武漢華中數(shù)控股份有限公司 孫 楠 鄒 捷

數(shù)控軟件自動化測試系統(tǒng)的研發(fā)

武漢華中數(shù)控股份有限公司 孫 楠 鄒 捷

本文分析了數(shù)控軟件傳統(tǒng)手工測試的優(yōu)缺點(diǎn)，介紹數(shù)控軟件自動化測試系統(tǒng)的研發(fā)與設(shè)計(jì)，并簡明扼要講解數(shù)控軟件自動化測試系統(tǒng)工作過程及原理。數(shù)控軟件自動化測試系統(tǒng)現(xiàn)已應(yīng)用在數(shù)控軟件的單元測試、研發(fā)中測試、發(fā)布性測試中，并且數(shù)控軟件測試系統(tǒng)也應(yīng)用在可靠性實(shí)驗(yàn)中，未來將在智能工廠中廣泛應(yīng)用。數(shù)控軟件自動化測試系統(tǒng)縮短測試周期，提高解決問題效率，增強(qiáng)用戶對數(shù)控軟件信任度。

傳感器能夠探測、感受外界的信號、物理?xiàng)l件（如光、熱、濕度）或化學(xué)組成（如煙霧），并將探知的信息傳遞給其他裝置。在機(jī)床試驗(yàn)中利用傳感器這種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。

一、引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，“工業(yè)4.0”時代來臨，數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)三化：信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，由此可見數(shù)控軟件在數(shù)控系統(tǒng)中扮演越來越重要的角色。數(shù)控軟件的可靠性、穩(wěn)定性、易用性直接決定了生產(chǎn)加工零件正確性及安全性，一旦數(shù)控軟件的可靠、穩(wěn)定性出現(xiàn)問題可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的生產(chǎn)安全事故。因此數(shù)控軟件版本發(fā)布前，必須進(jìn)行充分、有效的可靠及穩(wěn)定性測試。

現(xiàn)階段國內(nèi)數(shù)控軟件基本由人工手動完成可靠及穩(wěn)定性測試，需要測試人員長時間守候在測試設(shè)備或平臺前執(zhí)行各項(xiàng)操作。這給測試工作帶來幾處難點(diǎn)：測試工作量大，測試周期長，測試人員對于軟件功能理解及故障問題描述出現(xiàn)不一致現(xiàn)象，并且當(dāng)數(shù)控軟件版本更新，人員會進(jìn)行大量重復(fù)測試工作。對數(shù)控軟件測試來說，即便投入大量人力物力，很多時候覆蓋面依舊不夠。

現(xiàn)有的成熟自動化測試軟件大多為Windows環(huán)境下的軟件，而且不能對數(shù)控軟件進(jìn)行測試，對于嵌入式自動化測試軟件國內(nèi)市場依舊空白，尤其缺乏針對數(shù)控裝置上的數(shù)控軟件自動化測試，這給數(shù)控軟件測試工作帶來很大困難。

二、數(shù)控軟件測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

數(shù)控軟件自動化測試系統(tǒng)，應(yīng)用于數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，依據(jù)“自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)、智能轉(zhuǎn)化、節(jié)約資源、可持續(xù)發(fā)展”理念進(jìn)行設(shè)計(jì)與研發(fā)。數(shù)控軟件自動化測試系統(tǒng)研發(fā)創(chuàng)新“一個核心”及“六化”。一個核心：指的是“自動化智能測試大數(shù)據(jù)平臺”，自動化測試案例集中上傳至“云”數(shù)據(jù)平臺，“云”數(shù)據(jù)平臺對案例進(jìn)行歸類劃分，再下傳至自動化測試系統(tǒng)，自動化測試系統(tǒng)對案例進(jìn)行不間斷測試，當(dāng)案例出現(xiàn)問題時再傳輸?shù)健霸啤睌?shù)據(jù)平臺中，同時相關(guān)測試人員可通過電腦或移動端APP程序觀測到自動化測試結(jié)果，測試及開發(fā)人員準(zhǔn)確快速分析問題出現(xiàn)原因并且及時修改數(shù)控系統(tǒng)軟件。六化：“測試自動化、過程可視化、信息集成化、更新自主化、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化、分析智能化”。自動化測試系統(tǒng)利用智能傳感器技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)，并建立基于移動終端對數(shù)控軟件進(jìn)行智能網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控。測試內(nèi)容數(shù)據(jù)上傳與下載都無需人為操作，同時自動化測試系統(tǒng)可自主智能完成對案例的測試，如圖1所示。

