基于组态软件的PLC控制系统半实物仿真平台ETest
设备组成
Etest_CPS系统主要包含硬件组件和软件组件。其中硬件组件包括如PCI机箱控制器等关键设备；而软件组件则集成了多种功能模块以满足系统需求。具体而言，在测试设计方面提供相应的功能模块；在数据处理方面集成多种数据生成与诊断工具；在用户体验方面支持多种协议配置管理功能；同时具备完整的测试报告生成服务以供参考使用。
各模块主要功能
（1）硬件部分
Etest硬件部分遵循标准机柜形式；主机配备PCI工业控制计算机；各类接口板块通过PCI总线连接相应的接口板卡。主要硬件部分的指标如下：
① 机箱
标准19" 4U高桌面机箱
兼容PCIExpress显卡，并可最多安装10块显卡
配备经过优化设计的一字型风道系统
底部安装了四只尺寸为80毫米见方、高度为25毫米的12伏风扇
②控制器
芯片组：该处理器搭配Intel GM45处理器与ICH9M控制器
内存：8GB DDR3内存频率为1066MHz，并支持扩展容量
硬盘：500GB容量硬盘支持拆卸更换
③ARINC429模块
在通道配置方面,本系统不仅提供固定波特率选择(如100K, 50K, 48K和12.5KBPS),还允许用户根据需求自行设定波特率参数;针对数据传输的组织方式,系统同时兼容FIFO与调度表两种不同的发送模式;在数据接收层面,则可依据需求选择SDI或标签化两种过滤模式;采用时间戳技术确保数据完整性;系统还具备中断与外触发等多种功能模块
④1553B模块
严格遵循MIL-STD-1553B协议要求
⑤ RS232/422/485串口模块
该通讯协议支持异步配置RS232、RS422及RS485接口，并可通过软件进行参数设置；该协议下各通道支持RS232、RS421及RS485总线通信，并每通道最多支持8路数据传输；最大波特率可达8Mbps，并可根据具体需求进行调整；数据编码方式（含停止位与奇偶校验字段）可通过软件选择与配置；系统支持两种独立的数据接收模式：协议解析型数据接收与无阻塞型透明接收；在协议接收模式下可指定接收到的数据包前缀信息；在透明接收模式下可跳过部分非关键数据字段；系统可通过配置实现接信端FIFO空闲状态及满载状态的中断报警；发送队列采用大容量内存池设计，在单个通道支持高达每秒1600万字节的数据吞吐量；系统支持中断源检测与外部信号触发的工作控制策略
⑥ CAN模块
该设备可遵循遵循 CAN 2.0A 协议及 CAN 2.0B 协议，并可处理标准帧数据及扩展帧类型；
通道数量：4个
该系统具备双向通信能力，并支持发送端（CAN）与接收端（CAN）的操作；
提供精确的时间基准服务（时标），其精度可达1微秒；
具备 DC 2500V 的电气隔离防护功能；
该系统可处理数据帧格式与远程帧类型；
其 CAN 控制器的波特率范围可在5千比特/秒至1兆比特/秒之间进行选择并进行配置设置。
⑦ AD模块
64端单向输入/32差分输入；单通道采样速率最大可达1 MSPS；可选输入范围包括±10V至±100V；ADC分辨率设置为16位；量程档可通过软件配置调节；每个通道支持32 KByte的前向输出队列（FIFO）；外部触发功能支持
⑧ DA模块
64个通道的输出
DAC分辨率设置为16位
该设备的输出电压范围为±10伏特
该模块提供高达0.2%的满量程精度
阻抗值设定为10欧姆
每个通道的最大驱动电流限制在10毫安
⑨ 光隔离离散量I/O模块
该系统具备64通道的光隔离离散量输入输出功能；每个光隔离通道均具备独立的光电隔离特性；其开关端子可选配28V电源及GND端子，并提供OPEN状态指示；系统可接受从-60伏至+60伏的宽范围输入电压；最大可承受±60伏的开关电压；配备主动式的自愈断路保护功能
（2）测试设计软件模块
该软件模块用于对被测系统及其外部接口进行建模，并支持协议编辑与分析功能；它还负责创建并管理测试用例以及构建硬件规划方案；此外还包括创建及维护测试监控系统等主要功能。
主要功能如下：
- 测试方案管理：提供新建方案、打开方案以及保存方案的操作。
- 测试项目管理：支持新建、重命名、删除以及查看属性等操作。
- 界面描述：采用图形化界面对被测系统及外围设备进行全面描述；支持设置接口数量及类型（包括RS422、1553B等）并可配置相关参数。
- 协议构建：允许定义协议字段类型（如整形字段）、设置报文头尾信息及校验机制；支持分支与循环结构等复杂配置。
- 监控管理：提供实时数据监控功能；支持设定报警条件并对数据变化进行直观显示。
- 工具栏管理：集成了所有监控仪表；支持拖拽配置仪表位置并调节大小；通过属性设置选择合适的协议字段来源。
- 数据源配置：允许选择单个协议字段或多个字段组成的公式作为数据来源。
