一种基于仿真卡的设备测试方法、系统和仿真卡

技术领域

本文涉及通信测试技术领域，尤指一种基于仿真卡的设备测试方法、系统和仿真卡。

背景技术

DCS(Distributed Control System，分布式控制系统)的卡件类型众多，在开发、调试过程中，有些卡件故障的诊断覆盖率较低，导致上位机或控制器出现功能漏洞。

相关技术对上位机或控制器进行测试通常会遇到以下问题：

1、采用普通卡件测试时，卡件无法监听总线的通讯状况，只能掌握本地址的配置，且当所插卡与上位机组态类型不一致时，也只能通知用户处于离线状态，无法显示插错卡件类型；

2、采用带输入功能的普通卡件测试信号采集功能时，卡件一般难以采集到满足需要的标准线性波、方波等信号，以及边界值测试中所需的各种边界数值；

3、采用y＝a×x+b方法模拟线性波时，乘法运算占用多个指令周期，速度慢，不适用于实时计算波形。

发明内容

本申请提供了一种基于仿真卡的设备测试方法、系统和仿真卡，能够由一个或多个仿真卡模拟控制柜内的不同类型、不同数量的卡件的功能。

本申请提供了一种基于仿真卡的设备测试方法，包括：

仿真卡从测试主机加载配置软件，获取所述配置软件中的仿真策略；

仿真卡通过执行所述仿真策略，在控制柜的N个地址上模拟出N块虚拟卡件；

所述N个虚拟卡件与控制器设备的总线互联实现信息交互，每个所述虚拟卡件按照所述仿真策略模拟与所述控制器设备有通信需求的卡件的运维业务场景，其中N为正整数。

优选地，所述方法之后还包括：所述控制器设备将各虚拟卡的响应报文进行处理后上传至上位机，所述上位机提供供用户观察的报警窗口界面、实时趋势窗口界面。

优选地，所述仿真卡在所述控制柜的N个地址分别模拟一块虚拟卡件，N块所述虚拟卡件的卡件类型相同或者不同。

优选地，卡件类型包括以下之一：开关量输入卡、开关量输出卡、模拟量输入卡、模拟量输出卡。

优选地，所述运维业务场景包括：错误报文配置场景；

模拟与所述控制器设备有通信需求的卡件的运维业务场景包括：

所述仿真卡向所述控制器设备发送错误报文，所述错误报文存在以下至少一项异常：报文头异常、CRC校验异常、报文超长。

优选地，所述运维业务场景包括：诊断信息配置场景；

模拟与所述控制器设备有通信需求的卡件的运维业务场景包括：

所述仿真卡向所述控制器设备发送诊断信息，所述诊断信息包括以下至少一项：系统电源故障信息、现场电源故障信息、卡件重新上电信息、卡类型错误信息、输出值与回读值不一致信息、AD芯片故障、超量程上、下限信息、过载信息、开路信息、短路信息。

