[发明专利]一种将梯形图转化成PLC程序指令的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生成程序指令的方法，特别是关于一种将梯形图转化成PLC程序指令的方法。

背景技术

可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)是工业控制领域最为常用的通用控制设备，而梯形图是PLC必备的编程语言。梯形图虽然直观、易于使用，但不能直接在PLC上运行，需要将梯形图转换成指令表才能使PLC按照梯形图的控制逻辑控制被控对象。从梯形图到指令表的转换有许多方法，但到目前为止较好的方法是将梯形图转换成二叉树或某种与树类似的数据结构，然后利用一些规则和一些简单线性数据结构，如栈或队列，反复对上述树形结构进行遍历，从中筛选出必要的与、或项并保存到线性数据结构中，最后将数据项连接成最终的表达式，从而完成整个转换，其中这些表达式是由指令表中的指令构成的。

但是上述方法存在以下缺点：1、从梯形图到树形结构的转换比较复杂，必须借助辅助顶点才能完成，以至于生成的结果缺乏优化。2、对于具有复杂拓扑连接结构的梯形图不能进行转换，所以转换范围受到限制。3、基于树的转换程序结构复杂，而且在转换过程中顶点和边的计算关系比较复杂，分析转换过程的时间复杂度较为困难，这类方法往往缺乏复杂度分析，所以这类方法不易在顶点规模较大时使用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种通过交替使用广度优先搜索和深度优先搜索的方法将梯形图转化成PLC指令的方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种将梯形图转化成PLC程序指令的方法，其包括以下步骤：1)利用有向图表示梯形图的拓扑结构，并对有向图进行处理；2)利用深度优先搜索的方法对转置图G_L^T遍历，将所有并联型顶点和线圈顶点的拓扑排序关系保存到队列Q中，且把所有线圈顶点的拓扑排序的顺序再单独地保存在Q’中；3)按照队列Q中并联型顶点和线圈顶点的排列顺序，对队列Q中的每一个并联型顶点依照有向图G_L的连接关系使用广度优先搜索，同时对其邻接的所有的串联型顶点进行深度优先搜索，生成有向图G_L的整条串联型通路上的AND表达式和并联型顶点的OR表达式，同时生成并联型顶点的连接关系图Gp；4)生成并联型顶点的最大合并项的最终表达式；5)从队列Q’出队一顶点，利用Q对连接关系图Gp进行广度优先搜索，计算出相对应并联型顶点的OR表达式，对每一项OR表达式中的子式进行验证，看其是否达到了最大合并点，直到所有的并联型顶点都生成最大合并项，最后将最大合并项构造成AND表达式形成最终结果；6)判断队列Q’是否为空，如果不为空，继续重复上述5)，直至Q’为空；7)对起始顶点进行处理，使其适合指令表的表达方式，将表达式除去不必要的括号以精简该表达式，然后为表达式添加必要的换行符号，使其与指令表的显示方式一致。

所述步骤1)利用有向图表示梯形图的拓扑结构，并对有向图进行处理，处理过程如下：①对有向图的顶点进行初始化；②根据有向图G_L的连接关系生成转置图G_L^T；③根据有向图G_L中每个顶点的属性Adj和AdjT，计算出该顶点的度数，区分有向图G_L中顶点的类型；④对起始顶点的p属性进行设置。

所述步骤①对有向图的顶点进行初始化，定义顶点Vertex的属性如下：

Vertex＝{name，type，degree，eand，color，p，pNo，Eor，Adj，AdjT}，其中，name为顶点的名称；type为顶点的类型，degree为顶点的度数，eand用于记录串联型顶点AND表达式的生成结果，color为一个辅助属性表示颜色，p是用于记录与某一顶点邻接的并联型顶点，pNo表示并联型顶点在拓扑排序中的次序编号，Eor属性以邻接列表或数组的形式保存并联型顶点OR表达式的生成结果，Adj用于保存有向图的邻接关系；AdjT用于保存转置图的邻接关系。

所述步骤④对起始顶点进行设置，是指对起始顶点的p属性进行设置，如果起始顶点是串联型顶点则通过增大其度数的方法强制将其转换成并联型顶点，设置起始顶点属性p为自己指向自己。

所述步骤3)中的所述Gp图记录并联型顶点、线圈顶点之间的连接以及串联型顶点从属并联型顶点的关系。