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基于Modbus协议的智能型低压电器自动测试系统,基于Modbus协议的智能型低压 测试技术低压电器(xxNo3)基于M odbus协议的智能型低压电器自动测试系统丁小伟，(上海电器设备检测所，上海郑静，苑佳，李新强200063)摘要针对智能型低压电器的通信功能检测，开发了一个自动测试系统。 该系统不仅能对采用Mo dbus协议的智能型低压电器进行协议一致性测试，而且可以进行遥测、遥信、遥控、遥调功能测试。 以VK60控制与保护开关电器为例，演示了测试方法。 关键词M odbus协议；一致性测试；四遥功能测试；自动测试系统T M91504文献标志码A100t一5531 (xx)03-0047-03丁小伟(1985一)，男，主要从事低压电器软件、通信测试技术的研究。 A utom aticT estS ystem ofIn telligent Low Voltage Ap par atusB asedon M odb us Pr otocolD INGX iaowei，Z HEN GJ ing，Y UANJ ia，L IX inqiang(Shanghai Testing&Inspection Institutefor ElectricalEquipment，Shanghai200063，China)A bstr actA nau tom atic te st systemwas devel opedfor thecon nnunication functiontestof intel ligen tlow voltage apparatusT hesystem could notonly carryout protocolconfor mancetest，but alsotest thefuncti onsof remotemeasurement，remote signaling，remote controland remoteadjustment ofintelligent lowvoltage apparatuswi thM odbus protoco1T aking controland protecti vesw itching deviceV K60as ailexam ple，the testmethod was illu stratedK eyw or dsMod bus pro tocol；con form ance testing；test offou rrem otefu nctio ns；a utomatic testsy stem0引言近年来，随着微电子技术、现场总线技术和人工智能技术等大量的新技术被运用到低压电器产品，使得低压电器产品向功能多、精度高、可靠性高、自动化程度高的智能型低压电器方向发展?。 数据通信是智能型低压电器的一项基本功能，利用数据通信功能，可以实现对智能型低压电器的遥测、遥信、遥控和遥调，即“四遥”的验证。 数据通信的可靠性是智能型低压电器可靠性的一个重要方面，需在产品出厂前进行严格的测试和校验。 目前，智能型低压电器的通信接口尚无统一的标准，不同厂商的产品所采用的通信接口和协议往往不相同。 基于RS485接口的Modbus协议是当前智能型低压电器中最常见的数据通信方式。 Modbus协议是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。 在我国，Modbus协议已成为GBT19582-xx基于Modbus协议的工业自动化网络规范，也是目前应用最广的现场总线之一。 然而，由于不同厂商的产品即使采用相同的接口和协议，它们之间也通常不具备互操作性，因此，智能型低压电器通信功能的检验主要是根据厂商内部的协议规范进行以下2个方面的测试一致性验证。 主要目的是用来检测所实现的协议实体(或系统)与协议规范的符合程度。 通信功能的检测。 通信功能的好坏直接关系到整个低压配电和控制系统能否稳定、可靠地运行，因此，通信功能检测是智能型低压电器检测的关键环节。 下面以智能型低压电器之一的VK60郑苑静(1983一)，女，工程师，主要从事现场总线测试、工业软件测试技术的研究。 佳(1984一)，女，主要从事工业软件、现场总线测试技术的研究。 -47低压电器(xxNo3)测试技术控制与保护开关电器为例，分别做以上2种测试。 1Modbus一致性测试11M odbus一致性测试用例的设计致性测试的重要性越来越大，测试用例的好坏是直接关系到测试结果是否可靠的关键性因素。 由于系统测试的用例组合繁多，若要列举所有可能出现的路径，将导致庞大的测试用例集，因此，有必要采取一些测试用例的设计方法和技巧，减少用例规模，提高测试效率。 目前，功能测试用例的设计方法主要有4种等价类划分、边界值分析、决策表、错误推测法Modbus串行链路一致性测试规范介绍的测试方法涉及的变量主要有2个操作地址和操作数量。 当操作地址和操作数量的组合在产品操作区域内，反馈应正常；当操作地址和操作数量的组合超出了产品的操作区域或与操作区域无交集，应反馈相应的异常代码。 因此，操作区域的边界对于测试用例的选取十分重要。 本文选择边界值分析法设计测试用例。 VK60的读保持寄存器的操作区域为20100。 