优选地，所述运维业务场景包括：监听总线通信场景；

模拟与所述控制器设备有通信需求的卡件的运维业务场景包括：

所述仿真卡监听所有与所述控制器设备的总线互联的地址；

根据监听到的各个地址与所述控制器设备的通信情况确定各个地址对应的卡件配置情况。

优选地，根据监听到的各个地址与所述控制器设备的通信情况确定各个地址对应的卡件配置情况包括：

当存在一个或者多个地址接收到所述控制器设备的扫描信号时，确定所述一个或者多个地址为已组态；

当存在一个或者多个地址响应所述控制器设备的扫描信号时，确定所述一个或者多个地址插有真实卡件；

当存在一个或者多个地址扫描命令与响应报文板码不一致时，确定所述一个或者多个地址插错真实卡件。

优选地，所述运维业务场景包括：输入信号配置场景；

模拟与所述控制器设备有通信需求的卡件的运维业务场景包括：

所述仿真卡向所述控制器设备发送规律变化的信号，所述规律变化的信号包括以下至少一项：固定值信号、随机数信号、方波信号、数据序列信号、线性信号。

第二方面，本发明还提供一种仿真卡，包括：处理器、测试接口，

所述处理器从测试主机加载配置软件，获取所述配置软件中的仿真策略；

所述处理器通过执行所述仿真策略，在控制柜的N个地址上模拟出N块虚拟卡件，通过所述测试接口使得所述N个虚拟卡件与控制器设备的总线互联实现信息交互；

所述处理器按照所述仿真策略模拟与所述控制器设备有通信需求的卡件的运维业务场景，其中N为正整数。

第三方面，本发明还提供一种基于仿真卡的设备测试系统，包括：仿真卡、测试主机、控制器设备，

所述仿真卡从所述测试主机加载配置软件，获取所述配置软件中的仿真策略；

所述仿真卡执行所述仿真策略，在控制柜的N个地址上模拟出N块虚拟卡件；

所述N个虚拟卡件与控制器设备的总线互联实现信息交互，每个所述虚拟卡件按照所述仿真策略模拟与所述控制器设备有通信需求的卡件的运维业务场景，其中N为正整数。

优选地，所述的设备测试系统，还包括：上位机，所述控制器设备将各虚拟卡的响应报文进行处理后上传至上位机，所述上位机提供供用户观察的报警窗口界面、实时趋势窗口界面。

本申请具有如下有益效果：

本申请的技术方案可以在DCS系统中由一个或多个仿真卡模拟控制柜内的不同类型、不同数量的卡件的功能，具有成本低廉、布置灵活、简便易用的优点。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所描述的方案来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本申请实施例提供的基于仿真卡的设备测试方法的流程图；

图2为本申请实施例的基于仿真卡的设备测试的示意图；

图3为本申请实施例的多个机柜均配有仿真卡的场景示意图；

图4为本申请实施例的基于仿真卡的设备测试系统的架构图；

图5为本申请应用示例的仿真卡线性模式的动态参数计算示意图；

图6为本申请应用示例的线性模式上升/下降状态动态变化流程图。

具体实施方式

本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。

本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。

此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。

本申请实施例提供了一种基于仿真卡的设备测试方法，如图1所示，所述方法可以包括步骤101-步骤103：

步骤101、仿真卡从测试主机加载配置软件，获取所述配置软件中的仿真策略；

步骤102、仿真卡通过执行所述仿真策略，在控制柜的N个地址上模拟出N块虚拟卡件；

步骤103、所述N个虚拟卡件与控制器设备的总线互联实现信息交互，每个所述虚拟卡件按照所述仿真策略模拟与所述控制器设备有通信需求的卡件的运维业务场景，其中N为正整数。

本申请实施例中，控制柜的N个地址是机柜上卡件底座的拨码地址。

如图2所示，本申请实施例中，所述方法之后还包括：

步骤104、所述控制器设备将各虚拟卡的响应报文进行处理后上传至上位机，所述上位机提供供用户观察的报警窗口界面、实时趋势窗口界面。本发明实施例中，控制器设备将各虚拟卡的响应报文进行处理后上传至上位机，用户通过观察上位机的报警窗口、实时趋势窗口等界面来观察控制器和上位机对所述运维业务场景的处理情况。

本申请实施例中，所述仿真卡在所述控制柜的N个地址分别模拟一块虚拟卡件，N块所述虚拟卡件的卡件类型相同或者不同。

本申请实施例的仿真卡能够在拨码地址上模拟指定类型的卡件，如图3所示，展示了多个机柜均配有仿真卡的场景。测试主机通过配置软件对全部仿真卡进行统一管理。一个仿真卡可模拟多个虚拟卡件，多个仿真卡可同时布置在一块控制器下(控制器设备的处理器可以为控制器)。配置完成后，虚拟卡件即可代替真实卡件工作。

