BHKW System Tests · Robot Framework

Kontext & Motivation

In der Energietechnik müssen Anlagenregler vor jeder Freigabe sorgfältig geprüft werden. Anlauf- und Abschaltvorgänge, Fehlerbehandlung und Leistungssteuerung müssen einwandfrei arbeiten.

Ziel dieses Projekts war es, manuelle Tests schrittweise durch stabile, automatisierte Systemtests auf Basis des Robot Frameworks zu ersetzen und mit Modbus TCP als Kommunikationsschnittstelle, einer SiL-Umgebung als Ersatz für echte HiL-Hardware und vollständiger CI-Integration.

Domäne

Energietechnik, BHKW, dezentrale Energieversorgung

Protokoll

Modbus TCP

Framework

Robot Framework

Umgebung

SiL (Software-in-the-Loop): Python-Simulator als HiL-Ersatz

1- Architektur

Die Testumgebung besteht aus drei Schichten: Robot Framework Tests, Python BHKWLibrary und BHKW Simulator:

BHKW Zustandsmaschine

IDLE

→ START →

STARTING

→

RUNNING

→ STOP →

STOPPING

→

IDLE

RUNNING

→ Fault →

FAULT

→ RESET →

IDLE

Modbus Register Map

Register	Typ	Adresse	Beschreibung
Command	Holding	0x0001	0=IDLE 1=START 2=STOP 3=RESET
Power Setpoint	Holding	0x0002	kW × 10
State	Input	0x0001	0=IDLE 1=STARTING 2=RUNNING 3=STOPPING 4=FAULT
Power Output	Input	0x0002	kW × 10
Temperature	Input	0x0003	Celsius × 10
Fault Code	Input	0x0004	0=None 1=Overtemp 2=LowOil 3=GridFault

2- Robot Framework Tests

Start/Stop Tests

*** Test Cases ***
TC01 BHKW starts from IDLE state
    [Tags]    start    smoke
    ${state}=    Read State
    Should Be Equal    ${state}    IDLE
    Send Command    START
    Wait For State    RUNNING    timeout=30
    Check Power Output    min_kw=40    max_kw=60
    Check Temperature    min_temp=75    max_temp=90
    Check No Fault

Fault Handling Tests

*** Test Cases ***
TC04 Fault detected during RUNNING state
    [Tags]    fault    regression
    Send Command    START
    Wait For State    RUNNING    timeout=30
    Inject Fault    fault_code=1
    Wait For State    FAULT    timeout=10
    ${fault}=    Read Fault Code
    Should Not Be Equal As Integers    ${fault}    0

TC06 START command ignored in FAULT state
    [Tags]    fault    negative
    Inject Fault    fault_code=2
    Wait For State    FAULT    timeout=10
    Send Command    START
    Sleep    3
    ${state}=    Read State
    Should Be Equal    ${state}    FAULT

3- Testergebnisse

Robot Framework Report

Alle Tests

BHKW Simulator : Start/Stop Sequenz

Fault Handling : Simulator

✅ All tests 17/17 Testfälle : Modbus TCP + REST API.

17

Tests gesamt

17

Tests bestanden

4

Test Suites

4- Test Suites

Suite	Tests	Tags	Beschreibung	Status
test_start_stop	TC01–TC03	smoke, regression	Start/Stopp Sequenzen und vollständiger Zyklus	✅ 3/3
test_fault_handling	TC04–TC06	fault, regression	Störungsinjektion, Recovery und negative Tests	✅ 3/3
test_power_regulation	TC07–TC10	power, temperature	Leistungsbereich, Temperaturüberwachung, Stopp	✅ 4/4
test_rest_api	TC11–TC17	rest, smoke, regression, negative	REST API - Health, Status, Start, Stop, Power, 409	✅ 7/7

Tags-basierte Ausführung

# Nur Smoke Tests (schneller Sanity Check)
python -m robot --include smoke --pythonpath tests/keywords tests/

# Alle Regression Tests
python -m robot --include regression --pythonpath tests/keywords tests/

# Alle Tests
python -m robot --pythonpath tests/keywords --outputdir results tests/

5- Zusammenfassung

Komponente	Technologie	Status
Test Framework	Robot Framework 7.x	✅
Kommunikationsprotokoll	Modbus TCP (pymodbus)	✅
BHKW Simulator	Python — SiL Umgebung	✅
Python Library	BHKWLibrary.py	✅
Zustandsmaschine	IDLE/STARTING/RUNNING/STOPPING/FAULT	✅
Fault Injection	Modbus Register direkt	✅
CI/CD	GitHub Actions	✅
Test Report	Robot Framework HTML Report	✅

Erweiterung : Kubernetes Deployment

Dieses Projekt wurde um eine containerisierte Deployment-Variante erweitert : der Simulator läuft jetzt auch als Docker-Container auf einem Kubernetes-Cluster (Minikube), mit automatischen Health Checks, Self-Healing und End-to-End-Tests gegen das deployte System.

→ Kubernetes Deployment ansehen