流体输送控制系统软件自仿真测试方法与流程

本发明涉及数据处理，尤其涉及一种流体输送控制系统及其自仿真测试方法。

背景技术：

1、液体(或称为流体)输送控制系统为典型的工业控制系统，主要用于控制流体输送系统中的截止阀、蝶阀、调节阀、泵等一系列设备，并获取各种传感器采集的信号，其控制逻辑通常依托流体输送控制系统软件实现，因流体输送系统具有控制设备多、系统组成复杂、控制逻辑时序性强、控制过程安全性可靠性高等特点，因此在流体输送控制系统软件研发完成后，需要开展充分的功能测试，方可应用于系统运行。

2、现行的流体输送系统控制软件通常使用如下方式开展测试：

3、一是在流体输送系统建成后，在真实的生产(应用)环境开展软件测试，这种方式准确度高，但是容易在软件存在错误时引入非常规的输入和不可预期的输出，造成系统硬件设备误动作，继而导致设备损坏，造成损失，同时测试过程难以摸索软件的边界条件，对安全性、可靠性测试不充分。且采用此种方式，软件开发测试进程受到硬件建设进度的制约，软件测试需在硬件建成后开展，无法有效并行，难以缩短研制周期。

4、二是在流体输送系统软件研发过程中，同步搭建软件测试与调试的实验环境，使用等效器等设备模拟流体输送系统内各设备的输入输出信号，等效开展测试工作。此种方式有利于开展软件的功能测试，但是额外的测试平台增加了系统建设的工作量和成本，且等效器通常需要手动调整输入信号、手动记录输出信号的状态，效率低、易出错，当流体输送系统结构复杂时，使用等效器测试的充分性和便利性很难满足。且采用此种方式额外增加了系统建设成本，待系统建设投入运行后，测试平台也就失去存在价值，不可避免的造成一定的资源浪费。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种流体输送控制系统软件自仿真测试方法，以提高测试的全面性且降低成本，并提高测试效率。

2、为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种流体输送控制系统，包括接口单元、上位机单元和下位机单元，所述接口单元包括接口控制模块和接口自仿真模块，所述上位机单元包括上位机控制模块和上位机自仿真模块，所述下位机单元模块包括下位机控制模块和下位机自仿真模块；

4、所述上位机自仿真模块用于向所述下位机自仿真模块发出自仿真使能信号和传感器模拟数据，以及向所述接口自仿真模块发出自仿真使能信号和网络模拟数据；

5、下位机自仿真模块用于在接收到自仿真使能信号时，根据所述传感器模拟数据和设备控制信号生成仿真信号并执行仿真测试；

6、接口自仿真模块用于接收到自仿真使能信号时，根据所述网络模拟数据生成网络数据仿真数据并执行仿真测试。

7、上述方案中，通过分别在上位机单元、接口单元、下位机单元中增设一个自仿真模块，使得流体输送控制系统既可以实现流体输送系统中各管路的有效控制，而且还能够实现自我仿真测试，无需额外搭建测试平台，因此可以降低成本，也无需依赖于真实的硬件设备，因此不受真实系统的工期限制，也不会因软件故障而导致设备受损。

8、根据本发明实施例，上位机自仿真模块包括自仿真使能控制模块、网络信号自仿真交互模块、传感器信号自仿真交互模块；自仿真使能控制模块用于向下位机单元和接口单元发送所述自仿真使能信号，传感器信号自仿真交互模块用于向下位机单元发送所述传感器模拟数据，网络信号自仿真交互模块用于向接口单元发送所述网络模拟数据。

9、根据本发明实施例，下位机自仿真模块包括仿真信号生成模块、信号选择模块和映射区；仿真信号生成模块用于生成仿真信号，信号选择模块与映射区和上位机单元通信连接，当信号选择模块接收到上位机单元下发的自仿真使能信号时，将仿真信号传输到映射区，否则将真实接收的真实信号传输至映射区，以便于下位机控制模块从映射区获取仿真信号或真实信号。

10、上述方案中，通过信号选择模块进行选择，可以实现仿真信号与真实信号的隔离，在仿真状态只能采用仿真信号，在实际应用的真实状态只能采用真实接收的真实信号，实现仿真与实际应用之间互不干扰，保障流体输送控制系统真实运行的安全性，也保障仿真测试的可行性。

11、根据本发明实施例，接口自仿真模块包括数据池、数据选择模块、数据帧自仿真模块；数据帧自仿真模块用于生成网络数据仿真数据，数据选择模块与数据池和上位机单元通信连接，当数据选择模块接收到上位机单元下发的自仿真使能信号时，将网络数据仿真数据传输给数据池，否则将真实接收的网络数据传输给数据池，以便于接口控制模块从数据池获取网络数据仿真数据或真实接收的网络数据。

12、上述方案中，通过数据选择模块进行选择，可以实现网络数据仿真数据与真实接收的网络数据的隔离，在仿真状态只能采用仿真的网络数据，在实际应用的真实状态只能采用真实接收的网络数据，实现仿真与实际应用之间互不干扰，保障流体输送控制系统真实运行的安全性，也保障仿真测试的可行性。

