专利名称：一种将PLC指令表程序转换成普通Petri网的方法
技术领域：
本发明涉及一种将PLC指令表程序转换成普通Petri网的方法。
背景技术：
可编程逻辑控制器(PLC)是工业控制系统中典型的控制器，广泛地应用于钢铁、石油、化工、电力和交通系统的监控等领域。然而PLC程序的开发却面临着高复杂性难题:在现场总线技术的支持下，工业控制系统规模和结构复杂性增长迅速，比如地铁交通控制系统和核电控制系统等等，而系统的状态个数随传感器和执行机构的数目呈指数级增长，仅由5辆自动导航车辆组成的物流系统的状态就达数百万之巨，因此PLC程序设计面临与生俱来的高计算复杂性。而高计算复杂性带来两大工程问题:(1)程序设计和调试工作量繁琐和巨大，程序开发周期和开发成本难于控制；(2)传统程序调试无法验证每个状态(状态数呈指数级增长)，无法保证程序的正确性和可靠性，而程序出错可能造成严重事故，比如列车相撞、欧洲亚利安娜5号火箭爆炸和美国Threc-5放射性医疗事故等。为了克服上述工程问题，需要开发PLC程序仿真和软件验证方法，利用计算机来完成程序仿真和验证工作，降低程序开发成本，保证程序的正确性和可靠性。因此，需要将PLC程序模拟为计算机数学模型，即将PLC程序指令转换为一种计算机数学模型一Petri网，以Petri网为工具对PLC程序进行仿真和验证。该Petri网是1960年代德国科学家卡尔.Α.佩特里发明的，适合于模拟异步的、并发的动态系统，既有严格的数学表述方式，又有直观的图形表达方式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种将PLC指令表程序转换成普通Petri网的方法，将PLC指令表程序转换为一种计算机数学模型一Petri网，从而能以Petri网为工具对PLC程序进行仿真和验证。一种将PLC指令表程序转换成普通Petri网的方法，包括如下步骤:步骤1、将PLC指令表程序转换成二值逻辑函数:根据转载指令“LD”或“LDN”的个数将给定的PLC指令表程序划分为多个程序网络块，对于每一个程序网络块，将其对应的变量存储器V中的变量值置1，步骤11、对于当前程序网络块中的STL程序进行从上到下的逐条搜索；步骤12、如果遇到指令LD，将其对应的操作数作为二值逻辑函数的初始输入量，与变量存储器V中变量值作“与”运算，将结果代入公式Y = F(A，B，0..)中等号右面，并重新存入存储器V中，跳转到下一条指令；步骤13、如果遇到指令LDN，将其对应的操作数作为二值逻辑函数的初始输入量，先对该输入量取非，然后与变量存储器V中变量值作“与”运算，将结果代入公式Y =F(A，B，0..)中等号右面，并重新存入存储器V中，跳转到下一条指令；
步骤14、如果遇到指令A，将其对应的操作数作为二值逻辑函数的输入变量，与变量存储器V中变量值作“与”运算，用符号连接，代入公式Y = F(A，B，0..)中等号右面，运算后将其结果用符号“”括起，一并存入存储器V中，跳转到下一条指令；步骤15、如果遇到AN，将其对应的操作数作为二值逻辑函数的输入变量，先对该变量取非，用符号“一”表示；然后与变量存储器V中变量值作“与”运算，用符号连接，代入公式Y = Hk, B, 0..)中等号右面，运算后用符号“O”括起，一并存入存储器V中，跳转到下一条指令；步骤16、如果遇到指令0，将其对应的操作数作为二值逻辑函数的输入变量，与变量存储器V中变量值作“或”运算，用符号“ + ”连接，代入公式Y = F(A，B，0..)中等号右面，运算后用符号“”括起，一并存入存储器V中，跳转到下一条指令；步骤17、如果遇到指令0N，将其对应的操作数作为二值逻辑函数的输入变量，先对该变量取非，用符号“一”表示；然后与变量存储器V中变量值作“与”运算，用符号连接，代入公式Y = F(A，B, 0..)中等号右面，运算后用符号“O”括起，一并存入变量存储器V中，跳转到下一条指令；步骤18、如果遇到指令Ν0Τ，先将当前存储器中的变量值取非，然后重新存入存储器V中；步骤19、如果遇到指令=，将其对应的操作数作为二值逻辑函数的输出变量，将当前寄存器中的变量值赋给输出变量，代入公式Y = F(A，B，0..)中等号左面，跳转到下一条指令；步骤110、直到当前程序网络块中所有STL程序被搜索完为止；步骤2、将步骤I获得的二值逻辑函数转换为普通Petri网:步骤21、确定二值逻辑函数中输入量和输出量个数，得到输入量集合I=Q1, i2,…。，输出量集合。=、，^…心；步骤22、将二值逻辑函数中所有运算量模拟为2 (m+n)个库所，其中，每个运算量Iffl或On分别对应两个库所(Pm，Pon)，表示im或On的断开状态和闭合状态，这些库所组成普
