利用petri网络开发plc系统的程序
利用PETRI网络开发PLC系统的程序杰夫 克茨，计算机与管理科学学校，谢菲尔德市理工专科学校，龙比亚大学街100号，谢菲尔德市,S11 8HD。电话:44-742-533117,传真：44-742-533161肖恩·拉蒂根,思科有限股份公司，谢菲尔德市，电话：44-742-669130摘要：在这个项目中我们检查系统的方法可以在可编程序逻辑控制器上实现。PLC系统表现出许多独特的功能,我们的目标是创建一个实用的方法去模拟系统,这种系统可以引导实现PLC。1、 介绍本文提出了一种方法可编程序逻辑控制器(PLC)计划可能被开发,从规范到代码,特别关注安全方面的PLC系统。这个项目是一个伙伴关系思科公司和谢菲尔德城市理工学校。2、 可编程逻辑控制器PLC是一个可编程的设备，使用一系列指令集的逻辑命令。它分为三个部分。1、数字输入量连接到特定的内部地址。模拟输入量只有在转换到数字量之前才能被接收。2、内部存储器包括定时器、计数器、寄存器和精密的内部继电器。3、数字输出由继电器、晶体管和三极管构成，模拟输出由数字模拟转换器解决。没有标准的编程方法已经被开发，这是因为系统有很多属性。没有标准的语言所以大多数PLC程序员开发程序使用的梯形图没有标准的方法。梯形图是为了在一系列不同的plc上简化编程任务。梯形图模拟“硬连接”因此模仿解决方案不是问题。一个简单的例子是控制起停电机继电器，如图1所示。这个类似的梯形图看起来很相似,图2。这个电路是基于启动开关连接到输入数400,停止开关连接到401和运动输出到436。梯形图是一个低水平的模拟工具,PLC程序是一个翻译，将梯形图翻译成助记符。正是这些不同的助记符和数字区分了PLC和PLC。图一电机停止继电器停止开始图二对于一个三菱PLC相应的指令集已经给出了。PLC第一次扫描内部内存来建立系统的状态。然后,它将在输出之前运行这个程序建立所有输入和输出之间的逻辑连接。在一个复杂的有大量的逻辑输入和逻辑组合的控制情况下，很难预测非法输入的结果,如损坏的输入开关或传感器。这种缺乏控制导致通常稳定系统表现得不可预测会对设备造成损害和危害安全。3、 plc在柔性制造方面PLC广泛地用于柔性制造系统。一个输出对另一个输出的交叉影响,通常无法检测到,因此程序员没有考虑所有可能的排列。下面的示例包含三个加工中心。机器1是一个支柱钻操作在一个单轴上，轴的传感器放置在机器的顶部和底部滑片上。机2是一个垂直运动的一个刨床，旋转电机的头为三个可选择的头。机3是一个卧式铣床与运动在两个轴和传感器定位在每个冲程结束。三个传送带传达组件从开始模块到每个加工中心。每一个元件都单独编码,当它进入起动模块时,代码被输入到PLC。该组件然后通过系统跟踪。随着组件通过每个加工中心，传感器通知PLC它的到来,加工中心现在可以对组件执行适当的操作。在像这样的一个系统是相对容易失去控制的，会导致跳序、死锁和失去的组件。项目的目标是模拟这个系统。4、 入口门1对于入口门，稍进一步复杂化的解决方案是我们称这个门是一个铰链门(不滑动)，因此，当它打开时它在衬垫B上移动 .因此任何人站在衬垫B上，当门打开的时候,都会有受伤的风险。图3为该入口门。入口关门开门 图四图三图4显示了一个简单的梯形图,可能是由一个没有经验的程序员写的。梯级1和2检查环境和设置内部标志寄存器,odf,打开门标志寄存器cdf，关闭门标致寄存器。梯级3和4监控内部标致寄存器和引起外部行动,在这种情况下要么开放要么关闭门。只是站在垫A会让门打开,站在垫B导致门关闭。5、 利用Petri网模拟垫B离开B通过门垫A到达设置cdf关门门开门设置odf这真的是一个非常简单的解决方案。它表明,梯形逻辑真是PLC程序的一个符号,因为它假设内存是由外部事件设置。