一种基于QT的跨平台PLC板级工装测试系统的制作方法

本实用新型涉及PLC检测技术领域，尤其涉及一种基于QT的跨平台PLC板级工装测试系统。

背景技术：

PLC板级工装测试，主要对PLC单板模块的硬件连通性及基本功能进行测试，为简单硬件设计及焊接问题查找提供软件支持与验证。PLC模块包括：CPU模块、耦合器模块、AI模块、AO模块、DI模块和DO模块等。上述模块都需要测量通信接口(串口测试、网口测试)和基本功能测试，特别地，DI、DO模块还需要测量通道功能，AI、AO模块需要测量AD/DA转换功能。一般的板级工装测试产品，对于单板功能的测试精度不够，针对每种板卡测试环境都不同，且大部分还是手动测试，工作量极大，人力物力成本太高。

中国专利CN202994940U公开了一种PLC的自动化单板测试平台，于所述的单板测试平台包括PLC，待测单板，PC机，所述的PLC与待测单板相连；所述的PLC自带AD/DA平台，所述的AD/DA平台与待测单板相连，所述的PLC还与PC机相连。该专利同样存在专利工装测试平台测试功能单一，通用性低，且对于单板功能的测试精度低的问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的缺陷，本实用新型提供的基于QT的跨平台PLC板级工装测试系统和方法，在工装测试不同的单板模块时，利用辅助测试模块提供统一的测试环境，所述辅助测试模块提供串口、网口测试接口用于待测模块的串口、网口自动化测试，提供高精度AD/DA转换功能用于待测AI/AO模块的模数/数模转换功能自动化测试，本实用新型对于接口连通性或功能上的测试精度高，工作量不大，测试结果准确。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种基于QT的跨平台PLC板级工装测试系统，包括基于QT的跨平台板级工装测试软件、电源模块、待测PLC单板模块和辅助测试模块，所述基于QT的跨平台板级工装测试软件所安装的PC机，通过串口线连接待测模块，与待测模块下位机测试程序通信，所述电源模块连接待测模块，为板级工装测试提供电源，所述待测模块包括：CPU模块、耦合器模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块，通过串口线、网线、模拟线与辅助测试模块连接。

进一步地，所述CPU模块通过X0作为EtherCAT主站口与IO系统互联，实现现场总线EtherCAT主站功能，配置定时精度测试引脚，用于系统定时精度检测。

进一步地，所述耦合器模块配2个RJ45接口和3个十六进制ID拨码开关，下部的RJ45接口用于连接同一网段上的其它EtherCAT设备，拨码开关支持热连接技术。

进一步地，所述数字量输入模块和数字量输出模块的EtherCAT端子含有8个通道，数字量输出模块的负载电流输出端具有过载和短路保护功能，所述模拟量输入模块和模拟量输出模块的EtherCAT端子的信号状态由发光二极管指示，运行LED指示总线耦合器的数据交换状态，故障LED指示过载和断线状态。

进一步地，所述辅助测试模块由一个CPU模块、一个串口通信模块、一个网口通信模块、一个高精度AI/AO转换模块构成，提供10个串口测试接口、10个网口测试接口用于测试单板模块的串口、网口接口功能，提供高精度的模拟量输出、检测以及AD/DA转换功能用于测试AI/AO模块的模数/数模转换功能，所述辅助测试模块为PLC单板模块的工装测试提供了通用的测试环境。

与现有技术相比，优越效果在于：本实用新型能兼容多种PLC模块，通用性强，对于外部接口或功能上的测试精度高，实现自动测试且测试结果准确，降低了工作量，提高了工作效率。

