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        基于智能電能表腳本測試方案研究

        2013-04-16 08:25:58陳紅芳
        關(guān)鍵詞:腳本語言臺體自動測試

        陳紅芳,舒 雋

        (華北電力大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院,北京 102206)

        1 引言

        智能電能表的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一,自動化測試技術(shù)日益強(qiáng)盛,電子類設(shè)備成本的降低,人員成本的增加,為了提供可靠的產(chǎn)品,減少產(chǎn)品故障率,因此實(shí)現(xiàn)自動化測試是科技發(fā)展的方向.就利潤最大化的發(fā)展趨勢.

        智能電能表行業(yè)性很強(qiáng),因此沒有通用的自動測試軟件.只有開發(fā)一套符合智能電能表要求的自動測試系統(tǒng)才能提高產(chǎn)品研發(fā)、測試、生產(chǎn)效率.自動測試系統(tǒng)研發(fā)出來之后,應(yīng)用與樣機(jī)階段,可以把測試人員從繁重的黑盒測試中解脫出來,讓測試人員有更多的時間去分析、研究測試方法,以提高測試效率,提升產(chǎn)品質(zhì)量,縮短開發(fā)周期.應(yīng)用與小批生產(chǎn)時可以在同樣多的時間內(nèi)測試更多的功能,并且更容易發(fā)現(xiàn)不良品,發(fā)現(xiàn)個體差異,或概率性問題.應(yīng)用與批量生產(chǎn)時可以提高生產(chǎn)效率,減少人工操作,提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高產(chǎn)品交貨合格率.

        2 智能電能表特點(diǎn)

        智能電能表是屬于工業(yè)產(chǎn)品,需要長期可靠穩(wěn)定運(yùn)行,那么每一個功能都需要經(jīng)過嚴(yán)格的測試.而黑盒測試是不能完全覆蓋,而這種嵌入式產(chǎn)品沒有現(xiàn)成的自動測試軟件.因此我們開發(fā)了一款基于智能電能表產(chǎn)品的自動測試系統(tǒng).這套系統(tǒng)的特點(diǎn)是:滿足測試方案靈活性需求,用戶自定義測試方案;多種臺體的適應(yīng)性;多種表計(jì)協(xié)議的適應(yīng)性;單機(jī)版和網(wǎng)絡(luò)版的適應(yīng)性.此系統(tǒng)需要與多功能電源臺體配合使用,否則使用功能將收到限制.

        智能電能表的通信協(xié)議共有3萬多條,每一條都要進(jìn)行測試才能保證產(chǎn)品的可靠性,測試周期很長,并且各功能之間又存在關(guān)聯(lián),需要交叉測試,因此測試的復(fù)雜度非常高.智能電能表的功能也非常多,主要的功能有:電量、最大需量、瞬時量、時區(qū)時段、顯示、負(fù)荷曲線、事件記錄、凍結(jié)、合格率、狀態(tài)字等功能.

        3 自動測試系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

        我們設(shè)計(jì)開發(fā)的這套系統(tǒng)采用MICROSOFT.NET編程語言.操作系統(tǒng)是:Windows XP.數(shù)據(jù)庫是:SQL或SQLLite.腳本語言:C#.

        4 自動測試系統(tǒng)應(yīng)用的硬件要求

        這套軟件使用是必須與多功能自動測試臺體配合才能使用.這種臺體需要具有以下的功能:三相電壓、電流可任意調(diào)節(jié)大??;相角可任意調(diào)節(jié);脈沖常數(shù)可以任意設(shè)置;頻率可任意調(diào)節(jié);臺體具有多功能輸出檢測裝置;臺體能檢測脈沖信號;臺體能檢測時鐘信號;臺體能檢測報(bào)警、跳閘信號.臺體的所有操作都可以通過命令方式實(shí)現(xiàn).這樣可以在腳本中隨意控制臺體,并讀取臺體的狀態(tài)和數(shù)據(jù).臺體提供通信接口,臺體廠家提供.

        5 腳本語言編程介紹

        我們選用C#語言來做為我們的腳本語言,此語言是微軟公司發(fā)布的一種面向?qū)ο蟮?、運(yùn)行于.NET Framework之上的高級程序設(shè)計(jì)語言.C#是一種安全的、穩(wěn)定的、簡單的、優(yōu)雅的,由C和C++衍生出來的面向?qū)ο蟮木幊陶Z言.它可以讓我們的測試人員快速地編寫各種腳本語言.正是由于C#面向?qū)ο蟮淖吭皆O(shè)計(jì),使它成為我們選用的最佳腳本語言.

