JB
中华人民共和国机械行业标准
JB/T13776—2020
工业机械电气设备及系统数控系统软件可靠性测试规范
Electrical equipment and system of industrial machinesSpecification for
numerical control system software reliability testing
2020-08-31发布
2021-04-01实施 目 次
前言引言. 1范围. 2规范性引用文件 3术语和定义及缩略语.
I
V
3.1术语和定义 3.2缩略语. 4测试对象... 4.1数控系统软件 4.2 数据类型和数据结构. 5基本要求， 5.1 概述. 5.2 功能性 5.3 鲁棒性 5.4 易用性. 5.5 效率. 5.6 可维护性 6测试内容及测试方法 6.1 概述. 6.2 功能性测试. 6.3 鲁棒性测试... 6.4 易用性测试 6.5效率测试. 6.6可维护性测试附录A（资料性附录）数控系统软件可靠性测试案例 A.1直线插补G01指令直线加减速算法准确性测试案例 A..2操作系统层效率测试案例 A.3定位GO指令插补算法准确性测试案例 A.4任务控制模块程序译码功能测试案例. A.5HMI模块图形显示功能测试案例 A.6运动学模块功能性测试案例 A.7PLC模块鲁棒性测试案例参考文献
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图1 数控系统软件框架示意图 表3数据监测与诊断功能的测试方法表4准备功能的测试方法表5补偿功能的测试方法. 表6 反馈（闭环》控制功能的测试方法表7人机交互功能的测试方法表8 PLC模块的测试方法. 表9 速度控制功能的测试方法。 表10 译码功能的测试方法. 表11 管理程序的测试方法. 表12 诊断程序的测试方法. 表13 安全保密性的测试方法. 表14 容错性的测试方法表15 运行稳定性的测试方法. 表16 人机交互功能的测试方法. 表17 PLC编辑功能的测试方法.. 表18 人机交互功能的测试方法。 表19 PLC执行功能的测试方法. 表20 译码功能的测试方法. 表21 资源利用性的测试方法. 表22 易改变性的测试方法表A.1 直线插补G01指令直线加减速算法准确性测试案例表A.2 操作系统层效率测试案例。 表A.3 定位GO指令插补算法准确性测试案例表A.4 任务模块程序译码功能测试案例. 表A.5HMI模块图形显示功能测试案例. 表A.6运动学模块功能性测试案例表A.7PLC模块鲁棒性测试案例.
10 10 ..13 14 ..14 .16 ..16 .18 ..18 .18 19 19 .19 20 ...21
21 21 22 .22 22 23
..24 24 ..24 ....25 .26 .26 前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国工业机械电气系统标准化技术委员会（SAC/TC231）归口。 本标准起草单位：工业和信息化部计算机与微电子发展研究中心（中国软件评测中心）、国家机床
质量监督检验中心、沈阳高精数控智能技术股份有限公司、山东建筑大学、广州数控设备有限公司，武汉华中数控股份有限公司、北京凯恩帝数控技术有限责任公司，浙江省机电设计研究院有限公司、上海开通数控有限公司、大连光洋科技集团有限公司、北京计算机技术及应用研究所等。
本标准主要起草人：陈绿萍、黄祖广、于东、韩方旭、姬帅、张文博、王勇、邹捷、蒋、薛瑞娟、 巩潇杜瑞芳、杨洪丽、陈建明、武南、韩文业、孙文貌。
本标准为首次发布。 引 言
可靠性测试采用黑盒测试的方法，该测试用于保障被测对象软件的质量，从使用者的角度考察软件的外部质量和使用质量，主要测试内容包括功能性、鲁棒性、易用性、效率、可维护性五个质量特性，保障被测对象的质量。 工业机械电气设备及系统 数控系统软件可靠性测试规范
1范围
本标准规定了数控系统软件可靠性测试的一般要求及方法。 本标准适用于金属加工机械、木工机械、锻压机械用数控系统软件可靠性测试与评价，其他工业机
械用数控系统软件也可参照执行。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T11457一2006信息技术软件工程术语 GB/T18759.5一2016机械电气设备开放式数控系统第5部分：软件平台 GB/T25000.10一2016系统与软件工程系统与软件质量要求和评价（SQuaRE）第10部分：系
统与软件质量模型
GB/T262202010 工业自动化系统与集成机床数值控制数控系统通用技术条件
3术语和定义及缩略语
3.1术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1