所述仿真卡在与之由串口相连的N个拨码地址上模拟出N块虚拟卡件，N张所述虚拟卡件的卡件类型相同或者不同。

本发明实施例中，在一个控制柜里，仿真卡的底座在物理上通过RS485端口与其他地址的底座串联。

本发明实施例中，工作人员通过观察上位机的报警窗口、实时趋势窗口等界面的显示情况来判断控制器设备和上位机对所测内容的处理结果是否正确。本申请实施例中，仿真卡可根据需要向控制器设备发送各种故障响应报文，可监听总线通讯，使用户掌握所有地址的卡件配置情况。此外仿真卡还能够模拟按某种规律变化的信号，并能够快速模拟线性波。

可模拟的卡件类型包括：开关量输入卡、开关量输出卡、模拟量输入卡、模拟量输出卡。

可模拟的错误报文包括：报文头异常、CRC校验异常、报文超长。

可模拟的诊断信息包括：

针对卡件：系统电源故障、现场电源故障、卡件重新上电、卡类型错误。

针对通道：视卡件类型而定。

可监听的总线状况包括：所有地址的组态配置、真实卡件类型。

可生成的变化规律包括：固定值、随机数、方波、数据序列、线性。

本申请实施例中，当所述运维业务场景为错误报文配置场景时；

模拟与所述控制器设备有通信需求的卡件的运维业务场景包括：

所述仿真卡向所述控制器设备发送错误报文，所述错误报文存在以下至少一项异常：报文头异常、CRC校验异常、报文超长。

本申请实施例中，当所述运维业务场景为诊断信息配置场景时；

模拟与所述控制器设备有通信需求的卡件的运维业务场景包括：

所述仿真卡向所述控制器设备发送诊断信息，所述诊断信息包括以下至少一项：系统电源故障信息、现场电源故障信息、卡件重新上电信息、卡类型错误信息、输出值与回读值不一致信息、AD芯片故障、超量程上、下限信息、过载信息、开路信息、短路信息。

本申请实施例中，当所述运维业务场景为监听总线通信场景时；

模拟与所述控制器设备有通信需求的卡件的运维业务场景包括：

所述仿真卡监听所有与所述控制器设备的总线互联的地址；

根据监听到的各个地址与所述控制器设备的通信情况确定各个地址对应的卡件配置情况。

本申请实施例中，根据监听到的各个地址与所述控制器设备的通信情况确定各个地址对应的卡件配置情况包括：

当存在一个或者多个地址接收到所述控制器设备的扫描信号时，确定所述一个或者多个地址为已组态；

当存在一个或者多个地址响应所述控制器设备的扫描信号时，确定所述一个或者多个地址插有真实卡件；

当存在一个或者多个地址扫描命令与响应报文板码不一致时，确定所述一个或者多个地址插错真实卡件。

本申请实施例中，当所述运维业务场景为输入信号配置场景时；

模拟与所述控制器设备有通信需求的卡件的运维业务场景包括：

所述仿真卡向所述控制器设备发送规律变化的信号，所述规律变化的信号包括以下至少一项：固定值信号、随机数信号、方波信号、数据序列信号、线性信号。

本申请实施例还提供一种仿真卡，包括：处理器、测试接口，

所述处理器从测试主机加载配置软件，获取所述配置软件中的仿真策略；

所述处理器通过执行所述仿真策略，在控制柜的N个地址上模拟出N块虚拟卡件，通过所述测试接口使得所述N个虚拟卡件与控制器设备的总线互联实现信息交互；

所述处理器按照所述仿真策略模拟与所述控制器设备有通信需求的卡件的运维业务场景，其中N为正整数。

本申请实施例还提供一种基于仿真卡的设备测试系统，如图4所示，包括：仿真卡、测试主机、控制器设备，

所述仿真卡从所述测试主机加载配置软件，获取所述配置软件中的仿真策略；

所述仿真卡执行所述仿真策略，在控制柜的N个地址上模拟出N块虚拟卡件；

所述N个虚拟卡件与控制器设备的总线互联实现信息交互，每个所述虚拟卡件按照所述仿真策略模拟与所述控制器设备有通信需求的卡件的运维业务场景，其中N为正整数。

本申请实施例中，所述的设备测试系统，其特征在于，还包括：上位机，所述控制器设备将各虚拟卡的响应报文进行处理后上传至上位机，所述上位机提供供用户观察的报警窗口界面、实时趋势窗口界面。

