PLC軟件測試方法

由于穩定性和可靠性的原因，PLC (可編程控制器)器件在工業控制中得到了廣泛的應用，其應用領域涉及機械控制、過程控制、運動控制、批量控制以及診斷等多個領域("，極大地促進了工業控制自動化和智能化的發展,許多世界知名的工業控制設備制造廠商為其提供PLC控制器件,如:德國的Siemens公司、英國的AB公司、美國的GE公司，日本的OMRON、三菱、松下電工等。為了將PLC應用于工業控制領域中，除了硬件環境構建外，還需要對PLC進行編程。目前，被應用于PLC編程的語言主要包括梯形圖、功能圖、C語言、流程圖、專用軟件和語句表，其中，梯形圖和語句表是被應用最為廣泛的兩種語言")，各大PLC器件制造廠商均開發了功能強大的集成開發環境，如:OMRON公司的CX-Programmer、Siemens公司的SIMATIC Step7-300等，對各種PLC編程語言提供了強大的支撐，可以實現用戶PLC控制邏輯的在線和仿真聯調。

隨著PLC邏輯控制器在工業控制領域中的廣泛應用,PLC軟件的規模和復雜度越來越高,而且,基于安全、可靠性考慮，PLC被應用于許多安全苛刻任務控制領域，如:反應堆控制、高可靠/高安全要求的機電一體化裝配裝置、密封艙性能檢測等，這樣，對PLC軟件的質量控制帶來了極大的挑戰。

為了做好PLC軟件的質量控制工作，在實施成熟軟件工程技術的基礎上，軟件測試是其質量控制的一種有效手段,在短時間內可以達到立竿見影的效果。但是，基于PLC軟件的特殊性(非CPU指令代碼)和深嵌入式特點，其軟件測試環境很難搭建，對測試用例、特別是異常測試用例的注入帶來了困難。鑒于此，目前PLC軟件的測試方法主要有三種,即全數字仿真測試環境下的PLC軟件測試、硬件在回路環境下的PLC軟件測試、形式化驗證。

全數字仿真

 全數字仿真為了實。全數字仿真環境下的PLC軟件測試，必須等效并數字化PLC軟件的運行環境,模擬實現其運行需要的各種資源(時鐘、中斷、外部接口等)，解釋執行PLC邏輯可能的各種語言，如:梯形圖、語句表等,仿真環境的開發難度大、要求高，存在一定的技術瓶頸，不是短時間能完成的項目，必須做長遠規劃，獲得專題或項目基金的支持，以團隊的形式開發,減少項目風險。在PLC軟件的全數字仿真方面，各大PLC器件開發廠商擁有專業的開發團隊，形成了專業化、系列的集成仿真開發環境,用戶可以在集成開發環境中使用其支持的語言開發、調試PLC控制邏輯，甚至可以與實際硬件進行聯調，功能相當強大，如:Siemens公司的SIMATIC Step7-300、OMRON公司的CX-Programmer。但是,這些集成開發環境僅僅是提供用戶開發、調試使用,離軟件測試的目的還有一定的距離,為了方便測試用例注入、監測并截獲被測PLC軟件的輸出,必須對仿真開發環境進行二次開發，調用集成開發環境提供給用戶的二次開發接口(這方面的典型例子如Keil的AGSI、非PLC軟件)。

硬件在回路

所謂硬件在回路的PLC軟件測試方法,即被測PLC軟件及其控制器作為一個整體納入測試環境構建中，通過構建被測軟件及其硬件接口與外部的交聯環境，注入測試用例、收集測試輸出，實現對被測軟件非侵入式的、最真實的測試，通過硬件在回路仿真測試環境的構建，可以實現用戶關心的各種測試需求，如:功能、性能、接口等，特別是能實現真實的性能測試。當然，搭建硬件在回路仿真測試環境也存在一定的技術難度，需要軟硬件開發協同，開發周期與被測軟件相當，最好能與被測軟件開發同步進行，同時,所開發的測試環境必須滿足測試的要求，即方便測試用例的注入和測試結果收集，達到用例定制軟件行為的目的。由于這種仿真測試環境多是針對特定被測目標開發，專用性很強,很難移植到其他同類被測軟件的測試環境搭建中，在一定程度上降低了測試資源的利用效率。

 形式化驗證

形式化驗證是軟件功能驗證和確認過程中被廣泛采用的一種方式，其實現的手段是將被測軟件以一種形式化的、數學可以證明的方式等價，通過驗證等效后的邏輯，以確認被測軟件的功能滿足要求。

對于PLC軟件，以被廣泛使用的梯形圖和語句表為例，可將其邏輯轉換為C或C++語言，再對轉換后的邏輯進行仿真測試，最人限度的發現軟件邏輯潛藏的缺陷，以驗證被測軟件的功能是否滿足需求。

基于以上PLC軟件測試的特點，昆山明銳德自動化科技有限公司分別就油管裝配測試、ICV閥線組裝測試、線材密封性測試、機器人焊接設備控制測試、GRV閥線組裝測試、大陸閥閥線組裝測試、波紋管線組裝測試等進行技術專攻，在團隊的不斷努力下研發了一系列產品的PLC測試組件，成功的通過了國家知識產權專利的認證。

隨著工業自動化的不斷發展，高穩定、高可靠的PLC的應用越來越廣泛，特別是在安全苛刻性任務中的應用,PLC軟件的質量和可靠性已經成為系統質量和可靠性不可忽視的組成部分,保證PLC軟件的質量不僅要從成熟軟件工程技術的應用上考慮,做好PLC軟件的測試工作已經被證明為其質量控制的有效手段。實踐證明，對于小規模、高安全、高可靠的PLC軟件控制系統，形式化方法是一種行之有效的PLC軟件測試手段，對發現PLC邏輯中潛藏的缺陷、控制并提高PLC軟件的質量有積極的作用。