圖1 自動化測試系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域及科研圖

三、數(shù)控軟件測試系統(tǒng)工作過程

自動化測試系統(tǒng)可完成幾個方面測試：測試用例庫、界面模塊、G代碼功能模塊、多個配置文件和多個配置模塊。其中測試用例庫、界面測試模塊、G代碼功能測試模塊和被測試對象數(shù)控系統(tǒng)軟件均存放在“云”數(shù)據(jù)平臺，多臺數(shù)控裝置中的每臺數(shù)控裝置上均存放一個測試配置文件和一個測試配置模塊。自動化測試系統(tǒng)工作過程如下：

（1） 在“云”數(shù)據(jù)平臺端建立文件傳輸協(xié)議（FTP），并設(shè)置數(shù)控裝置訪問的用戶名和密碼，用于“云”數(shù)據(jù)平臺與多臺數(shù)控裝置之間的文件的傳輸；

（2） 根據(jù)測試要求，制作界面測試用例或者G代碼功能測試用例，并存放到測試用例庫中；

（3）編寫測試配置文件，設(shè)定此次測試類型，測試用例名；

（4）當(dāng)自動化測式系統(tǒng)裝置開機(jī)后，執(zhí)行測試配置模塊，從“云”數(shù)據(jù)平臺中下載數(shù)控系統(tǒng)軟件并加載到數(shù)控裝置上，讀取測試配置文件，從“云”數(shù)據(jù)平臺下載界面測試模塊或G代碼功能測試模塊，并執(zhí)行；

（5）所有測試用例測試完成后，生成此次測試的結(jié)果；

（6）測試結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)通信傳輸?shù)健霸啤睌?shù)據(jù)平臺，測試人員可通過移動端APP程序或互聯(lián)網(wǎng)主頁查看自動化測試結(jié)果。分析測試數(shù)據(jù)，并且標(biāo)注問題出現(xiàn)原因（見圖2）；

（7）測試人員分析及標(biāo)注數(shù)據(jù)后，文體通過“云”數(shù)據(jù)平臺傳輸至軟件部門。軟件開發(fā)人員對數(shù)控軟件進(jìn)行修改后，數(shù)控軟件重新上傳至“云”數(shù)據(jù)平臺；

（8） 自動化測試系統(tǒng)重新對數(shù)控軟件模塊進(jìn)行分析測試。

圖2 移動端APP程序界面

四、測試模塊工作原理

自動化測試系統(tǒng)對數(shù)控軟件中的界面模塊、G代碼功能模塊、多個配置文件和多個配置模塊等測試工作原理如下。

1、測試配置模塊執(zhí)行下述操作

（1）建立所在數(shù)控裝置與“云”數(shù)據(jù)平臺之間的網(wǎng)絡(luò)連接。

（2）從“云”數(shù)據(jù)平臺下載數(shù)控系統(tǒng)軟件并加載到所在數(shù)控裝置上。

（3）讀取測試配置文件，當(dāng)其中測試類型為界面測試時，執(zhí)行界面測試模塊步驟，當(dāng)其中測試類型為G代碼功能測試時，執(zhí)行G代碼功能測試模塊步驟。

