[發(fā)明專利]一種將PLC指令表程序轉(zhuǎn)換成普通Petri網(wǎng)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210589803.6
• 申請(qǐng)日: 2012-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN103092753A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 齊鵬飛;羅繼亮;陳雪琨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華僑大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F11/36
• 分類號(hào): G06F11/36
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 車世偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種將PLC指令表程序轉(zhuǎn)換成普通Petri網(wǎng)的方法。

背景技術(shù)

可編程邏輯控制器（PLC）是工業(yè)控制系統(tǒng)中典型的控制器，廣泛地應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力和交通系統(tǒng)的監(jiān)控等領(lǐng)域。然而PLC程序的開發(fā)卻面臨著高復(fù)雜性難題：在現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的支持下，工業(yè)控制系統(tǒng)規(guī)模和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性增長(zhǎng)迅速，比如地鐵交通控制系統(tǒng)和核電控制系統(tǒng)等等，而系統(tǒng)的狀態(tài)個(gè)數(shù)隨傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)目呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，僅由5輛自動(dòng)導(dǎo)航車輛組成的物流系統(tǒng)的狀態(tài)就達(dá)數(shù)百萬(wàn)之巨，因此PLC程序設(shè)計(jì)面臨與生俱來(lái)的高計(jì)算復(fù)雜性。

而高計(jì)算復(fù)雜性帶來(lái)兩大工程問(wèn)題：（1）程序設(shè)計(jì)和調(diào)試工作量繁瑣和巨大，程序開發(fā)周期和開發(fā)成本難于控制；（2）傳統(tǒng)程序調(diào)試無(wú)法驗(yàn)證每個(gè)狀態(tài)（狀態(tài)數(shù)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)），無(wú)法保證程序的正確性和可靠性，而程序出錯(cuò)可能造成嚴(yán)重事故，比如列車相撞、歐洲亞利安娜5號(hào)火箭爆炸和美國(guó)Threc-5放射性醫(yī)療事故等。

為了克服上述工程問(wèn)題，需要開發(fā)PLC程序仿真和軟件驗(yàn)證方法，利用計(jì)算機(jī)來(lái)完成程序仿真和驗(yàn)證工作，降低程序開發(fā)成本，保證程序的正確性和可靠性。因此，需要將PLC程序模擬為計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模型，即將PLC程序指令轉(zhuǎn)換為一種計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模型—Petri網(wǎng)，以Petri網(wǎng)為工具對(duì)PLC程序進(jìn)行仿真和驗(yàn)證。該P(yáng)etri網(wǎng)是1960年代德國(guó)科學(xué)家卡爾·A·佩特里發(fā)明的，適合于模擬異步的、并發(fā)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，既有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)表述方式，又有直觀的圖形表達(dá)方式。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種將PLC指令表程序轉(zhuǎn)換成普通Petri網(wǎng)的方法，將PLC指令表程序轉(zhuǎn)換為一種計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模型—Petri網(wǎng)，從而能以Petri網(wǎng)為工具對(duì)PLC程序進(jìn)行仿真和驗(yàn)證。

一種將PLC指令表程序轉(zhuǎn)換成普通Petri網(wǎng)的方法，包括如下步驟：

步驟1、將PLC指令表程序轉(zhuǎn)換成二值邏輯函數(shù)：

根據(jù)轉(zhuǎn)載指令“LD”或“LDN”的個(gè)數(shù)將給定的PLC指令表程序劃分為多個(gè)程序網(wǎng)絡(luò)塊，對(duì)于每一個(gè)程序網(wǎng)絡(luò)塊，將其對(duì)應(yīng)的變量存儲(chǔ)器V中的變量值置1，

步驟11、對(duì)于當(dāng)前程序網(wǎng)絡(luò)塊中的STL程序進(jìn)行從上到下的逐條搜索；

步驟12、如果遇到指令LD，將其對(duì)應(yīng)的操作數(shù)作為二值邏輯函數(shù)的初始輸入量，與變量存儲(chǔ)器V中變量值作“與”運(yùn)算，將結(jié)果代入公式Y(jié)＝F(A,B,C…)中等號(hào)右面，并重新存入存儲(chǔ)器V中，跳轉(zhuǎn)到下一條指令;

步驟13、如果遇到指令LDN,將其對(duì)應(yīng)的操作數(shù)作為二值邏輯函數(shù)的初始輸入量，先對(duì)該輸入量取非，然后與變量存儲(chǔ)器V中變量值作“與”運(yùn)算，將結(jié)果代入公式Y(jié)＝F(A,B,C…)中等號(hào)右面，并重新存入存儲(chǔ)器V中，跳轉(zhuǎn)到下一條指令;

步驟14、如果遇到指令A(yù)，將其對(duì)應(yīng)的操作數(shù)作為二值邏輯函數(shù)的輸入變量，與變量存儲(chǔ)器V中變量值作“與”運(yùn)算，用符號(hào)“*”連接，代入公式Y(jié)＝F(A,B,C…)中等號(hào)右面，運(yùn)算后將其結(jié)果用符號(hào)“（）”括起，一并存入存儲(chǔ)器V中，跳轉(zhuǎn)到下一條指令;

步驟15、如果遇到AN，將其對(duì)應(yīng)的操作數(shù)作為二值邏輯函數(shù)的輸入變量，先對(duì)該變量取非，用符號(hào)“—”表示；然后與變量存儲(chǔ)器V中變量值作“與”運(yùn)算，用符號(hào)“*”連接，代入公式Y(jié)＝F(A,B,C…)中等號(hào)右面，運(yùn)算后用符號(hào)“（）”括起，一并存入存儲(chǔ)器V中，跳轉(zhuǎn)到下一條指令;

步驟16、如果遇到指令O，將其對(duì)應(yīng)的操作數(shù)作為二值邏輯函數(shù)的輸入變量，與變量存儲(chǔ)器V中變量值作“或”運(yùn)算，用符號(hào)“+”連接，代入公式Y(jié)＝F(A,B,C…)中等號(hào)右面，運(yùn)算后用符號(hào)“（）”括起，一并存入存儲(chǔ)器V中，跳轉(zhuǎn)到下一條指令;

步驟17、如果遇到指令ON，將其對(duì)應(yīng)的操作數(shù)作為二值邏輯函數(shù)的輸入變量，先對(duì)該變量取非，用符號(hào)“—”表示；然后與變量存儲(chǔ)器V中變量值作“與”運(yùn)算，用符號(hào)“*”連接，代入公式Y(jié)＝F(A,B,C…)中等號(hào)右面，運(yùn)算后用符號(hào)“（）”括起，一并存入變量存儲(chǔ)器V中，跳轉(zhuǎn)到下一條指令;

步驟18、如果遇到指令NOT，先將當(dāng)前存儲(chǔ)器中的變量值取非，然后重新存入存儲(chǔ)器V中；

步驟19、如果遇到指令=，將其對(duì)應(yīng)的操作數(shù)作為二值邏輯函數(shù)的輸出變量，將當(dāng)前寄存器中的變量值賦給輸出變量，代入公式Y(jié)＝F(A,B,C…)中等號(hào)左面，跳轉(zhuǎn)到下一條指令；

步驟110、直到當(dāng)前程序網(wǎng)絡(luò)塊中所有STL程序被搜索完為止；

步驟2、將步驟1獲得的二值邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)換為普通Petri網(wǎng)：