iLOCK型計算機聯鎖系統的自動化測試設計

卡斯柯信號有限公司 徐 曼 季志均

近幾年iLOCK型計算機聯鎖系統的集成測試以手動測試為主，計算機聯鎖作為鐵路安全高效行車的核心控制系統，對其安全性進行充分測試無疑是給手動測試帶來強大的壓力和考驗。iLOCK型計算機聯鎖系統還具有與外部系統豐富的接口類型，以滿足多種鐵路安全協議通信。其測試的難點有：如何建立一套完善適應性強的繼電接口模擬系統，如何在眾多測試資源中快速更換測試環境，面對豐富的信息交互如何快速準確的分析測試結果，之后又如何提高測試執行效率。本文提出的自動化測試設計將解決以上問題。

1 測試系統架構

集成測試一直是測試領域占用資源最多的階段，測試環境最復雜，結合iLOCK性計算機聯鎖系統測試的難點，設計如圖1測試系統架構。被測對象iLOCK型計算機聯鎖系統（iLOCK-IPS），室外繼電接口模擬系統由PLC控制臺（PLC Control，簡稱PLCC）和PLC執行單元（PLC Execution Unit，簡稱PLCEU）組成，通過網絡和iLOCK-IPS通信的系統如TCC、RBC、鄰站等由外部模擬系統（External Simulation System，簡稱ESS）替代，值班員操作系統（MMI）負責向iLOCK-IPS發送操作命令和站場圖顯示，測試架構中的核心部分是自動化測試系統（Automatic Test Platform，簡稱ATP）負責自動化部署、自動化測試執行以及測試分析。

2 自動化部署

ATP自動化部署整個自動化測試架構的準備和前提，包含對iLOCK-IPS、PLCC、ESS和MMI等系統的部署環節，每個環節的部署在具體實現時可使用多任務觸發配合完成。ATP首先部署iLOCKIPS和PLCC，部署成功再觸發ESS和MMI部署任務。整個部署是經過分析iLOCK型計算聯鎖系統的細節和接口而展開。ATP除了實現自動化部署，還對部署環境進行備份，便于測試環境復現和更換。

2.1 iLOCK-IPS和PLCC部署

目前iLOCK-IPS系統集成測試以手動測試為主，嵌入式軟件和數據配置燒錄使 用手動燒錄的方式，更換軟件或數據配置時首先需要取出芯片，在機器上燒錄后再將芯片放回板卡。而ATP提供在線燒錄方式，在iLOCK-IPS上電時通過網絡更新軟件和數據配置。

iLOCK-IPS繼電接口和硬件驅動采集板卡直接相關，在不同的站中，所需要的板卡數據和位置都是不同的，手動測試每次都依照硬件板卡配置文件，一塊一塊板卡比對或更換，更是有大型站時，需要搭建10個機籠，每個機籠12到13塊板卡，并人工核對板卡位置，當更換站場數據時，僅更換硬件板卡都已消耗不少時間。

iLOCK-IPS繼電接口在后期項目集成測試時會進行點對點測試，因此在自動化測試中繼電接口板卡位置測試可不作為重點，這樣在自動部署中調整硬件板卡配置讓其適應目前板卡位置，節省更換板卡所耗時間。按照這個設計思路，ATP首先是調整硬件板卡配置，并部署PLCC環境，讓其根據新硬件配置控制PLCEU。

圖1 iLOCK型計算機聯鎖自動化測試架構

2.2 ESS部署

ESS系統根據iLOCK-IPS外部接口類型，開發相關模擬系統包含TCC、RBC和鄰站等。按照鐵路標準協議，ESS實現和iLOCK-IPS通信，需要配置相關的安全參數和網絡參數。那么這些配置ATP如何部署呢？iLOCK-IPS軟件是通用的，可根據數據和配置與不同外部系統通信，ATP按照這個思路反推，當取得一套iLOCK-IPS的數據和配置那么就可以確定與那些外部系統通信，ATP通過iLOCK-IPS配置和數據反推，即可得到ESS系統所需配置。ATP則通過這樣反推的思路實現對ESS的自動化部署。

2.3 MMI部署

MMI主要功能是給iLOCK-IPS發送控制命令和顯示，其擁有和iLOCK-IPS匹配的數據和配置，在iLOCK-IPS系統集成測試中，MMI的數據和配置是相對復雜的，需要獨立制作。這樣ATP在部署MMI環境時不用反推，相對簡單，通過任務構造部署MMI數據和配置以及網絡環境，實現一鍵啟動MMI。

