工业 HMI 与 PLC 协同测试：触摸屏按钮 → Modbus TCP 写线圈 → DI 读取验证

工业自动化系统中，HMI触摸屏与PLC的协同工作是人机交互的核心。在产线部署前，需验证三大关键问题：触摸屏操作是否能正确触发PLC逻辑，PLC执行结果是否能正确反馈到HMI显示，以及异常情况下（如Modbus TCP通信中断）的界面提示与安全停机是否正确。传统人工验证方式覆盖率低、难以复现通信异常，本方案基于天工-UTP平台实现三层自动化验证，确保HMI-PLC系统的可靠性与一致性。

采用三层自动化验证架构，基于天工-UTP与AutoTest平台实现：

• 协议层：通过Modbus TCP直接读写PLC线圈（0x0000-0x0010）和保持寄存器（4x），验证底层通信的实时性与数据一致性；支持同时验证PROFINET IO周期数据交换。
• 功能层：通过触摸屏自动化操作（或模拟GPIO触摸信号）触发启动/停止/急停按钮，验证完整业务流程的闭环响应。
• 显示层：通过屏幕捕获+OCR识别HMI界面文字/颜色变化，验证PLC状态反馈在HMI上的显示准确性，支持中英双语界面。

本方案符合IEC 61131-3（PLC编程标准）与Modbus/TCP协议规范，可直接适配西门子S7-1200、三菱FX5U等主流PLC。

1. 建立通信连接：通过Modbus TCP连接PLC（西门子S7-1200/三菱FX5U），配置线圈（0x01功能码读线圈状态、0x05写单个线圈）和保持寄存器（0x03读保持寄存器、0x06写单个寄存器）映射表，确认连接建立时间≤500ms。
2. HMI自动化操作配置：配置触摸屏的自动化操作序列，模拟点击启动/停止/急停按钮，输入设定参数（如目标速度、运行时间），记录操作到PLC响应的延迟。
3. PLC执行验证：发送启动指令后，通过Modbus读取PLC数字量输入（DI）确认电机接触器吸合状态，读取模拟量输入（AI）确认电流从0A上升至额定值；同时验证HMI画面是否跳转至"运行中"状态。
4. OCR显示验证：通过屏幕捕获+OCR识别HMI上的运行状态文字（如"运行中"、"故障"、"急停"），与预期字符串比对，验证状态反馈的准确性；同步检测LED指示灯颜色变化。
5. 异常工况测试：模拟Modbus TCP通信中断（拔网线5秒后恢复），验证HMI在3秒内显示超时提示，PLC在200ms内执行安全停机逻辑（输出线圈复位、电机接触器断开）。
6. 回归测试：保存测试序列，支持PLC固件升级后一键重测，确保HMI-PLC兼容性不变。