数控系统 t numerical control system 使用数值数据的控制系统，在运行过程中不断地引入数值数据，而实现机床加工过程的自动控制。 ［GB/T26220—2010，定义3.1］
3.1.2
数控系统软件numericalcontrolsystemsoftware 包括数控系统的实时操作系统、中间件应用软件及应用编程接口。 [GB/T18759.5—2016，定义3.1.16~3.1.19]
3.1.3
可靠性reliability 产品在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的能力。这里的产品可以泛指任何系统、设备
和元器件。
［GB/T25000.10—2016，定义4.3.2.5]］ 3.1.4
软件可靠性softwarereliability 在一定的时间间隔、给定的软件运行环境下，程序按照设计要求执行一定功能的能力。 3.1.5
产品规格说明productspecification a）规定系统或部件必须实现的产品的设计文档。 注：对于软件，此文档为描述软件构造时的版本。 b）描述为潜在的客户和用户考虑的计划的或已存在的产品特征的文档。 ［GB/T11457—2006定义2.1219]］
3.2缩略语
下列缩略语适用于本文件。 API：应用程序编程接口（ApplicationProgrammingInterface） FIFO：先入先出（FirstInputFirstOutput） GUI：图形用户界面（GraphicalUserInterface） HMI：人机操作界面（HumanMachineInterface） OpenGL：开放图形库（OpenGraphicsLibrary） PID：比例-积分-微分（Proportional-Integral-Differential） PLC：可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController）
4测试对象
4.1 数控系统软件 4.1.1概述
数控系统软件包括三层结构，分别为操作系统层、中间件层与应用层，如图1所示。 注：改写GB/T18795.5—2016，定义4.2
m 任务控制模块
应用层
运动控制模块
PLC
中间件层 通信模换图形库模块运动学模块 实时API模块
操作系统层
图1 数控系统软件框架示意图
4.1.2操作系统层
操作系统层位于数控系统软件底层，通过为上层提供系统调用接口，实现对操作系统资源及硬件平台资源的管理及访问，满足数控系统软件的互操作及开放性要求。操作系统层通常由通用内核和实时内核组成，应提供以下通用内核编程接口及实时内核编程接口：
非实时任务（进程）调度：非实时任务（进程）间通信：非实时任务（进程）内存管理： 实时任务（进程）内存管理；一高精度实时时钟：实时操作系统中断管理：设备管理；一文件管理；
-
—网络管理；
一其他接口。 操作系统层应满足数控系统软件应用层和中间件层对系统实时时钟、存储器、网络接口、总线接口
一
等平台资源的调用及管理。 4.1.3中间件层 4.1.3.1概述
中间件层处于应用软件之下、操作系统之上，是承上启下的应用支撑平台，为应用软件共享资源提供支撑，提供其运行与开发的环境。中间件层提供的应用编程接口定义了一个相对稳定的高层应用环境，不管底层的计算机硬件和操作系统软件怎样更新换代，只要将中间件升级更新，并保持中间件对外的接口定义不变，即可实现应用软件在不同系统平台间的移植。 4.1.3.2通信模块
通信模块为上层应用软件提供通信服务。通信模块应提供数控系统间网络互联以及数控系统软件内部非实时空间内各进程间通信。网络互联通信应支持面向局域、广域等网络协议的通信服务；非实时空间内各进程间通信应支持包括信号、管道、共享内存、消息队列等通信方式。 4.1.3.3图形库模块
图形库模块通过提供图形库编程接口为人机界面的开发提供服务，常用的图形库模块有MiniGUI Qt和OpenGL等，数控系统软件开发人员在开发人机界面时，通过调用这些图形库接口来实现满足自已设计的图形效果。 4.1.3.4运动学模块
运动学模块通过运动学调用接口实现对运动控制组件提供服务。运动学模块的数学库中定义了三种坐标系统：直角坐标系、球面坐标系和柱面坐标系，运动学模块能够实现不同运动坐标系之间的坐标转换。 4.1.3.5实时API模块
实时API模块为上层应用软件提供实时时钟、实时线程扩展、实时通信、中断调度等服务。其中通过实时时钟，实时线程扩展，中断调度等调用实现数控系统的实时线程调度与管理；通过实时通信调用实现非实时空间内进程与实时线程间通信以及实时空间内各线程间的通信，其通信方式包括共享内存、 信号量、FIFO队列、消息盒、互斥器等。此外，采用实时API模块，应用软件平台可以兼容多种实时操作系统，使用户不必关心实时操作系统的具体类型。 4.1.4应用层 4.1.4.1概述