附图说明

图1为本实用新型所述基于QT的跨平台PLC板级工装测试系统的结构示意图；

图2为本实用新型中的CPU模块测试连接图；

图3为本实用新型中的耦合器模块测试连接图；

图4为本实用新型中的DI模块测试连接图；

图5为本实用新型中的DO模块测试连接图；

图6为本实用新型中的AI模块测试连接图；

图7为本实用新型中的AO模块测试连接图；

图8为本实用新型中的辅助测试模块结构图；

图9为本实用新型中的上位机的工作流程图；

图10为本实用新型中的上位机测试串口的工作流程图；

图11为本实用新型中的上位机测试网口的工作流程图；

图12为本实用新型中的上位机测试AI模块模数转换的工作流程图；

图13为本实用新型中的上位机测试AO模块数模转换的工作流程图。

图中箭头方向信号传输方向。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型具体实施方式作进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，具体说明本实用新型提供一种基于QT的跨平台PLC板级工装测试系统，包 括基于QT的跨平台板级工装测试软件、电源模块、待测PLC单板模块和辅助测试模块，所述基于QT的跨平台板级工装测试软件所安装的PC机，通过串口线连接待测模块，与待测模块下位机测试程序通信，所述电源模块连接待测模块，为板级工装测试提供电源，所述待测模块包括：CPU模块、耦合器模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块，通过串口线、网线、模拟线与辅助测试模块连接，所述CPU模块通过X0作为EtherCAT主站口与IO系统互联，实现现场总线EtherCAT主站功能，配置定时精度测试引脚，用于系统定时精度检测，所述耦合器模块配2个RJ45接口和3个十六进制ID拨码开关，下部的RJ45接口用于连接同一网段上的其它Ether CAT设备，拨码开关支持热连接技术，所述数字量输入模块和数字量输出模块的EtherCAT端子含有8个通道，数字量输出模块的负载电流输出端具有过载和短路保护功能，所述模拟量输入模块和模拟量输出模块的EtherCAT端子的信号状态由发光二极管指示，运行LED指示总线耦合器的数据交换状态，故障LED指示过载和断线状态，所述辅助测试模块由一个CPU模块、一个串口通信模块、一个网口通信模块、一个高精度AI/AO转换模块构成，提供10个串口测试接口、10个网口测试接口用于测试单板模块的串口、网口接口功能，提供高精度的模拟量输出、检测以及AD/DA转换功能用于测试AI/AO模块的模数/数模转换功能，所述辅助测试模块为PLC单板模块的工装测试提供了通用的测试环境。本实施例中提供的基于QT的跨平台PLC板级工装测试系统，是对PLC单板模块功能及接口的统一自动化测试系统，基于QT的跨平台板级工装测试软件；优选的，待测PLC单板模块(CPU模块、耦合器模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块或模拟量输出模块)；辅助测试模块；优选的，电源模块连接待测模块，为板级工装测试提供电源，其特性为输入电压：176-264V/AC，输出电压：24V/5V双路DC输出,输出功率：80W，转换效率：≥80％；所述CPU模块用于与上位机编程软件实现数据传输；实现现场总线EtherCAT主站功能；预留UART口方便调试(兼容RS232端口)；支持RTC功能；自识别当前是主系还是从系并执行相应系别的功能；配置定时精度测试引脚，用于系统定时精度检测；所述耦合器模块用于连接100BASE-TX EtherCAT和EtherCAT端子模块，并将经过EtherCAT 100BASE-TX的报文转换为E-bus信号；耦合器配2个RJ45接口，下部RJ45接口可用于连接同一网段上的其它EtherCAT设备；耦合器无需参数化，并应被视为EtherCAT从站，不用处理数据；带ID拨码开关，支持热连接技术(RJ45)；有3个十六进制ID拨码开关，可将一个ID分配给耦合器站点；可以将改组设备置于EtherCAT网络中的任何位置；所述数字输入模块从处理层采集二进制控制信号，并以电隔离的形式将这些信号传输到上层的自动化单元；数字量输入模块，5VDC；每个EtherCAT端子模块含有8个通道；所述数字输出模块以电隔离的形式将自动化单元传输过来的二进制控制信号传到处理层的执行器上；数字输出量端子模块5VDC,CMOS输出；负载电流输出端具有过载和短路保护功能；每个EtherCAT端子模块含有8个通道；所述模拟输入端子用于给现场测量传感器供电，并将模拟量测量信号在电隔离的状 态下传送到自动化设备；通过现场端子供电，供电电压为24v；EtherCAT端子模块的信号状态由发光二极管指示：运行LED指示总线耦合器的数据交换状态，故障LED指示过载和断线状态；所述模拟输出端子在4到20mA之间生成信号；EtherCAT端子的输出通道都有共同接地电位，且输出级由24V电源供电；EtherCAT端子模块的信号状态由发光二极管指示；支持分布式时钟，输入数据可以被其他与分布式时钟终端连接的数据进行同步监测；所述辅助测试模块与待测模块连接，用于测试待测模块的接口功能以及AI/AO模块的模数/数模转换功能；所述接口测试功能，提供10个串口和10个网口的测试；所述AI/AO转换功能，提供高精度的模拟量输出、检测以及AD/DA转换功能；本辅助测试模块由一个CPU模块、一个串口通信模块、一个网口通信模块、一个高精度AI/AO转换模块构成。板级工装上位机具备登录界面。登录时，填写测试人员姓名、检验方式。检验方式分为功能检验、生产检验、入库检验和其他检验。测试人员可以选择这几种检验方式或者全选。登录成功后进入测试界面。测试主界面中显示测试人员姓名、当前时间等通用信息。检验人员连接待测模块后，在测试界面，选择待测模块型号，下载测试文件，启动测试。测试界面以图形化的方式显示测试结果，清晰直观。测试结果、测试人员以及模块信息可输出保存为测试报告文档。连接方式为串口连接，采用一种通讯协议实现上下通讯，完成用户登录、选择待测模块、下装测试文件、启动测试、选择测试项、发送测试数据和接收测试结果等操作；根据界面选择的模块型号，加载不同模块的板级工装测试程序bin文件和模块配置文件xml，本软件将bin文件下装到待测模块的RAM中，下装过程按照通讯协议要求实现，采用一问一答形式，保证下发数据完整的被目标板接收，本软件根据xml文件显示待测模块的测试项；启动测试后，发送测试命令给设备，设备启动测试程序，并返回结果。