（4）從“云”數(shù)據(jù)平臺下載界面測試模塊并運(yùn)行，生成測試結(jié)果文件。

（5）從“云”數(shù)據(jù)平臺下載G代碼測試模塊并運(yùn)行，生成測試結(jié)果文件（見圖3）。

（6）從“云”數(shù)據(jù)平臺下載功能模塊并運(yùn)行，生成測試結(jié)果文件。

圖3 從“云”數(shù)據(jù)平臺下載相應(yīng)測試模塊代碼圖

2、數(shù)控軟件中G代碼功能測試模塊具體執(zhí)行下述操作（見圖4）

（1）從測試配置文件中獲取測試用例名，根據(jù)測試用例名及其順序，從測試用例庫依次順序執(zhí)行G代碼功能測試用例。

（2）將G代碼功能測試腳本加載到自動化測試系統(tǒng)中，將自動化測試系統(tǒng)的加工模式切換為“自動”或“單段”模式，并向自動化測試系統(tǒng)發(fā)送運(yùn)行指令，由自動化測試系統(tǒng)運(yùn)行G代碼功能測試腳本。

（3）接收自動化測試系統(tǒng)的處理結(jié)果，對照G代碼數(shù)據(jù)校驗(yàn)文件，逐行比較X、Y、Z軸當(dāng)前的機(jī)床實(shí)際坐標(biāo)值與對應(yīng)的理論坐標(biāo)值是否相同，如果均相同，則測試成功，否則測試失敗，并將測試結(jié)果寫入測試結(jié)果文件。

（4）所有G代碼功能測試用例測試完成后，統(tǒng)計(jì)本次測試的G代碼功能測試用例個數(shù)、成功的G代碼功能測試用例個數(shù)、失敗的G代碼功能測試用例個數(shù)、失敗的G代碼功能測試用例名稱以及成功率，并寫入測試結(jié)果文件。

（5）從“云”數(shù)據(jù)平臺下載G代碼功能測試模塊并運(yùn)行，生成測試結(jié)果文件。

圖4 從數(shù)控軟件中G代碼功能模塊組自動化測試工作原理圖

3、數(shù)控軟件中界面測試模塊執(zhí)行下述操作（見圖5）

（1）從測試配置文件中獲取測試用例名，根據(jù)測試用例名及其順序，從測試用例庫依次順序讀取界面測試用例。

（2）解析界面測試用例中的界面測試腳本，每解析一行，獲取按鍵標(biāo)識符和延遲時間，并將它們送至自動化測試系統(tǒng)，自動化測試系統(tǒng)根據(jù)不同按鍵標(biāo)識符進(jìn)行不同處理，每個按鍵標(biāo)識符操作后停頓所設(shè)定的延遲時間，然后進(jìn)入下一個鍵盤按鍵標(biāo)識符的處理。

（3）接收自動化測試系統(tǒng)的處理結(jié)果，對照界面數(shù)據(jù)校驗(yàn)文件，逐行比較檢查項(xiàng)對應(yīng)參數(shù)的實(shí)際值和理論值是否相同，如果均相同，則測試成功，否則測試失敗，并將測試結(jié)果寫入測試結(jié)果文件。

（4）所有界面測試用例處理完成后，統(tǒng)計(jì)本次測試的界面測試用例個數(shù)、成功的界面測試用例個數(shù)、失敗的界面測試用例個數(shù)、失敗的界面測試用例名稱以及成功率，全部寫入測試結(jié)果文件。

圖5 數(shù)控軟件中界面功能模塊自動化測試工作原理

五、數(shù)控軟件測試系統(tǒng)的應(yīng)用

數(shù)控軟件自動化測試系統(tǒng)目前已經(jīng)應(yīng)用在數(shù)控軟件的單元測試、研發(fā)中測試、發(fā)布性測試中，同時數(shù)控軟件測試系統(tǒng)在長時間連續(xù)運(yùn)行的可靠性實(shí)驗(yàn)環(huán)境中也得以應(yīng)用，未來將應(yīng)用到智能制造工廠中。

