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MQTT-basierter Testadapter für Industrieprotokolle

MQTT-basierter Testadapter für Industrieprotokolle
© Andrey Suslov / Shutterstock.com

Ein Ansatz zum Testen von Steuerungssystemen nutzt eine API-Testtechnologie, welche MQTT-basierte Nachrichten direkt an Komponenten sendet, die Industrieprotokolle wie ModBus, OPC UA unterstützen. Das entstehende Framework kommuniziert direkt mit IIoT- und Backend-IT-Systemen.

Testen in der Industrieautomatisierung ist oft eine manuelle Aufgabe. Zunehmende Komplexität und veränderte Betriebsbedingungen verlangen allerdings neue Testansätze. Hier könnte die Methodik und Technologie aus dem regulären Software-Engineering mit seinen automatisierten Tests hilfreich sein, um robustere und ausgereiftere Testprozesse zu schaffen. Diesen Ansatz verfolgen das Institut für Automation und Kommunikation Ifak und das Software-Unternehmen Parasoft in einem gemeinsamen Projekt: Sie kombinieren ihre existierenden Tools, um das Testen im Kontext industrierelevanter Anwendungsfälle auf Basis der Kommunikation per Modbus und OPC UA zu ermöglichen.

Das Testkonzept

Darstellung des Konzepts
Bild 1. Darstellung des Konzepts mit einem modellbasierten Testgenerator, SOAtest zur Testausführung sowie einem Testadapter für die Kommunikation mit dem zu prüfenden System.
© Parasoft

Der Grundgedanke ist, abstrakte Testfälle aus dem vom ifak entwickelten, modellbasierten Test-Tool MBTCreator in SOAtest zu importieren, ein von Parasoft entwickeltes Tool für die Durchführung und das Management von Tests. Darüber hinaus werden die MQTT-Fähigkeiten von SOAtest genutzt, um mithilfe eines modularen Testadapters per Modbus und OPC UA zu kommunizieren (Bild 1).

Bild 2. Ablauf des modellbasierten Testens am ifak.
Bild 2. Ablauf des modellbasierten Testens am ifak.
© Parasoft

Modellbasiertes Testen

Das ifak hat sich in verschiedenen Forschungsprojekten gezielt auf die Entwicklung und Evaluierung einer Prototyp-Toolchain für das modellbasierte Testen konzentriert (Bild 2). Die Toolchain nutzt Methoden der Modellsynthese, der modellbasierten Testgenerierung und der Testpriorisierung zur Implementierung eines automatisierten Testprozesses. Dieser erlaubt das systematische Generieren einer Test-Suite aus geeigneten Testfällen, um alle Systemanforderungen zu validieren. Das Konzept beruht auf formalisierten Verhaltens-Anforderungen, die auf der Basis von UML-Ablaufdiagrammen mithilfe einer eigens entwickelten Anforderungs-Notation modelliert werden und als Grundlage für die Modellsynthese fungieren. Als Ergebnis geht aus der Modellsynthese ein grafikbasiertes Spezifikationsmodell hervor, das alle relevanten Verhaltens-Anforderungen enthält und die Basis der modellbasierten Testgenerierung bildet. Das Spezifikationsmodell wird mithilfe eines erweiterten Petri-Netzes zugeordnet und die bekannten Methoden der Petri-Netz-Theorie werden zur automatischen Generierung von Testfällen unter Verwendung geeigneter grafbasierter Testziele (alle Pfade, Knoten und Kanten) angewandt. Je nach der Komplexität des Spezifikationsmodells und der gewählten Testziele geht aus der Testgenerierung eine Test-Suite hervor, die eine große Zahl von Testfällen umfasst und sich durch eine dementsprechend hohe Testabdeckung bezüglich der relevanten Verhaltens-Anforderungen auszeichnet.


  1. MQTT-basierter Testadapter für Industrieprotokolle
  2. Das Testkonzept – Testadapter, SOAtest und Workflow
  3. Die Kommunikationsprotokolle und ihre Anwendung
  4. Der Testadapter in der Anwendung

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