实施例2

如图2至13所示，本实用新型提供了基于QT的跨平台PLC板级工装测试系统的测试方法，所述测试方法包括CPU模块检测步骤：

步骤1、将工装线缆一端连接CPU模块UART_0接口，另一端连在上位机上，测试系统连接后，从上位机上打开板级工装测试软件.exe程序，选择CPU模块测试项，对CPU模块进行检验，所述测试项包括串口测试、网口测试、SDRAM测试、FLASH测试、LED灯测试、拨码开关测试、RTC时钟测试、掉电保护时间估算、COMX[工业现场总线主站模块]测试和MAC_EEPROM测试，所述串口测试包括3项，测试项目为UART_1、USER、OS三个通道测试，所述网口测试包括2项，测试项目为ETH0和ETH1两个通道测试；

步骤2、所述串口三个通道测试的检验方法为：

将一根串口线一端连接在UART_1串口，另一端连在辅助测试模块的串口1上，将一根串口线一端连接在USER串口，另一端连在辅助测试模块的串口1上，将一根串口线一端连接在OS串口，另一端连在辅助测试模块的串口1上，使用辅助测试模块将收到的待测串口的测试 数据原样返回给该串口，下位机接收数据后判断返回数据是否与发送的数据相同；

步骤3、所述网口两个通道测试的检测方法为：

将一根网线一端连接在ETH0，另一端连在辅助测试模块的网口1上，将另一根网线一端连接在ETH1，另一端连在辅助测试模块的网口2上，下位机首先初始化相应测试网口，然后发送目的IP为辅助测试模块网口IP的ARP请求包，并等待辅助测试模块发送的ARP返回包；判断在限定的超时时间内是否接收到正确的ARP返回包；

步骤4、所述SDRAM测试的检测方法为：

操作上位机往CPU模块上给定的SDRAM地址空间的每一个地址写数据，然后再读出来与写入的数据进行比较，判断测试地址空间的数据读写是否都正确，其中，SDRAM测试起始地址预留1M空间给测试程序；

步骤5、所述FLASH测试的检测方法为：

操作上位机对CPU模块上的FLASH全擦除，往FLASH地址空间每一个地址空间写数据，然后再读出来与写入的数据比较，判断测试地址空间的数据读写是否一致，所述FLASH遵循CFI接口规范；

步骤6、所述LED灯测试的检测方法为：

操作上位机控制测试LED灯，LED灯亮灭由相应GPIO[General Purpose Input Output,通用输入/输出]口控制，测试时将相应GPIO口都配置为输出，采用流水亮灭的形式来进行测试,最终点亮所有灯，观察灯是否全亮。

所述板级工装软件：下发测试指令，检验人员观察测试结果。

步骤7、所述拨码测试的检测方法为：

操作上位机读取拨码信息，拨码数据通过GPIO口来采集，相应的GPIO配置为输入，通过拨动硬件拨码来改变采集到的数据，然后将数据发送到上位机，比对采集到的数据与硬件拨码当前的码值是否相同。

所述板级工装软件：下发测试指令，检验人员观察测试结果。

步骤8、所述RTC时钟测试的检测方法为：

操作上位机对RTC时钟进行测试，RTC时钟芯片通过I2C总线来连接，首先需要初始化I2C相关寄存器，正确设置时钟分频值。然后给时钟芯片设置一个时间，设置完成后芯片自动运行,同时开启定时器，定时10秒后,再从时钟芯片中读取时间,查看读取的时间是否比设置时间多10秒，以此判断芯片走时是否正确。

步骤9、所述掉电保护时间估算的检测方法为：

操作上位机测试掉电保护时间估算，关闭电源，掉电保护电路开始供电，此时外部中断会触发中断，立即开启定时器开始定时。设置定时器，合理初始化定时器寄存器，每次触发定时器中断时时间为1ms，在定时器中断处理程序中通过通信口发送掉电保持的时间，直到 下位机完全掉电，不再发送数据为止。