        腳本語言是為了縮短傳統(tǒng)的編寫-編譯-鏈接-運(yùn)行過程而創(chuàng)建的計(jì)算機(jī)編程語言.一個腳本通常是解釋運(yùn)行而非編譯.因此我們開發(fā)設(shè)計(jì)的腳本語言也是一樣的具有:簡單、易學(xué)、易用的特性.目前腳本語言應(yīng)用的范圍也是非常的寬,如:DOS,Windows的批處理文件和Unix的shell腳本、游戲中的角色、網(wǎng)頁中的嵌入式教本等等應(yīng)用范圍非常廣泛,其可靠性也是非常的高.我們開發(fā)的自動測試系統(tǒng)利用腳本來編寫自動測試腳本的優(yōu)點(diǎn)有:

        快速開發(fā):腳本語言極大地簡化了“開發(fā)、部署、測試和調(diào)試”的周期過程.不需要學(xué)習(xí).net開發(fā)工具如何使用,只要學(xué)習(xí).net編程技巧,而這些編程技巧在大學(xué)時都學(xué)過,所以現(xiàn)在只要再進(jìn)行升華就可以應(yīng)用了.

        容易部署:腳本語言都能夠隨時部署,而不需要耗時的編譯/打包過程.我們設(shè)計(jì)的腳本開發(fā)提供語法檢查,而編譯、打包是在運(yùn)行時才進(jìn)行,由樣機(jī)自動測試系統(tǒng)來提供,這樣測試人員在編寫腳本時只需要寫具體的操作流程即可,而并用再進(jìn)行其它部署.

        易學(xué)易用:我們開發(fā)的這套系統(tǒng)已經(jīng)把常用的操作編寫成函數(shù)或動態(tài)庫形式,可以在腳本中任意調(diào)用.

        6 自動測試系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)方案

        6.1 軟件框架結(jié)構(gòu)

        這套系統(tǒng)的整體框架結(jié)構(gòu)是采用C/S結(jié)構(gòu),采用多層分級管理結(jié)構(gòu):物理層、邏輯層、應(yīng)用層.詳細(xì)架構(gòu)如圖一所示.物理層主要有:電源臺體、智能電能表、PC機(jī)、服務(wù)器.邏輯層有:通信接口及管理、規(guī)約管理層和數(shù)據(jù)庫管理層.應(yīng)用層是與用戶直接操作的界面,應(yīng)用層提供了用戶管理、臺體管理、項(xiàng)目管理、參數(shù)管理、腳本管理、協(xié)議管理、數(shù)據(jù)管理、日志管理等功能.

        圖1

        6.2 通信接口(Socket、串口等)

        通信層首先要對串口、網(wǎng)口進(jìn)行初始化,只有在通信通道暢通的情況下才能繼續(xù)通信指令操作.對與通信方式上的判斷從以下幾個方面進(jìn)行判斷.通信方式.通信方式的選擇是根據(jù)目的地來選擇.通信目標(biāo).即命令類型,命令傳輸?shù)哪康牡?指令內(nèi)容.指令內(nèi)容的判斷,命令是給表計(jì)還是臺體的.指令配置信息.指令配置信息是指,指令的執(zhí)行次數(shù),是否需要判斷長度、校驗(yàn)和、是否需要返回等.當(dāng)系統(tǒng)接受到信息之后需要根據(jù)配置信息進(jìn)行解析.

        6.3 規(guī)約管理層

        規(guī)約管理層包含:DL/T645-2007通信規(guī)約、TCPIP協(xié)議、與臺體通信協(xié)議等,方便擴(kuò)充規(guī)約,如:IEC1107、IEC62056等規(guī)約.規(guī)約管理層還負(fù)責(zé)規(guī)約解析,負(fù)責(zé)對下發(fā)和接受的指令進(jìn)行解析.當(dāng)腳本中需要對表計(jì)進(jìn)行操作時,會先生成一個新的XML文件,在從規(guī)約數(shù)據(jù)中獲取相關(guān)信息完善到XML文件中,得到完整的信息之后,在把指令從通信通道下發(fā)至目的地.根據(jù)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)把下發(fā)的內(nèi)容轉(zhuǎn)化成報(bào)文形式.當(dāng)收到命令時再把報(bào)文解析成文字或數(shù)據(jù).通信解析管理首先要建立通訊鏈路,在建立解析進(jìn)程,然后管理流程,建立通訊層與解析層的關(guān)聯(lián);將信息傳給應(yīng)用層;處理完之后釋放線程.

        6.4 數(shù)據(jù)庫操作層

        數(shù)據(jù)庫采用的是SQL或SQLLite數(shù)據(jù)庫,這兩者是完全兼容的,并且SQLLite數(shù)據(jù)庫是開源的,對于一些小型用戶已經(jīng)足夠,而對于用戶數(shù)量較多的用戶可以選擇SQL數(shù)據(jù)庫.

        6.5 應(yīng)用層

        應(yīng)用層主要的功能是管理用戶、用戶權(quán)限、臺體管理、項(xiàng)目管理、腳本管理、協(xié)議管理的用戶操作界面.

        6.6 腳本調(diào)用流程

        6.6.1 腳本編譯

        當(dāng)用戶需要運(yùn)行腳本時,首先進(jìn)入腳本運(yùn)行界面,選擇需要執(zhí)行的腳本,選擇配置參數(shù)文件.會調(diào)用腳本,把腳本編譯成C#源代碼,再編譯成可執(zhí)行的動態(tài)庫文件.最后再調(diào)用可執(zhí)行文件,運(yùn)行腳本.

