數控系統軟件的測試與故障診斷

1、數控系統軟件的測試與故障診斷1數控系統中軟件的特點數控系統中的軟件大多數都是嵌入式軟件，與硬件有著緊密關系并且運行在特定的硬件環(huán)境中。其最大的特點就是與硬件環(huán)境有著密不可分的關系，整個數控系統的性能、智能化水平的高低以及可靠性的優(yōu)劣等都是由硬件環(huán)境和軟件共同決定的。但當前技術條件下，軟件的可靠性比硬件的可靠性要低一個數量級。據資料統計，嵌入式系統的運行失效中有75%是由其中的軟件失效所引起的。事實上軟件失效所導致的系統故障已經成為數控設備故障診斷中一個不容忽視的問題了。2故障部位分析根據該數控系統的結構和使用情況，將數控系統軟件部分劃分為11個功能模塊，確定38種故障模式，根據建立的數控系統軟

2、件可靠性數據庫，首先對其進行故障部位分析。可以看出：(1)該系列數控系統軟件的部件及子系統中，位置控制模塊的故障頻率占第一位，位置控制模塊的故障主要是參數錯誤和數據丟失。其故障主要是用戶編程錯誤和操作不當引起的，這就要求數控系統用戶提高編程人員或操作人員的素質和編程水平，避免此類錯誤的頻繁發(fā)生。(2)實時管理模塊的故障占第二位，其中絕大部分故障是系統故障，例如程序亂，數據丟失，死機等。這類故障的處理方法是重新送程序，更換軟件等。而實時管理軟件故障的主要原因是管理軟件有缺陷，因此針對這類故障，建議在新開發(fā)階段多測試實時管理軟件，修改存在缺陷的地方：加強軟件開發(fā)的可靠性研究和管理。3數控系統中軟件

3、故障的測試與診斷方法與硬件相比軟件失效主要有以下兩個特點：(1)軟件失效不會隨時間而發(fā)生變化。硬件的有很大一部分是由于設備的磨損和材料的老化所致，而在軟件中則不存在這樣的問題。一旦軟件運行正確，它是不會隨著時間的推移而退化的。(2)軟件的失效多數是由程序代碼中的固有錯誤所導致，而對于嵌入式軟件來說，軟硬件之間的接口錯誤也是導致失效的一個重要因素，因為失效機理的不同，軟件的診斷方法與硬件通常所使用的故障診斷方法也不盡相同。從保證設備可靠性的角度來看，硬件設備在出廠之前要做一系列的可靠性試驗，目的就是要階段，工作的重點就是對設備的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，對出現的故障進行診斷和維修。把設計和加工過程中產生

4、的問題提前暴露出來，而到了用戶使用在軟件測試的理論中，系統測試屬于一種動態(tài)黑盒測試，即測試人員不必深入軟件代碼的細節(jié)，只需通過控制軟件的輸入條件驅動被測軟件的真正運行。簡單的說，動態(tài)黑盒測試就是要盡量模擬出被測系統的真實使用情況，并通過對被測系統的實際操作來達到發(fā)現故障的目的。根據系統測試原理，實驗室自主設計開發(fā)出一種具有一定通用性的嵌入式軟件系統測試環(huán)境，并在此基礎上總結出一套有效的系統測試方法。下面結合個具體測試實例對系統測試環(huán)境以及測試方法進行介紹。4數控系統中的軟件系統測試4.1系統測試環(huán)境對一個數控設備中的嵌入式軟件進行系統測試的第一步就是要搭建系統測試的環(huán)境。系統測試環(huán)境的作用就是

5、能夠讓軟件在真實的硬件環(huán)境下運行，而且還能夠讓測試人員把測試用例施加到被測軟件中，并且可以收集到測試的結果數據。系統測試環(huán)境是一個由硬件和軟件共同組成的測試平臺。這套系統測試環(huán)境具有以下幾個主要特點:(1)有一定的通用性。這套環(huán)境不僅可以對發(fā)動機數控軟件進行測試，而且可以對相似的一類嵌入式軟件進行測試，(2)操作簡便。測試環(huán)境只需要測試者把測試用例編寫成測試腳本的形式，即可在測試環(huán)境中實現自動化的測試，無須對被測系統進行直接的操作。(3)測試效率較高。由于有了系統檢測軟件和系統檢測箱的支持，這種自動化測試的執(zhí)行效率比手工測試有較大的提高。(4)支持重復性的測試。由于測試用例是以測試腳本的形式存

6、在，所以同一個測試可以毫無差別地無限次執(zhí)行。重復性測試在故障修改之后的回歸測試中有很大的應用，4.2系統測試過程(1)設計測試用例。系統測試用例由兩部分組成：測試輸入列和測試的預期結果。測試輸入序列描述了一次測試中對被設備的具體操作流程，包括如何啟動設備、何時進行加速操、何時進行停車操作以及何時關閉設備等。測試預期結果描了被測試的設備在上述的操作下應該產生什么樣的動作或處什么樣的狀態(tài)。測試用例的質量是能否發(fā)現設備軟件故障的關鍵所在，正常功能測試就是據被測試的發(fā)動機的正常使用情況，模擬出一些具有代表性操作。邊界情況的測試是指對輸入被測系統的模擬量的邊界進行測試。經驗表明當輸入量在邊界上或是邊界的臨近點取時是最容易產生錯誤的，例如發(fā)動機在正常轉速范圍的邊界附近運行時往往容易發(fā)生故障。(3)分析測試結果并得出測試結論。一次測試結束之后，測試環(huán)境會自動地收集被測試系統的各項運行數據。把這些數據與測試用例中預期結果進行比較，由此判斷被測試設備運行是否正常，是否發(fā)生了故障。從正常功能、邊界情況和非正常操作三個方面考慮生成了100個測試用例，并在搭建的測試環(huán)境中得到成功的運行，最后通過對測試結果數據的分析，發(fā)現了幾個關鍵性