3 自動化測試

iLOCK型計算機聯鎖系統測試具有鐵路行業自身特點，它的需求變化不頻繁，項目周期長，經過分析70%的測試用例可以重復使用。在調研多個通用自動化測試工具后，發現通用工具在iLOCK型計算機聯鎖系統測試中自動化執行率偏低，最終針對iLOCK型計算機聯鎖系統特點，在ATP中開發自動化測試功能。ATP不僅支持特定的腳本執行用例，還與MMI、iLOCK-IPS、PLCC、ESS通過網絡進行信息交互以獲取預期結果，ATP還可監測各個系統之間通信狀態，便于指示測試環境狀況。

3.1 自動化腳本

iLOCK型計算機聯鎖系統中邏輯運算、系統功能、性能以及通信，作為集成測試的重點，其中邏輯運算最基本要完成基本的聯鎖表運算，聯鎖表在本文設計中可以直接作為輸入生成腳本，系統功能和通信功能測試如需通過辦理進路，在進路腳本上增加相應的檢查條件即可，其他測試則另編寫腳本。

3.2 自動化執行過程

整個自動化測試過程是通過ATP執行腳本，控制信息交互如下：

（1）ATP執行腳本發送控制消息給MMI，MMI將控制命令發給iLOCK-IPS,當iLOCK-IPS收到命令后，相應的內部變量信息發給ATP，ATP收到第1處測試結果。

（2）iLOCK-IPS通過繼電接口輸出的信息通過PLCEU反饋到PLCC上，PLCC將相應的輸出信息發給ATP，ATP得到第2處測試結果。

（3）iLOCK-IPS收到MMI命令后與ESS發送通信信息變化，ESS將相應信息發給ATP，ATP收到第3處測試結果。

采集信息交互如下：

（1）PLCC將繼電采集信息通過PLCEU發給iLOCK-IPS。

（2）ESS將外部通信消息發給iLOCK-IPS。

（3）iLOCK-IPS將圖形信息等等發給MMI。

這樣ATP分別從PLCC、MMI、ESS獲取消息以及iLOCK-IPS的內部變量，ATP就獲取到所有采集信息。通過以上過程，ATP就監測到iLOCK-IPS內部變量和外部所有接口的信息變化。

4 測試分析

ATP在測試執行中，為了較完整的測試iLOCK-IPS系統的功能，測試預期檢查項多，如果只有人工分析，工作量很大，為此ATP中增加了測試分析功能。

測試分析工作分解為控制和采集信息的解析、iLOCK-IPS內部變量比較。舉例來看下，控制信息交互流程從ATP發送的命令開始，經過MMI發給iLOCK-IPS，使得iLOCK-IPS內部變量發生變化，因此ATP發送的控制信息和iLOCK-IPS內部變量是存在映射關系的，接著iLOCK-IPS輸出消息到PLCC和ESS系統，PLCC和ESS收到控制信息變化同時可能產生采集信息變化，采集信息則反饋回iLOCK-IPS和MMI，最后到達ATP，這樣控制流程中ATP控制信息與iLOCK-IPS內部變量、PLCC、MMI、ESS的控制信息都存在映射關系，同理采集流程也存在映射關系，這兩類映射關系就成了測試分析的依據。ATP測試分析中將控制信息和采集信息解析為iLOCKIPS外部變量，根據映射關系對iLOCK-IPS內部變量和外部變量進行比較，就得到測試結果。

映射關系的整理是測試分析難點，需要積攢大量信號和系統知識，而自動化節約下的人力和時間可以充分地用于測試分析。

結語：本文提出的iLOCK型計算機聯鎖系統自動化測試設計，主要是把測試人員從機械式的手工測試勞動中解放出來，通過自主開發的ATP、ESS工具可以很好的切合iLOCK型計算機聯鎖的自動化測試需求，PLCC和PLCEU很好的解決繼電接口模擬的問題，ATP展現了較強的自動化部署和自動化測試能力，原來手動搭建1套環境至少需要1個測試人員1天時間，現只需要1h，以前測試人員執行上百個用例至少要2周時間，自動化執行只需要1天，大大提高了工作效率，測試人員的精力可以投到測試分析和對系統學習等更有意義的事情中，真正用在提高iLOCK型計算機聯鎖產品質量本身。