        6.6.2 腳本運(yùn)行

        腳本運(yùn)行時,首先把表計(jì)信息、臺體信息、默認(rèn)參數(shù)等眾多參數(shù)傳入到運(yùn)行的腳本中,然后連接數(shù)據(jù)庫,調(diào)用臺體信息、項(xiàng)目信息得到表計(jì)信息,再執(zhí)行腳本,執(zhí)行腳本時需要調(diào)用數(shù)據(jù)庫管理層、通信解析管理層、解析層和通信層.執(zhí)行完成之后釋放所有的線程,保存數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫,發(fā)送結(jié)束消息,把表計(jì)電源斷掉.退出腳本運(yùn)行狀態(tài)

        6.7 應(yīng)用實(shí)例

        6.7.1 測試方案:電量走字

        腳本主要測試表計(jì)當(dāng)前分相電能的走字功能,包括正、反向有無功分相電能和四象限的分相電能.

        該腳本走的電流為400%Ib,先走第一象限,分別單獨(dú)走A、B、C三相,加電流時,先抄讀表計(jì)的時間,延時一段時間(600秒)后,再抄讀表計(jì)的時間并掉電流,利用前后兩次的時間差跟理論的功率乘積來計(jì)算理論電量.再抄讀當(dāng)前所走電能跟理論值進(jìn)行比較.

        6.7.2 測試用例:電量走字

        設(shè)備:自動測試臺體、標(biāo)準(zhǔn)源、PC機(jī)、局域網(wǎng)

        測試點(diǎn):100%Un,400%Ib.

        測試方法:

        (1)臺體啟動工作電壓,設(shè)置表計(jì)額定電壓,額定電流等參數(shù);

        (2)顯示本腳本可實(shí)現(xiàn)的功能;

        (3)表計(jì)上額定電壓并延時10秒;

        (4)表計(jì)執(zhí)行清零操作,并設(shè)置相關(guān)參數(shù).

        (5)設(shè)置電流幅值為400%Ib,相位調(diào)整為30度.

        (6)上ABC相電流.

        (7)抄讀表計(jì)時間和當(dāng)前臺體功率.

        (8)延時600秒后再掉電流.

        (9)抄讀表計(jì)時間,根據(jù)這兩次的時間差計(jì)算理論電量.

        (10)抄讀相應(yīng)電量跟理論值比對.

        (11)結(jié)束測試,生成測試結(jié)果.6.7.3 腳本代碼:電量走字

        函數(shù)腳本(計(jì)算理論電量與實(shí)際電量之差,當(dāng)電量之差小一0.02時即判斷合格,否則判斷不合格):

        CompareData(table1,"0001FF00",refer_anerg);//判讀電量是否正確,并輸出結(jié)果

        7 系統(tǒng)主界面

        整套系統(tǒng)運(yùn)行之后的主界面如下圖,主要的目錄是:文件(修改密碼、退出)、檔案維護(hù)(項(xiàng)目維護(hù)、項(xiàng)目表計(jì)信息)、自動測試(自動測試、默認(rèn)參數(shù)配置、測試查詢)、腳本管理(腳本編輯、命令編輯、測試項(xiàng)目管理)、設(shè)置抄讀(表計(jì)設(shè)置抄讀、設(shè)置抄讀方案、負(fù)荷曲線)、系統(tǒng)維護(hù)(用戶管理、協(xié)議導(dǎo)入、模塊配置、數(shù)據(jù)庫配置、通信參數(shù)配置)、幫助(幫助、關(guān)于).圖2是系統(tǒng)正在運(yùn)行的主界面.

        圖2

        8 結(jié)論

        這套樣機(jī)自動測試系統(tǒng)是采用了先進(jìn)的腳本編寫方式來實(shí)現(xiàn)自動測試.腳本編寫最大的好處是靈活.腳本的編寫、修改都非常方便,靈活性很大,腳本編寫好了之后可以無故障連續(xù)運(yùn)行.利用腳本來進(jìn)行自動化測試是目前自動測試領(lǐng)域中最先進(jìn)的方式.

        〔1〕王瑩.智能電表/智能能源的技術(shù)市場.電子產(chǎn)品世界,2012-07-19.

        〔2〕羅秋鳳,肖前貴,楊柳慶.無人機(jī)自動檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).儀器儀表學(xué)報(bào),2011(1).

        〔3〕徐理中,寥述劍.基于ATML的自動測試系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).測試技術(shù),2008(07).

        〔4〕黃全安,宋健.AMT控制器自動測試系統(tǒng)設(shè)計(jì).測控技術(shù),2012(01).

        〔5〕吳建平.淺談C#面向?qū)ο缶幊痰闹匾匦裕庋b性、繼承性及多態(tài)性.計(jì)算機(jī)軟件,2012.

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