仿真卡能够模拟卡件正常状态下难以发生的故障，使上位机或控制器得到全面地测试，防止出现功能漏洞，保证系统安全稳定运行。借助于仿真卡，用户可随时掌握全部地址的卡件配置情况、生成所需要的标准波形信号、快速模拟线性波。还能够使用户在缺乏卡件硬件的情况下测试上位机模块的功能、调试工程组态，提高工作效率。

下面以一个具体的应用示例对本申请实施例进行说明：

仿真卡主要有以下四种功能：

1模拟卡件故障

(1)配置仿真报文

仿真卡可令各虚拟卡模拟控制器的全路输入、全路输出等命令的错误响应报文，包括报文头异常、CRC异常、超长等情形。一块虚拟卡最多可同时模拟4条响应报文，以模拟某故障给各功能造成的连锁影响。

(2)配置诊断信息

仿真卡可以对虚拟卡的各个通道和卡件本身配置诊断信息，用以模拟所有故障。仿真卡还能够将诊断信息实时地上报至控制器。可模拟的诊断信息如表1所示。

表1.可模拟的诊断信息

2监听总线通讯状况

仿真卡会实时监听所有地址与控制器的通讯情况。在所有虚拟卡都停止与控制器的通讯时，由监听结果分析出各地址的卡件配置情况，具体如表2所示：

表2.卡件配置情况对照表

3配置实时数据变化规律

仿真卡能够模拟现场实时采集的信号。仿真卡可令多块虚拟卡同时生成不同种类、不同参数的变化规律。运行的变化规律配置来源于两种途径：上电从仿真卡的FLASH中加载本地配置、用户下发新配置。仿真卡会在控制器扫描至某地址时上传当前的数值，在上位机中可观察到所配变化规律的实时趋势。

仿真卡提供了固定值、随机数、方波、数据序列以及线性五种变化规律，数据类型可以是浮点型、整型和字节型。由于卡件本身的特性，开关量卡件不支持模拟随机数和线性波。仿真卡通过如表3所示的参数来定义各变化规律：

表3.定义各变化规律的参数

为了使数据按照指定规律据实时变化，仿真卡接收到对虚拟卡的配置后，需首先得到如表4所示的动态参数，不同的变化规律的动态参数不尽相同。

表4变化规律的动态参数

4快速模拟线性波

线性波的实时值需要由仿真卡实时计算得出。加法指令是单周期，运算速度快，适用于仿真卡。缺点是相比于乘法计算法，数值精度有所下降，但是当单位上升/下降时间足够小时，也可达到较高精度。本申请实施例提出一种基于加法的线性波模拟方法，具体参数计算如图5所示。

Δv_up＝(V

Δv_dw＝(V

已上升时间t

已下降时间t

上升状态的下一值＝V

下降状态的下一值＝V

仿真卡接收到新的线性波配置后，在目标虚拟卡上实时生成线性波，线性波初始化值默认为最小值，且为上升状态。以上升状态为例，线性波的实时计算过程如图6所示：

(1)计算单位上升/下降时间内的变化值，开始计时；

(2)系统时钟每1ms进入一次中断，更新已上升/下降的保持时间；

(3)单位上升/下降时间到，就在当前值基础上增加或减少相应的变化值，开始下一单位上升/下降时间的计时；

(4)若剩余的时间不足以维持整个单位下降时间，实时值就会在上升/下降周期结束时改为最大值/最小值，并更改行进状态。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。