13、第二方面，本发明提供了一种流体输送控制系统的自仿真测试方法，包括如下步骤：

14、上位机单元向下位机单元发送自仿真使能信号和传感器模拟数据、设备控制信号，以及向接口单元发送自仿真使能信号和网络模拟数据；

15、下位机单元接收上位机单元下发的自仿真使能信号，根据所述传感器模拟数据和设备控制信号生成仿真信号；

16、接口单元接收上位机单元下发的自仿真使能信号，根据所述网络模拟数据生成网络数据仿真数据，并传输给上位机单元；

17、上位机单元将所述网络数据仿真数据解析成自仿真的网络信号传输给下位机单元；

18、下位机单元根据所述仿真信号和所述自仿真的网络信号进行功能测试。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、(1)使用流体输送控制系统软件自仿真测试方法，可有效减少软件测试过程对控制系统硬件及流体输送系统硬件传感器及设备的依赖，可将大部分测试工作与硬件设备分离，提高软硬件开发建设并行的可行性，缩短软件研发测试甚至是系统建设周期。

21、(2)使用流体输送控制系统软件自仿真测试方法，可有效解决一些在生产环境中测试难以进行、测试不全面的问题，使得软件工艺控制逻辑和流程测试可独立依托软件自身开展，可根据测试需求灵活安排模拟测试用例，对软件的边界及控制安全性进行测试，有效提高软件的安全性及可靠性。

22、(3)使用流体输送控制系统软件自仿真测试方法开发的流体输送控制系统软件可独立于系统内的实际设备和传感器进行系统仿真运行，依托此种方式能够创新系统人员训练新模式，依托真实操控系统控制设备仿真运行系统开展操作人员训练和培训，训练和实际生产设备一致，有效提高人员学习效率，降低培训成本。

23、本发明还具有的其他优势请见实施例部分的相关描述。

技术特征：

1.一种流体输送控制系统，包括接口单元、上位机单元和下位机单元，其特征在于，所述接口单元包括接口控制模块和接口自仿真模块，所述上位机单元包括上位机控制模块和上位机自仿真模块，所述下位机单元模块包括下位机控制模块和下位机自仿真模块；

2.根据权利要求1所述的流体输送控制系统，其特征在于，上位机自仿真模块包括自仿真使能控制模块、网络信号自仿真交互模块、传感器信号自仿真交互模块；自仿真使能控制模块用于向下位机单元和接口单元发送所述自仿真使能信号，传感器信号自仿真交互模块用于向下位机单元发送所述传感器模拟数据，网络信号自仿真交互模块用于向接口单元发送所述网络模拟数据。

3.根据权利要求1所述的流体输送控制系统，其特征在于，下位机自仿真模块包括仿真信号生成模块、信号选择模块和映射区；仿真信号生成模块用于生成仿真信号，信号选择模块与映射区和上位机单元通信连接，当信号选择模块接收到上位机单元下发的自仿真使能信号时，将仿真信号传输到映射区，否则将真实接收的真实信号传输至映射区，以便于下位机控制模块从映射区获取仿真信号或真实信号。

4.根据权利要求3所述的流体输送控制系统，其特征在于，所述仿真信号包括传感器采集信号的仿真信号、截止阀回讯信号的仿真信号、调节阀开度信号的仿真信号和泵运行信号的仿真信号。

5.根据权利要求1所述的流体输送控制系统，其特征在于，接口自仿真模块包括数据池、数据选择模块、数据帧自仿真模块；数据帧自仿真模块用于生成网络数据仿真数据，数据选择模块与数据池和上位机单元通信连接，当数据选择模块接收到上位机单元下发的自仿真使能信号时，将网络数据仿真数据传输给数据池，否则将真实接收的网络数据传输给数据池，以便于接口控制模块从数据池获取网络数据仿真数据或真实接收的网络数据。

6.权利要求1所述的流体输送控制系统的自仿真测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的自仿真测试方法，其特征在于，下位机单元根据所述传感器模拟数据和设备控制信号生成仿真信号的步骤，包括：

8.根据权利要求6所述的自仿真测试方法，其特征在于，下位机单元的仿真信号生成模块根据所述传感器模拟数据和设备控制信号生成仿真信号，下位机单元的信号选择模块接收自仿真使能信号后，将仿真信号传输至映射区存储，而屏蔽真实信号。

9.根据权利要求6所述的自仿真测试方法，其特征在于，所述接口单元根据所述网络模拟数据生成网络数据仿真数据的步骤，包括：先将网络模拟数据打包成与真实网络数据格式一致的网络帧数据，再将网络帧数据按照发送周期写入到数据池中进行存储。

10.根据权利要求6所述的自仿真测试方法，其特征在于，接口单元的数据帧自仿真模块根据所述网络模拟数据生成网络数据仿真数据，接口单元的数据选择模块接收自仿真使能信号后，将网络数据仿真数据传输至数据池存储，而屏蔽真实接收的网络数据。

技术总结
本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种流体输送控制系统软件自仿真测试方法，该系统包括接口单元、上位机单元和下位机单元，接口单元包括接口控制模块和接口自仿真模块，上位机单元包括上位机控制模块和上位机自仿真模块，下位机单元模块包括下位机控制模块和下位机自仿真模块；上位机自仿真模块用于向下位机自仿真模块发出自仿真使能信号和传感器模拟数据，以及向接口自仿真模块发出自仿真使能信号和网络模拟数据；下位机自仿真模块用于根据传感器模拟数据和设备控制信号生成仿真信号并执行仿真测试；接口自仿真模块用于根据网络模拟数据生成网络数据仿真数据并执行仿真测试。本发明可实现系统自仿真测试，降低仿真测试成本及提高测试效率。

技术研发人员：孙一龙,张青,杨文,郑艳,王宁,徐绯然,陈少将,张东玖,叶欣,符一行,赵兴娜,张豪
受保护的技术使用者：中国人民解放军63796部队
技术研发日：
技术公布日：2024/6/2