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专利号: 2013103510088
申请人: 华侨大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种将PLC定时器模块转换成普通Petri网的方法,其特征在于主要包括如下三部分:第一部分、对定时器输入、复位部分进行转换:确定定时器输入路径条数、输入路径上的触点个数以及它们的状态,以及最小输入割集条数;确定定时器复位路径条数、复位路径上触点个数以及它们的状态、以及最小复位割集条数;

将定时器输入路径上的触点和定时器复位路径上的触点均模拟为库所,一个触点模拟为一对真假库所;

将库所的状态改变过程模拟为变迁,并在库所与相应的变迁之间添加有向弧;

设计三个库所分别表示定时器输入端与左母线的接通、断开和从接通到断开的切换状态(或从断开到接通的切换状态);

设计两个库所分别表示定时器复位端与左母线的接通和断开状态;

将定时器输入路径、最小输入割集、定时器复位路径、最小复位割集模拟为变迁,并与相应的库所之间添加有向弧;

第二部分、对定时器内部结构部分进行转换:根据PLC定时器工作原理,将定时器内部结构中当前值寄存器ET抽象为开关量。将抽象为开关量的当前值寄存器ET模拟为库所,用两对库所表示;

将库所的状态改变过程模拟为变迁,并在库所与相应的变迁之间添加有向弧;

第三部分、对定时器输出部分进行转换:确定与定时器输出端相连接的线圈个数;

确定与定时器输出端相连接的线圈是普通线圈、置位线圈、复位线圈或取反线圈中的一种或多种;

将每个线圈模拟为一对库所,分别对应线圈的闭合状态和断开状态;

将库所的状态改变过程模拟为变迁,并在库所与相应的变迁之间添加有向弧;

最后,根据PLC定时器工作原理,将上面三部分所建立的Petri网模型通过有向弧连接起来,合成并输出一个完整的Petri网模型。

2.根据权利要求书1所述的一种将PLC定时器模块转换成普通Petri网的方法,其特征在于具体由如下步骤实现:步骤1、定义如下概念:

路径:在梯形图中,路径是指几个触点组成的序列,其中相邻的结点由导线相连;

定时器的输入路径:指的是连接左母线和定时器输入端的路径,表示为πip,定时器输入路径的集合表示为Πip;

定时器的输入割集:指的是由定时器输入路径中的触点组成的集合,并且如果将该集合内的触点从梯形图中删除,那么就割断了所有定时器的输入路径;

定时器的最小输入割集:如果一个定时器的输入割集的任何真子集都不是输入割集,称之为该定时器的最小输入割集,用符号ψics表示,而其集合表示为Ψics;

定时器的复位路径:指的是连接左母线和定时器复位端的路径,表示为πrp,定时器复位路径的集合表示为Πrp;

定时器的复位割集:指的是由定时器复位路径中的触点组成的集合,并且如果将该集合内的触点从梯形图中删除,那么就割断了所有定时器的复位路径;

定时器的最小复位割集:如果一个定时器的复位割集的任何真子集都不是复位割集,则称之为该定时器的最小输入割集,用符号ψrcs表示,而其集合表示为Ψrcs;

步骤2、对定时器的输入、复位部分进行转换:(1)确定定时器的输入路径上触点个数为m,确定定时器的输入路径条数为mip,定时器的最小输入割集个数为mcs;

步骤2.1.1定时器的输入路径上的全部触点模拟为2m个库所组成的集合+

x1∈Z,其中库所 和 对应触点vi,x1的闭合和断开状态,对于任意输入路径上的触点vi,x1,如果它是常开触点,那么Si,x1=1;如果它是常闭触点,那么Si,x1=0;

步骤2.1.2如果定时器为接通延时定时器TON和脉冲定时器TP:设计三个库所pin,off、pin,on和pin,rise,分别表示定时器输入端与左母线断开、定时器输入端与左母线接通和定时器输入端与左母线从断开到接通的切换状态,库所集Pi=Pi∪{pin,off,pin,on,pin,rise};