通Petri网中库所的集合
权利要求
1.种将PLC指令表程序转换成普通Petri网的方法，其特征在于包括如下步骤: 步骤1、将PLC指令表程序转换成二值逻辑函数: 根据转载指令“LD”或“LDN”的个数将给定的PLC指令表程序划分为多个程序网络块，对于每一个程序网络块，将其对应的变量存储器V中的变量值置1， 步骤11、对于当前程序网络块中的STL程序进行从上到下的逐条搜索； 步骤12、如果遇到指令LD，将其对应的操作数作为二值逻辑函数的初始输入量，与变量存储器V中变量值作“与”运算，将结果代入公式Y = F(A，B，0..)中等号右面，并重新存入存储器V中，跳转到下一条指令； 步骤13、如果遇到指令LDN，将其对应的操作数作为二值逻辑函数的初始输入量，先对该输入量取非，然后与变量存储器V中变量值作“与”运算，将结果代入公式Y = F(A，B, C-)中等号右面，并重新存入存储器V中，跳转到下一条指令； 步骤14、如果遇到指令A，将其对应的操作数作为二值逻辑函数的输入变量，与变量存储器V中变量值作“与”运算，用符号连接，代入公式Y = F(A，B，C...)中等号右面，运算后将其结果用符号“O”括起，一并存入存储器V中，跳转到下一条指令； 步骤15、如果遇到AN，将其对应的操作数作为二值逻辑函数的输入变量，先对该变量取非，用符号“一”表示；然后与变量存储器V中变量值作“与”运算，用符号连接，代入公式Y = Hk, B, 0..)中等号右面，运算后用符号“O”括起，一并存入存储器V中，跳转到下一条指令； 步骤16、如果遇到指令O，将其对应的操作数作为二值逻辑函数的输入变量，与变量存储器V中变量值作“或”运算，用符号“ + ”连接，代入公式Y = Hk, B, 0..)中等号右面，运算后用符号“”括起， 一并存入存储器V中，跳转到下一条指令； 步骤17、如果遇到指令0N，将其对应的操作数作为二值逻辑函数的输入变量，先对该变量取非，用符号“一”表示；然后与变量存储器V中变量值作“与”运算，用符号连接，代入公式Y = F(A，B，0..)中等号右面，运算后用符号“O”括起，一并存入变量存储器V中，跳转到下一条指令； 步骤18、如果遇到指令NOT，先将当前存储器中的变量值取非，然后重新存入存储器V中； 步骤19、如果遇到指令=，将其对应的操作数作为二值逻辑函数的输出变量，将当前寄存器中的变量值赋给输出变量，代入公式Y = F(A，B，0..)中等号左面，跳转到下一条指令； 步骤110、直到当前程序网络块中所有STL程序被搜索完为止； 步骤2、将步骤I获得的二值逻辑函数转换为普通Petri网: 步骤21、确定二值逻辑函数中输入量和输出量个数，得到输入量集合I=Q1, i2,…im)，输出量集合0=(Ol，o2，-on)； 步骤22、将二值逻辑函数中所有运算量模拟为2 (m+n)个库所，其中，每个运算量im或Qn分别对应两个库所(P()ff，Pon)，表示im或On的断开状态和闭合状态，这些库所组成普通Petri网中库所的集合
全文摘要
本发明一种将PLC指令表程序转换成普通Petri网的方法，实现了从PLC指令表程序到普通Petri网的自动转换，由于普通Petri网激发条件简洁，逻辑思维方式简单，更直观易懂，而且所得Petri网能够完全模拟PLC控制系统的动态行为，便于对PLC程序分析、纠错，提高其可靠性。
文档编号G06F11/36GK103092753SQ20121058980
公开日2013年5月8日 申请日期2012年12月29日 优先权日2012年12月29日
发明者齐鹏飞, 罗继亮, 陈雪琨 申请人:华侨大学