转换A,D和G对于梯型逻辑的模拟不是必需的,因为他们模型的是门的环境,不是门和门垫本身。对这个网络的观察展示了这个逻辑的明显的问题。首先门可以打开或关闭当一个人站在垫B,所谓医院案例”。其次网络允许门是敞开的。梯子逻辑,然而总是检测人在垫B和关门。它相对容易停止门打开或关闭当一个人在垫b .梯级1和4应修改如下所示。这看起来简单但在实践中并没有作用。再审视新梯逻辑和回忆PLC的操作,扫描内存,建立逻辑连接,动作输出。最初的扫描将检测A,而不是在B,并设置内部内存、odf,打开门标志寄存器。第二次扫描将检测odf，门口将开始开放。然而一旦门开了一小部分人可能步开垫A,开始穿过门。这个时刻的扫描既不是检测A也不检测B,无论是odf还是edf都不会被设置，门会停止部分打开。其次,假设人是耐心的，等待着门完全打开在进入通过到垫b。在这个阶段扫描时，将设置cdf,关闭门标志寄存器。没有进一步的将被影响直到这个人离开垫子B .随后在扫描时，edf将不会设置,没有人在B,梯级4不会被评估为真,门永远不会关闭。程序员通过自锁克服了这个问题,再审视图1和2,输出又被作为输入使用，来使电动机自锁,直到停止按钮被按下,注意一些plc有自我闭锁继电器。返回到门。有必要锁住门标志寄存器直至门完全打开。一扇门打开的传感器,dos,检测当门完全打开,当门开始关闭的时候它重置。图7显示了当在上时，门标志寄存器被设置,不是在B上,门不能完全打开,门到达完全开放点又被重新设置。和梯级相关的网络如图8所示。1（i）置位odf,如果在A上，不再B上，DOS为零1(ii) 保持置位如果ODF置位且DOS为零，当DOS为1时，重新置位。这些基本结构然后被用于门到达下面的网络和梯子逻辑。相对容易跟踪门的操作,图11。dos正常转换时,odf,obf,cdf组将被复位和des会被置位。该系统是安全的,当人站在垫B时门是不会打开的。这个网络的分析导致许多直接明显的问题的情况,例如,有人踩在垫子A上，离开而无需通过门。在这种情况下,大门打开,保持开放。没有真正的问题，如果有人从错误的一边的门踩在垫B。PLC程序“站在垫A上而不通过门”通过使用一个计时器。定时器被设置1当没有人在垫A,没有人在垫B,门完全打开,dos设置1时。计时器将复位如果有人在垫A或B或dos置0。如果计时器不复位和时间又满了，则cdf,关闭门标志寄存器,被设置。梯级6和4(iii),图12。我们需要满足所有标志的的排列，垫,垫B,门打开传感器和门关闭传感器，因为这些参数的设置超出PLC程序的控制。一个决策表构建显示可能的参数导致了逻辑的增加。最后我们需要满足任何传感器的故障,垫A垫B,dos和des。如果它们中的任何传感器失效了，会发生什么呢？例如dos和des不应在同一时间置位。图12显示了最终的梯子逻辑。1 2 3 4 5 6 7nnrrrrrsanrrrs到达Al(i)ansrrrr 门打开, des 重置nnsrrrr人推门进入，门被部分打开nbsrrrr 到达B3(i)nbssrrrnnssrrr 离开B (死锁如果门没有完全打开)nnssrsr门完全打开l(ii)nnrsrsr4(i)nnrssrr门开始关闭, dos 重置3(ii)nnrrsrrnnrrsrs门关好了4(ii)annrrrrs-anrrsrr到达A1(ii)ansrsrr4(ii)bansrrrr门重新打开6、 结论初步的结论表明使用佩特里网对现实情况是有益的。软件正在开发使这个项目商业化。参考文献：1J. Lifius和P Ostergard,PLC程序验证。12日国际会议Peui网的应用和理论,Gjem,1991。2K. Jonson，有色佩特里网，佩特里网的先进进程，LNCS, Springer Verlag, 1987.54