數(shù)控軟件的單元測試、研發(fā)中測試、發(fā)布性測試中應(yīng)用數(shù)控軟件測試系統(tǒng)主要檢測數(shù)控軟件打包BTF文件后功能模塊、G代碼模塊、配置文件的適配性，確保功能模塊、G代碼模塊、配置文件的正確性，同時檢測每個案例是否能正常通過測試。

數(shù)控系統(tǒng)可靠性實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用自動化測試系統(tǒng)，主要是測試人員通過移動端APP或網(wǎng)絡(luò)主頁監(jiān)測多臺數(shù)控軟件測試系統(tǒng)的測試結(jié)果和同步更新多臺數(shù)控軟件測試系統(tǒng)的文件及測試案例；還可檢測到多套數(shù)控系統(tǒng)長時間連續(xù)運(yùn)行時多個配置文件和多個配置模塊自動更新正確性與準(zhǔn)確性。“云數(shù)據(jù)平臺”與多臺數(shù)控軟件自動化測試系統(tǒng)文件實(shí)時傳輸，可確保測試結(jié)果及可靠性測試平臺的驅(qū)動器、電機(jī)、數(shù)控系統(tǒng)硬件工作中出現(xiàn)的故障或問題第一時間被記錄和傳輸給測試技術(shù)人員，測試技術(shù)人員可更加快速的分析出問題出現(xiàn)原因，便于開發(fā)人員解決問題。

自動化測試系統(tǒng)未來將在智能制造示范工廠中應(yīng)用，主要檢測G代碼模塊在實(shí)際生產(chǎn)加工中運(yùn)行正確性，及功能模塊被連續(xù)使用時穩(wěn)定性。同時可監(jiān)測到每臺數(shù)控機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)。保證智能工廠零件加工的安全性與可靠性（見圖6～圖8）。

圖6 智能制造示范工廠

圖7 自動化測試系統(tǒng)

圖8 數(shù)控系統(tǒng)可靠性測試平臺

六、結(jié)論

數(shù)控軟件測試系統(tǒng)，首先，填補(bǔ)數(shù)控軟件自動化測試的空白，主要解決人工手動測試不全面、測試工作量大、測試結(jié)果不準(zhǔn)確等問題；其次，使數(shù)控軟件的回歸測試更加方便，縮短回歸測試周期，該系統(tǒng)可對數(shù)控軟件各個功能、參數(shù)、編程代碼模塊進(jìn)行回歸測試，提高數(shù)控軟件測試覆蓋率；最后，每次測試的結(jié)果和執(zhí)行內(nèi)容的一致性是可以得到保障，從而可對測試內(nèi)容和結(jié)果進(jìn)行歸納總結(jié)，達(dá)到測試的可重復(fù)性，對測試人員后續(xù)的測試分析提供幫助，縮短解決問題的周期，提高了測試工作效率，充分利用資源，保證了軟件質(zhì)量，增強(qiáng)客戶對數(shù)控軟件的信任度。

但自動化測試系統(tǒng)并不能完全取代傳統(tǒng)的手工測試，因?yàn)橛泻芏鄿y試的結(jié)果需要人腦進(jìn)行分析與判斷，自動化測試系統(tǒng)并無想象力，所以受軟件開發(fā)者約束。然而自動化測試系統(tǒng)與人工手動測試可以相互彌補(bǔ)彼此的不足，兩者有效的結(jié)合是保證測試質(zhì)量的關(guān)鍵。□

本數(shù)控軟件自動化測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)申請了實(shí)用新型專利。專利號：201210524866.3

[1]鄭慧，范忠誠，等.零基礎(chǔ)學(xué)Visual C ++[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[2]William A. Shay 著，高穿善，等，譯.數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)教程[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005

[3]黃延，林躍. 軟PLC技術(shù)研究及實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程，2004，30（1）：15-17

[4]陳維鈞.運(yùn)動控制系統(tǒng)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006