2.1 嵌入式軟PLC自動(dòng)測試系統(tǒng)的概念
嵌入式軟PLC自動(dòng)測試系統(tǒng)這個(gè)項(xiàng)目的目的主要是為了設(shè)計(jì)建立一套PLC模塊測試系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)PLC模塊的自動(dòng)化測試,減少測試人員的工作量,提高PLC模塊產(chǎn)能及測試全面性、可靠性。PLC測試系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用中具有一些能力,它適用于PLC所有模塊的測試,操作簡單容易學(xué)習(xí),可以在短時(shí)間內(nèi)培訓(xùn)出熟練的測試人員,可以從功能、性能等各個(gè)方面提供全面的測試,擁有高可靠性,支持環(huán)境試驗(yàn),具有良好的人機(jī)交互界面,按需求可以輸出各種需求的數(shù)據(jù)。
2.2 嵌入式PLC自動(dòng)測試系統(tǒng)的用途
(1)具有可視化人機(jī)界面,在使用過程中有良好的操作界面的體念,對測試過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、可以顯示相關(guān)測試結(jié)果信息。(2)對標(biāo)準(zhǔn)儀器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,能使電源和信號輸出,獲取有關(guān)的數(shù)據(jù)。(3) 對PLC各模塊的功能和性能進(jìn)行測試。(4)支持模塊進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)。
2.3 嵌入式軟PLC自動(dòng)測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
嵌入式軟PLC是由開發(fā)系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)兩部分組成的,它的結(jié)構(gòu)可以參考圖2。
作為軟PLC開發(fā)者,首先在系統(tǒng)開發(fā)上使用標(biāo)準(zhǔn)化的語言編程控制程序,嵌入式軟PLC的運(yùn)行系統(tǒng)主要完成的工作有對輸入變量的掃描、輸出變量的刷新和數(shù)據(jù)的處理等。
圖3 CPU模塊測試系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖
嵌入式PLC自動(dòng)測試系統(tǒng)是由上位機(jī)、待測模塊、外圍設(shè)備共同組成的一個(gè)環(huán)環(huán)相扣的測試系統(tǒng),測試的結(jié)果是由上位機(jī)進(jìn)行邏輯判斷。其中待模塊就包括了:CPU模塊、電源模塊、AIO模塊、DIO模塊PTA模塊、CAN模塊、光纖模塊。測試系統(tǒng)又包括了硬件結(jié)果和軟件結(jié)構(gòu)。在這里主要講講軟件結(jié)構(gòu),它又包含了上位機(jī)、PC端模塊驅(qū)動(dòng)、矩陣開關(guān)FPGA驅(qū)動(dòng)、PC端矩陣開關(guān)驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)庫管理和查詢程序。根據(jù)PLC模塊各自特點(diǎn),可以設(shè)計(jì)多種不同的自動(dòng)測試方案,下面列舉兩個(gè)設(shè)計(jì)方案。
3.1 CPU模塊自動(dòng)測試方案
根據(jù)前述CPU的測試需求設(shè)計(jì)的CPU模塊測試系統(tǒng)是由:上位機(jī)、CPU模塊、PLC測試底板、電源模塊、交換機(jī)組成。如圖3所示。PC端負(fù)責(zé)整個(gè)測試的邏輯控制以及通信端口的數(shù)據(jù)處理。下位機(jī)端負(fù)責(zé)影響解構(gòu)來自上位機(jī)的通信數(shù)據(jù),以及進(jìn)行內(nèi)存塊讀寫檢測操作。
3.2 矩陣開關(guān)
矩陣開關(guān)是嵌入式軟PLC自動(dòng)測試系統(tǒng)的一個(gè)不可或缺的組成部分,主要是負(fù)責(zé)測試信號的通道的選擇和切換,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)要求:(1)為了滿足功能的可擴(kuò)展性以及系統(tǒng)的通用性,矩陣開關(guān)需要提供足夠的切換通道。(2)呀能夠靈活多變的配置矩陣開關(guān)的行和列的數(shù)目,用來滿足不一樣的模塊的測試需求。(3)矩陣開關(guān)應(yīng)該要反應(yīng)快速、準(zhǔn)確、并竟可能將可能干擾到被測信號源的因素屏蔽掉。
嵌入式軟PLC自動(dòng)測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有很多種方案,它可以根據(jù)PLC模塊的各自特點(diǎn),制定出不同的自動(dòng)測試方案,在這里主要針對CPU模塊、電源模塊、矩陣開關(guān)等,講述了系統(tǒng)中各測試單元的實(shí)現(xiàn)過程[2]。
嵌入式軟PLC自動(dòng)測試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可以用實(shí)驗(yàn)結(jié)果來證明,在這里就用光纖模塊進(jìn)行測試,看看結(jié)果是如何。
光纖模塊測試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。先看測試步驟:先由上位機(jī)發(fā)送配置包對光纖模塊進(jìn)行配置—光纖收到來自上位機(jī)的配置包-上位機(jī)收到來自兩個(gè)光纖模塊的配置成功握手后,給主光纖模板發(fā)送開始測試命令-主光纖模板收到開始測試命令,給從模塊發(fā)送開始測試命令網(wǎng)絡(luò)包-從光纖模塊收到考試測試命令,回復(fù)確認(rèn),根據(jù)配置參數(shù)給主模塊—主模塊收到從模塊的確認(rèn)答復(fù),根據(jù)配置參數(shù)開始對從模塊發(fā)命令-主模塊統(tǒng)計(jì)通信情況,包括收包數(shù),發(fā)包數(shù)等,并按時(shí)每秒給上位機(jī)發(fā)送通信情況統(tǒng)計(jì)包-完成配置發(fā)包次數(shù)或收到停止命令,停止發(fā)包,測試結(jié)束。
嵌入式軟PLC自動(dòng)測試系統(tǒng)是一項(xiàng)具有潛力的技術(shù),,目前,在市場上已經(jīng)成為炙手可熱的工業(yè)控制產(chǎn)品。嵌入式軟PLC自動(dòng)測試系統(tǒng)速度快,可遠(yuǎn)程監(jiān)控[3]。但它還是會有缺點(diǎn),所以應(yīng)進(jìn)一步完善它,因?yàn)樗€有廣闊的發(fā)展前景,并可以帶動(dòng)社會和經(jīng)濟(jì)效益的增長。
[1]陳雄姿.嵌入式軟PLC模塊自動(dòng)測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].湘潭大學(xué),2014,(6):18.
[2]宋秦,翟正軍.嵌入式模塊自動(dòng)測試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)若干問題的研究[J].測控技術(shù),2010,(4):68.
[3]郭峰.嵌入式PLC技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子測,2014,(12):85.