[发明专利]联锁系统PLC代码的生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种联锁系统可编程逻辑控制器(PLC，Programmable Logic Controller)代码的生成方法。

背景技术

计算机联锁系统(以下简称联锁系统)是铁路车站中用于指挥列车运行、保障行车安全的信号系统，它直接控制着整个车站内的信号设备，对保障客货安全运输，提高运输效率起着重要作用。根据标准EN50126和IEC61508的规定，联锁系统被划分为SIL-4的安全苛求系统，因此它的可靠性和安全性受到铁路领导部门、系统开发商和用户的高度重视。

在现有的计算机联锁系统软件设计中，大多采用传统的方法，即从计算机联锁系统的需求规范(站场和联锁表)出发，手工开发计算机联锁系统的功能规范，然后用手工编码的方式实现联锁系统代码的编写。这种手工编码的开发方法耗费大量的人力和物力，并且不可避免引入人为的错误，为联锁系统的安全运行埋下隐患。另外，以编码为核心的方法往往导致联锁系统前期的设计文档和最终代码的不一致，增大了软件的升级和后期维护难度。

综上所述，现有的计算机联锁系统软件设计方案存在如下缺陷：

1、联锁系统的手工编码不可避免地会引入人为错误，降低联锁系统的安全性；

2、联锁系统的手工编码具有开发周期长，开发效率低等缺陷；

3、联锁系统的手工编码过程中，开发人员会忽略分析设计阶段产生的文档和设计图表，只专注于代码的编写和调试，导致最终代码和设计文档的不一致，给后续的软件升级和软件维护带来困难，使得软件升级和软件维护的代价高昂。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是，针对上述缺陷，如何提供一种联锁系统PLC代码的生成方法，其能提高联锁系统软件的开发效率，降低手工编码导致的人为错误，保证联锁系统软件的安全可靠性。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种联锁系统PLC代码的生成方法，包括步骤：

A、根据实际铁路的运营需求设置符合模型到模型转换语言QVT语法的联锁表元模型到扩展联锁表元模型的转换规则；

B、根据PLC模型的转换要求设置符合QVT语法的扩展联锁表元模型和联锁进路逻辑元模型到PLC元模型的转换规则；

C、根据PLC代码的转换要求设置基于模型到文本转换语言MOFScript语法的PLC模型到PLC代码的转换规则。

其中，所述联锁表元模型用来描述联锁表语法和静态语义；

所述扩展连锁表元模型用来描述在联锁表模型中添加的后续PLC代码所需的寄存器和计时器状态变量的语法和静态语义；

所述联锁表模型用来建立符合联锁表语法和语义要求的车站联锁表模型。

其中，所述PLC元模型用来描述PLC代码的语法和静态语义；

所述PLC模型为联锁系统代码的模型；

所述联锁进路逻辑模型用于描述联锁系统进路申请、进路建立和进路解锁逻辑的UML状态机图。

其中，所述QVT的运行环境是基于CPN的模型转换引擎，用于实现联锁表模型到扩展联锁表和PLC模型的转换。

(三)有益效果

本发明公开了一种联锁系统PLC代码的生成方法，在现有技术中，PLC模型涉及大量的语言原语和操作，复杂的PLC集合降低了后续的模型转换和模型特性的验证能力。而在本发明所述的联锁系统PLC代码的生成方法中，联锁系统这一特性领域仅仅用到PLC代码的子集，使得本发明简单易行。

模型转换规则涉及联锁表到扩展联锁表，联锁表到PLC模型的转换；模型转换规则的完备性要求转换规则覆盖被转换模型中的所有元素，而正确性保证转换前后的语义保持一致。本发明的模型转换通过形式化证明引擎CPN保证转换规则的正确性和完备性。

本发明使用基于MOFScript的联锁表转换规则，避免了模型到代码转换的任意性，保证了模型到代码转换的模块化和标准化。

本发明具有如下优点：

1、提高了联锁系统软件的开发效率，增强了联锁系统软件的可靠性和安全性。联锁系统PLC代码的自动生成避免了人工编码而导致的效率低下问题，有效缓解了人工编码所引入的人为错误，同时，具有形式语义的模型转换引擎可以有效验证转换规则的完备性和正确型，从而提高了联锁软件的安全性和可靠性。

2、联锁系统软件自动PLC代码生成方法，保证了分析设计阶段产生的文档和最终代码的同步，提升了软件后续升级和后期维护的效率和准确性。

附图说明