- 协议绑定与扩展：提供绑定现有协议的功能；支持自定义公式构建复杂的数据解析逻辑。
- 时序控制与环境设置：具备定时执行操作的功能；提供全面的仿真环境配置选项（如服务器IP地址等）。
- 输入输出监控与脚本执行：支持配置标准输入输出监控类别；提供灵活选择运行脚本并终止执行的选择；便于查看运行结果及相关错误信息。
（3）测试执行服务软件模块
测试执行软件模块为自动化测试执行软件的主要部分，与客户端软件相配合，驱动测试数据，进行自动化测试执行。主要实现以下功能：
提供进程调度服务后台运行程序，在进程调度代理的帮助下，根据测试设计软件的设计，在PCI控制器上启动测试执行、客户端、服务器等进程，并通过进程调度服务协调各个软件的运行逻辑。
提供仿真模型服务器后台运行程序，通过仿真模型服务器解析测试设计所建立的仿真模型，实现测试执行时数据收发的仿真解析服务。
提供数据中心服务器后台运行程序，在测试用例执行过程中，在数据中心服务器中集中统一处理通道中的收发收据，确保数据监控的分布式实现。
提供用例服务器后台运行程序，解析处理测试设计中所编写测试用例的执行过程。
提供标准输入输出监控窗口程序，可以显示仿真模型服务器、数据中心服务器、客户进程以及用例服务器运行过程中的调试信息。
解析测试脚本中的变量定义、条件语句、循环语句、输出语句、数学运算、函数定义等语句，进行相应的操作。
解析测试脚本扩展接口，实现向待测系统进行数据发送/接受和数据解析。
解析测试脚本，按照时序控制要求进行操作。
向客户端软件发送的测试数据注入包；接收客户端软件所发送的测试数据输出包。
按照用户要求即时停止测试用例的执行。
记录并显示测试用例的执行结果。
（4）测试执行客户进程及数据监控模块
测试执行客户进程和数据监控模块在PCI控制器上运行。主要功能包括以下几点：
采用设备驱动方案实现1553B、CAN、RS422、RS232、AD/DA/DI/DO等接口板卡的驱动能力，并支持相应的接口板卡进行驱动。
测试执行客户软件同测试执行软件均运行在PCI控制器中，并采用内存交换机制完成二者之间的数据传输。
所有被测件间通信均基于配置好的通信参数设置完成。
系统提供方便的硬件扩展方式，在安装新硬件时可快速完成相关功能集成。
系统能够接收来自测试执行软件发送的测试数据注入包，并利用通信处理模块将其转换为兼容格式后发送至被测件完成处理。
系统能够接收来自被测件发送的测试输出包并将其转发给相应的测试执行软件进行处理与分析。
用户可通过登录测试服务软件后查看设计所配置的所有测试监控界面，并根据需求选择一个或多个面板进行实时监控操作。
系统具备智能监控能力，在运行指定的功能时可实时显示对应的目标采集参数，并提供数字仪器盘、枚举项列表以及曲线图等多种数据显示方式供用户选择查看。
用户可根据实际需求设置过滤条件并在界面上直观地筛选出符合特定要求的数据内容；同时可通过设置报警阈值来实现当检测到某些关键特性时能以明显的方式突出显示满足条件的相关信息以便及时排查问题。
系统支持对历史报文或特定协议字段的历史数据进行查询检索；并具备对采集到的数据序列进行统计分析的能力以及生成完整曲线图的能力以便于后续数据分析与结果验证工作
（5）设备资源管理软件模块
该软件模块基于系统支持提供测试设备及通道的管理功能，并提供系统设备扩展接口。其主要实现包括：
· 增删系统设备；
· 更新系统设备数量；
· 增删设备包含的通道；
· 更新设备包含通道的数量与类型；
· 将设备信息保存至设备资源文件中并在测试设计软件中调用。
（6）辅助工具
工具软件包含有嵌入式系统测试所需的部分常用软件工具，并分为以下功能模块：
曲线数据生成工具；
支持曲线数据编辑、坐标定位以及相应的数据读取与存储功能。
应用协议接口调试助手；
具备应用协议解析功能的串口(RS232/422/485)调试助手，在串口接口配置与通信操作的同时，能够自动解析接收的数据为上层应用量，并自动生成按照应用需求形成的数据包发送出去。
测试数据分析记录工具；
在测试执行过程中实时记录相关数据信息，并提供完整的数据分析功能，在测试执行结束后可查看分析结果并进行详细研究处理（包括协议选择与配置选项设置）。
应用协议编辑器；
提供以表格形式呈现的应用协议字段配置界面，在此界面中用户能够设置协议字段组成、字段类型以及字段默认值等内容参数。
协议模板管理平台；
支持将编写好的应用协议以模板形式保存至库中，在此基础上实现了协议复用功能的同时还提供了完善的模板管理服务（如模板导入导出及在线编辑等功能）。
CRC校验插件设计器与生成器；
具备设计自定义CRC校验算法的能力，并能对算法运行结果进行正确性验证及最终输出到协议描述语言中的CRC字段算法插件内容。
测试报告自动化处理系统；