[发明专利]一种将PLC指令表程序转换成普通Petri网的方法

说明书

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—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·A·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—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,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“（）”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“—”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,C…)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＝F(A,B,C…)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ON，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“—”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,C…)中等号右面，运算后用符号“（）”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,C…)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1获得的二值逻辑函数转换为普通Petri网：