步骤10、所述COMX测试的检测方法为：

操作上位机测试COMX，COMX模块通过DPM[Dual Port Memory,双口RAM]实现模块主站相关通信API，DPM结构由模块自己的操作系统rcX控制，上电后自动维护，测试过程主要是通过读取DPM中固定地址的一些常量值来验证。

步骤11、所述MAC_EEPROM测试的检测方法为：

操作上位机测试MAC_EEPROM，首先初始化MAC控制器芯片,然后在EEPROM固定地址空间写入一个MAC地址值,然后再读出来,如果相同,则MAC_EEPROM测试通过。

如图3所示，所述测试方法包括耦合器模块检验步骤：

步骤1、将测试系统连接好，从上位机上打开板级工装测试软件.exe程序，选择耦合器模块测试项，对耦合器模块进行检验，所述测试项包括串口测试、SDRAM测试、FLASH测试、LED灯测试、拨码开关测试，所述串口测试包括1项，测试项目为UART_1通道测试；

步骤2、所述串口一个通道测试的检验方法为：

将一根串口线一端连接在UART_1串口，另一端连在辅助测试模块的串口1上，使用辅助测试模块将收到的待测串口的测试数据原样返回给该串口，下位机接收数据后判断返回数据是否与发送的数据相同；

步骤3、所述SDRAM测试的检测方法为：

操作上位机往耦合器模块上给定的SDRAM地址空间的每一个地址写数据，然后再读出来与写入的数据进行比较，判断测试地址空间的数据读写是否都正确，其中，SDRAM测试起始地址预留1M空间给测试程序；

步骤4、所述FLASH测试的检测方法为：

操作上位机对耦合器模块上的FLASH全擦除，往FLASH地址空间每一个地址空间写数据，然后再读出来与写入的数据比较，判断测试地址空间的数据读写是否一致，所述FLASH遵循CFI接口规范；

步骤5、所述LED灯测试的检测方法为：

操作上位机控制测试LED灯，LED灯亮灭由相应GPIO口控制，测试时将相应GPIO口都配置为输出，采用流水亮灭的形式来进行测试,最终点亮所有灯，观察灯是否全亮。

所述板级工装软件：下发测试指令，检验人员观察测试结果。

步骤6、所述拨码测试的检测方法为：

操作上位机读取拨码信息，拨码数据通过GPIO口来采集，相应的GPIO配置为输入，通过拨动硬件拨码来改变采集到的数据，然后将数据发送到上位机，比对采集到的数据与硬件拨码当前的码值是否相同。

所述板级工装软件：下发测试指令，检验人员观察测试结果。

如图4和5所示，所述测试方法包括DI/DO模块的检验步骤：

步骤1、将测试系统连接好，从上位机上打开板级工装测试软件.exe程序，选择DI/DO模块测试项，对DI/DO模块进行检验，所述测试项包括串口测试、SDRAM测试、FLASH测试、LED灯测试、DI通道测试、DO通道测试，所述串口测试包括1项，测试项目为UART_1通道测试；

步骤2、所述串口一个通道测试的检验方法为：

将一根串口线一端连接在UART_1串口，另一端连在辅助测试模块的串口1上，使用辅助测试模块将收到的待测串口的测试数据原样返回给该串口，下位机接收数据后判断返回数据是否与发送的数据相同；

步骤3、所述SDRAM测试的检测方法为：

操作上位机往DI/DO模块上给定的SDRAM地址空间的每一个地址写数据，然后再读出来与写入的数据进行比较，判断测试地址空间的数据读写是否都正确，其中，SDRAM测试起始地址预留1M空间给测试程序；

步骤4、所述FLASH测试的检测方法为：

操作上位机对DI/DO模块上的FLASH全擦除，往FLASH地址空间每一个地址空间写数据，然后再读出来与写入的数据比较，判断测试地址空间的数据读写是否一致，所述FLASH遵循CFI接口规范；

步骤5、所述LED灯测试的检测方法为：

操作上位机控制测试LED灯，LED灯亮灭由相应GPIO口控制，测试时将相应GPIO口都配置为输出，采用流水亮灭的形式来进行测试,最终点亮所有灯，观察灯是否全亮。

所述板级工装软件：下发测试指令，检验人员观察测试结果。

步骤6、所述DI通道测试的检测方法为：

操作上位机控制测试DI通道，给每通道(DO1～D08)输入不同的高低电平，GPIO口采集到相应的数据后通过通信口将数据发送到上位机，比对采集到的数据与实际各通道输入的电平高低是否吻合。

