專利名稱：一種將可編程邏輯控制器程序轉(zhuǎn)換為普通Petri網(wǎng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可編程邏輯控制器(PLC)程序的數(shù)學(xué)建模方法，是PLC程序仿真和驗(yàn)證的有力工具，尤其是一種將可編程邏輯控制器程序轉(zhuǎn)換為普通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)中典型的控制器硬件，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。而PLC程序的開發(fā)面臨高復(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)百萬之巨，因此PLC程序設(shè)計(jì)面臨與生俱來的高計(jì)算復(fù)雜性。而高計(jì)算復(fù)雜性帶來兩大工程問題(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；( 傳統(tǒng)程序調(diào)試無法驗(yàn)證每個(gè)狀態(tài)(狀態(tài)數(shù)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng))，無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。(Petri網(wǎng)是1960年代德國(guó)科學(xué)家卡爾·Α·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。)目前已經(jīng)報(bào)道的方法是給出了將單個(gè)指令或簡(jiǎn)單的梯形圖程序轉(zhuǎn)換為擴(kuò)展Petri 網(wǎng)的方法，無法自動(dòng)轉(zhuǎn)換普通的梯形圖程序，在實(shí)際模擬轉(zhuǎn)換梯形圖程序時(shí)需要列出大量的邏輯關(guān)系式，增加了工作量，而且擴(kuò)展Petri網(wǎng)的行為分析比較復(fù)雜，反而加大了出現(xiàn)錯(cuò)誤的可能性；還有一種方法是用擴(kuò)展Petri網(wǎng)的結(jié)構(gòu)元素去描述PLC梯形圖的基本邏輯指令，進(jìn)而完成PLC梯形圖語(yǔ)言的轉(zhuǎn)換。這種方法的關(guān)鍵是把變遷定義為一個(gè)特定事件，但是從邏輯層面上分析，整個(gè)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的運(yùn)行并沒有比PLC梯形圖程序更簡(jiǎn)單，而且Petri網(wǎng)結(jié)構(gòu)在模擬仿真時(shí)也不能自行運(yùn)轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)可編程邏輯控制器程序自動(dòng)轉(zhuǎn)換為普通 Petri網(wǎng)的方法，以供計(jì)算機(jī)來完成PLC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。本發(fā)明一種將可編程邏輯控制器程序轉(zhuǎn)換為普通Petri網(wǎng)的方法，具體包括以下步驟步驟1、將PLC梯形圖中左母線、右母線和包括觸點(diǎn)、開關(guān)、輔助繼電器或線圈的開關(guān)量模擬為結(jié)點(diǎn)，并且左、右母線和開關(guān)量與結(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，得到結(jié)點(diǎn)集合V= Iv1, vr, V1, V2, L，VfflI，其中V1表示左母線，Vr表示右母線，m表示開關(guān)量的個(gè)數(shù)；將左母線、右母線和開關(guān)量之間的導(dǎo)線模擬為有向邊，得到有向邊集合E= Ie1, e2，L^J，其中任意e= (vx, vy), vx對(duì)應(yīng)靠近左母線的母線或開關(guān)，Vy對(duì)應(yīng)靠近右母線的母線或開關(guān)，η是有向邊的個(gè)數(shù)，從而獲得PLC梯形圖的有向圖模型G =〈V，E> ；步驟2、計(jì)算Petri網(wǎng)的庫(kù)所集
權(quán)利要求
1. 一種將可編程邏輯控制器程序轉(zhuǎn)換為普通Petri網(wǎng)的方法，其特征在于具體包括以下步驟步驟1、將PLC梯形圖中左母線、右母線和包括觸點(diǎn)、開關(guān)、輔助繼電器或線圈的開關(guān)量模擬為結(jié)點(diǎn)，并且左、右母線和開關(guān)量與結(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，得到結(jié)點(diǎn)集合V = Iv1, vr, V1, V2, L， vj，其中V1表示左母線，\表示右母線，m表示開關(guān)量的個(gè)數(shù)；將左母線、右母線和開關(guān)量之間的導(dǎo)線模擬為有向邊，得到有向邊集合E=仏1，％丄， }，其中任意6= (vx，vy)，vx對(duì)應(yīng)靠近左母線的母線或開關(guān)，Vy對(duì)應(yīng)靠近右母線的母線或開關(guān)，η是有向邊的個(gè)數(shù)，從而獲得 PLC梯形圖的有向圖模型G =〈V，E> ；步驟2、計(jì)算Petri網(wǎng)的庫(kù)所集
全文摘要
本發(fā)明一種將可編程邏輯控制器程序轉(zhuǎn)換為普通Petri網(wǎng)的方法，針對(duì)PLC梯形圖程序，將梯形圖觸點(diǎn)和線圈模擬為結(jié)點(diǎn)，將導(dǎo)線模擬為有向邊，建立梯形圖程序的PLC有向圖模型，定義該有向圖中的路徑，根據(jù)路徑關(guān)系，將PLC有向圖轉(zhuǎn)換為Petri網(wǎng)；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)PLC梯形圖程序到普通Petri網(wǎng)模型的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，由于普通Petri網(wǎng)激發(fā)條件簡(jiǎn)潔，邏輯思維方式簡(jiǎn)單，更直觀易懂，而且所得Petri網(wǎng)模型能夠完全模擬PLC控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為，更便于對(duì)PLC程序分析、糾錯(cuò)，使PLC程序邏輯更為嚴(yán)謹(jǐn)。
文檔編號(hào)G05B19/05GK102411330SQ20111024832
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者羅繼亮, 陳雪琨, 齊鵬飛 申請(qǐng)人:華僑大學(xué)