泵和阀门类设备逻辑控制程序测试平台的研发

论文摘要

随着流程工业自动化程度的不断提高,以DCS和PLC为基础的计算机控制系统的使用的要求越来越高,相应的,对作为计算机控制系统中必不可少的逻辑控制的要求也越来越高。而泵和阀门类设备又是流程工业中最常用的设备,对它们的逻辑控制是保证正常、安全生产的最基本也是最重要的一部分。不同的工艺条件对泵和阀门类设备的控制逻辑不同,对应的逻辑控制软件程序因为没有统一的标准,其实现随编程人员对工艺和设备的理解以及工程经验等的不同而不同。如何保证对泵和阀门的逻辑控制程序的质量,这就提出了对软件测试的要求。然而,计算机控制系统广泛存在的重开发、轻测试的倾向,不充分的测试使得软件程序的可靠性和完备性得不到保证。因此,研究逻辑控制程序测试平台来保证程序完备、充分测试的工作具有重要意义,可以促使逻辑控制测试程序化和标准化,及时发现逻辑控制程序中的错误,避免由于程序错误或不完善带来的事故隐患。本文针对泵和阀门的逻辑控制程序测试平台的建立做了以下工作：1.设计了逻辑控制程序的测试平台,平台基于对比的动态判定方法,由用例加载,标准逻辑控制程序,逻辑虚拟对象和动态判定及结果记录等模块组成；2.在此基础上,通过分析泵和阀门类设备的功能,建立了泵和阀门以及相关设备的逻辑模型,并采用UML(统一建模语言)对逻辑控制进行了建模。此外,根据设计规则给出了泵和阀门类设备的测试用例；3.利用法国TNI公司的ControlBuild软件完成了泵和阀门类设备标准程序以及变频泵、电动截止阀、贮槽和仪表等设备逻辑虚拟对象的开发和验证；4.以供油过程中的泵和阀门的PLC逻辑控制程序作为被测对象,在逻辑测试平台中实现了对泵和阀门的逻辑控制程序在理想条件、故障条件以及工艺联锁条件下的测试,人为加入错误,测试结果验证了平台的有效性。对泵和阀门的逻辑测试的研究成果可以较容易的扩展至其他更复杂的设备和整个流程的集成测试中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究的背景及意义
• 1.2 软件测试的方法及研究现状
• 1.3 逻辑控制测试的研究现状
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 逻辑控制程序测试的问题描述
• 2.1 泵和阀门类设备的介绍
• 2.1.1 泵的原理
• 2.1.2 阀门的原理
• 2.2 泵和阀门与控制系统的连接关系
• 2.3 泵和阀门的逻辑控制
• 2.3.1 泵和阀门的信号分类
• 2.3.2 逻辑控制的一般功能
• 2.4 测试必要性分析
• 第3章 逻辑测试平台的总体设计
• 3.1 逻辑测试平台的系统结构
• 3.2 功能模块设计
• 3.2.1 测试用例的加载设计
• 3.2.2 人机交互界面的设计
• 3.2.3 逻辑控制程序的设计
• 3.2.4 逻辑虚拟对象的设计
• 3.2.5 对比判定及结果记录的设计
• 3.3 平台实现的软件环境
• 3.3.1 平台支持工具ControlBuild简介
• 3.3.2 平台运行的软件环境
• 3.4 平台实现的硬件环境
• 3.5 OPC通讯方式
• 第4章 逻辑模型的建立和用例生成
• 4.1 虚拟对象的逻辑建模
• 4.1.1 带风机的变频泵的逻辑建模
• 4.1.2 电动截止阀的逻辑建模
• 4.1.3 其他设备的逻辑建模
• 4.2 泵和阀门的控制逻辑建模
• 4.3 测试用例生成
• 4.3.1 泵和阀门逻辑测试的内容
• 4.3.2 测试用例的逻辑描述
• 第5章 泵和阀门逻辑控制测试平台的开发
• 5.1 泵、阀门及相关设备的逻辑模型的实现
• 5.1.1 带风机的变频泵逻辑模型的实现
• 5.1.2 电动截止阀逻辑模型的实现
• 5.1.3 相关设备的逻辑模型的实现
• 5.2 泵和阀门的逻辑控制模型的实现
• 5.2.1 泵和阀门的逻辑控制程序实现
• 5.2.2 HMI界面的开发
• 5.3 OPC通讯的实现
• 5.4 测试用例及结果判定的实现
• 第6章 逻辑控制程序测试实验及结果分析
• 6.1 测试的对象和目标
• 6.2 测试环境的建立
• 6.3 测试实验及结果分析
• 6.3.1 远程/本地开停车测试及结果分析
• 6.3.2 投入工艺联锁时的测试及结果分析
• 6.3.3 故障出现的测试及结果分析
• 6.3.4 模拟程序错误的测试结果及分析
• 第7章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间科研情况