板级工装软件：下发测试指令，检验人员观察测试结果。

步骤7、所述DO通道测试的检测方法为：

操作上位机控制测试DO通道，上位机往下位机发送一个输出值，下位机控制相应GPIO口控制各通道(DO1～D08)输出，然后观察DO通道电平指示灯，比对数据与各通道测量值是否吻合。

板级工装软件：下发测试指令，检验人员观察测试结果。

如图6所示，本实用新型中的所述测试方法包括AI模块测试检验方法：

步骤1、将测试系统连接好，从上位机上打开板级工装测试软件.exe程序，选择AI模块 测试项，对AI模块进行检验，所述测试项包括串口测试、SDRAM测试、FLASH测试、LED灯测试、AD模数转换测试，所述串口测试包括1项，测试项目为UART_1通道测试；

步骤2、所述串口一个通道测试的检验方法为：

将一根串口线一端连接在UART_1串口，另一端连在辅助测试模块的串口1上，使用辅助测试模块将收到的待测串口的测试数据原样返回给该串口，下位机接收数据后判断返回数据是否与发送的数据相同；

步骤3、所述SDRAM测试的检测方法为：

操作上位机往AI模块上给定的SDRAM地址空间的每一个地址写数据，然后再读出来与写入的数据进行比较，判断测试地址空间的数据读写是否都正确，其中，SDRAM测试起始地址预留1M空间给测试程序；

步骤4、所述FLASH测试的检测方法为：

操作上位机对AI模块上的FLASH全擦除，往FLASH地址空间每一个地址空间写数据，然后再读出来与写入的数据比较，判断测试地址空间的数据读写是否一致，所述FLASH遵循CFI接口规范；

步骤5、所述LED灯测试的检测方法为：

操作上位机控制测试LED灯，LED灯亮灭由相应GPIO口控制，测试时将相应GPIO口都配置为输出，采用流水亮灭的形式来进行测试,最终点亮所有灯，观察灯是否全亮。

所述板级工装软件：下发测试指令，检验人员观察测试结果。

步骤6、所述AD模数转换测试的检测方法为：

使用辅助测试模块的高精度AI/AO检测模块，对4路通道分别输入4-20mA恒定电流，AD芯片采集到相应数据后进行转换，然后将转换数据通过串口发送给下位机，下位机计算采集误差在±0.3％内则测试通过。误差计算公式为：U×2.5V/(110Ω×216)×100％≤0.3％。

如图7所示，本实用新型中的所述测试方法包括AO模块检验方法：

步骤1、将测试系统连接好，从上位机上打开板级工装测试软件.exe程序，选择AO模块测试项，对AO模块进行检验，所述测试项包括串口测试、SDRAM测试、FLASH测试、LED灯测试、DA数模转换测试，所述串口测试包括1项，测试项目为UART_1通道测试；

步骤2、所述串口一个通道测试的检验方法为：

将一根串口线一端连接在UART_1串口，另一端连在辅助测试模块的串口1上，使用辅助测试模块将收到的待测串口的测试数据原样返回给该串口，下位机接收数据后判断返回数据是否与发送的数据相同；

步骤3、所述SDRAM测试的检测方法为：

操作上位机往AO模块上给定的SDRAM地址空间的每一个地址写数据，然后再读出来与写入的数据进行比较，判断测试地址空间的数据读写是否都正确，其中，SDRAM测试起始地址 预留1M空间给测试程序；

步骤4、所述FLASH测试的检测方法为：

操作上位机对AO模块上的FLASH全擦除，往FLASH地址空间每一个地址空间写数据，然后再读出来与写入的数据比较，判断测试地址空间的数据读写是否一致，所述FLASH遵循CFI接口规范；

步骤5、所述LED灯测试的检测方法为：

操作上位机控制测试LED灯，LED灯亮灭由相应GPIO口控制，测试时将相应GPIO口都配置为输出，采用流水亮灭的形式来进行测试,最终点亮所有灯，观察灯是否全亮。

所述板级工装软件：下发测试指令，检验人员观察测试结果。

步骤6、所述DA数模转换测试的检测方法为：

操作上位机设定4路通道对外输出的电流值(4-20mA),然后转换为相应的数字量数据并发送到下位机,下位机使用这个数据来设置DA芯片,然后使用辅助测试模块的高精度AI/AO检测模块测量每路信号输出的电流值，通过串口返回给下位机，判断是否符合要求，误差在±0.1％内。

本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本实用新型的保护范围。