依据标准GBT195821_xx条测试原则 (1)读取寄存器数量应在1125，若超过此范围，异常码为3； (2)当第1条正常时，操作地址和操作数量的组合应在产品操作区域内，否则异常码为2。 (3)当1和2都正常时，返回正常码。 对此，依据操作区域和测试标准，操作地址和操作数量边界值分别为操作地址0，19，20，21，99，100，101，65535操作数量0，1，2，79，80，81，124，125，126，65535一。 GBT25919，有以下3将以上2种变量的边界值进行组合，得到测试用例。 使用该用例设计，使用用例少、覆盖面广，可有效地对产品进行一致性验证。 12自动测试的实现虽然已经设计了测试用例，但使用手动测试很难避免手工出错。 此外，当被测功能码和被测区域很多时，测试耗时很多，花销太大。 本文使用C#设计了一种自动测试方法，可很好地解决这个一48一问题。 首先，设计了2种结构体用于存储被测产品信息，即public struetTestProduct被测产品结构体public byteSlaveAddress；从站地址public Ulntl6FuionCodeNumber；被测产品的功能码个数public Ulntl6n nishedFunctionc0(1e(【lum；已完成测试的功能码个数public TestsingleFutionc0ieArray；被测功能码结构体数组f；public structTestsingleFuncti0ncode测试单个功能码结构体public Ulntl6F unctionName；功能码名public Ulnt16AreaNumber；被测区域个数public UIntl6FinishedAreaCount；已完成测试的区域个数public UIntl6StartAddress；测试区域的起始地址数绀public Ulnt16Leng th；测试区域的测试长度；TestProduct结构体用于存放从站地址、功能码数量、已完成测试的功能码数量及功能码结构体数组；TestsingleFuncti0nc0de结构体用于存放功能码号、操作区域数量、已完成操作区域数量、区域起始地址、区域长度信息。 这2个结构体实时保存被测产品的测试进度，是自动测试的必要条件。 本设计采用c#定时器。 中断程序进行自动测试，以功能码的一个操作区域作为一个测试集，将上文提到的测试用例制作成状态机。 当进人定时器中断时，执行测试用例的一个步骤，并将用例索引加l，在下次定时器中断时，执行下一个步骤，直到测试完成。 定时中断的流程如图1所示。 13测试结果判定依据标准GBT195821_2【)08J，操作地址、操作数量等信息与产品操作区域的位置比对结果，可以判断返回帧的值。 返回的结果有以下几种情况正常码、异常码【) 1、异常码O 2、异常码 03、异常码04。 在定时器的中断程序中，依据操作区域、操作地址、操作数量等信息计算出应返回的数据帧的值，并与真实的返回值进行比对，若符合，则判断为通过，否则判断为不通过。 通过该方式，不但可得到正确的测试结果，并可对测试过程进行定位，帮助产品研发人员找到不符合一致性的地方，从而提高研发效率。 测试技术低压电器(xxNo3)开始YY l功能码索引、被测l l区域索引、测试用I l例索引赋值为零1发送测试数据帧瓯Y+显示数据帧判断结果用例索引+1+Y Il I若所有用例返回帧都正确，则判断该区域测试正确，否则不正确被测区域索引+l竺I若所有区域测试都正确I则判断该功能码测试正1确，否则不正确Y功能码索引+1竺Y l ll若所有功能码测试都正确，则判断该产品测试正确，否则不正确启动标志清空图1自动测试的流程图返回2通信功能的检测通信功能的检测，实际上是对“四遥”功能的验证。 VK60的功能是采集电动机的实时电压、实时电流等相关数据，通过与额定电流、额定电压等相关设置进行比对，判断电动机是否出现故障，从而进行相关的保护。 下面通过模拟VK60的电动机负载运行，对VK60的“四遥”功能进行验证。 使用可调电流源接人到VK60的主电路中，通过调节电流旋钮，可为主电路提供不同大小的负载电流，以模拟电动机的工作条件。 (1)遥测。 在主电路电流接通条件下，上位机通过通信接口读取VK60的实时电流、实时电压等数据；通过与VK60屏幕显示的数据进行比较，若两者差值小于一定阈值，表明遥测功能正常。 (2)遥信。 上位机通过通信接口能查询到VK60的脱扣状态、报警状态、综合状态和输入输出状态。 若这些状态值与VK60本机查询的状态值相同，表明遥信正常。 (3)遥控。 上位机通过通信接口能控制VK60的启动、停止、复位，能控制继电器的吸合和释放。 若成功控制这些动作，表明遥控正常。 (4)遥调。 上位机通过通信接口实现VK60保护参数(如额定电流、额定电压、启动时间、故障电流保护倍数等)；成功调整后，查询本机的保护参数，若与设置一致，表明遥调正常。 3结语智能型低压电器的通信功能测试是产品出厂检验的一个重要测试项目，既要对协议一致性进行测试，确保产品符合通信协议规范，还要对产品“四遥”功能进行验证，确保产品能稳定、可靠地运行。 本文采用智能型低压电器之一的控制与保护开关电器VK60作为测试对象，进行以上2个方面的验证。 验证结果表明，系统具有自动化程度高、测试高效、操作简便等优点，目前已在某检测设