如果定时器为断电延时定时器TOF:设计三个库所pin,off、pin,on和pin,down,分别表示定时器输入端与左母线断开、定时器输入端与左母线接通和定时器输入端与左母线从接通到断开的切换状态,库所集Pi=Pi∪{pin,off,pin,on,pin,down};

步骤2.1.3将从状态 变为状态 的过程模拟为变迁 将从状态变为状态 的过程模拟为变迁 添加从 指向 的有向弧,添加从 指向 的有向弧;添加从 指向 的有向弧,添加从 指+

向 的有向弧;所得变迁集合 x1∈Z,所得有向弧集+

x1∈Z ;

+

步骤2.1.4将定时器的输入路径πip,x2(0

与ti,x2,on之间添加一条双向弧;变迁集合 x2∈Z ;

if Si,x1=1,

if Si,x1=0,

+

步骤2.1.5将定时器的最小输入割集ψics,x(3 0

与ti,x3,off之间添加一条双向弧;变迁集合 x3∈Z ;

if Si,x1=1,

if Si,x1=0,

步骤2.1.6添加从pin,off指向ti,x2,on的有向弧,添加从ti,x2,on指向pin,on的有向弧,添加从pin,on指向ti,x3,off的有向弧,添加从ti,x3,off指向pin,off的有向弧;有向弧集+x2,x3∈Z ;

步骤2.1.7如果定时器是接通延时定时器TON和脉冲定时器TP:设计一个变迁tin,rise,off,该变迁表示将pin,rise中无用的托肯去除的路径,添加从ti,x2,on指向pin,rise的有向弧,在pin,rise和tin,rise,off之间添加一条有向弧;变迁集合Ti=Ti∪{tin,rise,off};有向弧集合x2∈Z+;

如果定时器是断电延时定时器TOF:设计一个变迁tin,down,off,该变迁表示将pin,down中无用的托肯去除的路径,添加从ti,x3,off指向pin,down的有向弧,在pin,down和tin,down,off之间添加一条有向弧;变迁集Ti=Ti∪{tin,down,off};有向弧集+

x3∈Z ;

(2)确定定时器的复位路径上触点个数为k,确定定时器的复位路径条数为kip,定时器的最小复位割集个数为kcs;

步骤2.2.1定时器的复位路径上的全部触点模拟为2k个库所组成的集合+

x4∈Z,库所 和 对应触点vr,x4的闭合和断开状态,对于任意复位路径上的触点vr,x4,如果它是常开触点,那么Sr,x4=1;如果它是常闭触点,那么Sr,x4=0;

步骤2.2.2设计两个库所pr,off和pr,on,分别表示定时器复位端与左母线断开、定时器复位端与左母线接通状态,库所集Pr=Pr∪{pr,off,pr,on};

步骤2.2.3 将从状态 变为状态 的过程模拟为变迁 将从状态变为状态 的过程模拟为变迁 添加从 指向 的有向弧,添加从 指向 的有向弧;添加从 指向 的有向弧,添加从 指向+

的有向弧;所得变迁集合 x4∈Z ;所得有向弧集+

x4∈Z ;

+

步骤2.2.4将定时器的复位路径πrp,x(5 0

与tr,x5,on之间添加一条双向弧;变迁集合 x5∈Z ;

if Sr,x4=1,

if Sr,x4=0,

+

步骤2.2.5将定时器的最小复位割集ψrcs,x(6 0

与tr,x6,off之间添加一条双向弧;变迁集合 x6∈Z ;

if Sr,x4=1,

if

步骤2.2.6添加从pr,off指向tr,x5,on的有向弧,添加从tr,x5,on指向pr,on的有向弧,添加从pr,on指向tr,x6,off的有向弧,添加从tr,x6,off指向pr,off的有向弧;有向弧集x5,x6∈Z+;

步骤2.2.7如果定时器是接通延时定时器TON和脉冲定时器TP:在pr,on与tin,rise,off之间添加一条双向弧;有向弧集Fr=Fr∪{(pr,on,tin,rise,off),(tin,rise,off,pr,on)};

如果定时器是断电延时定时器TOF:在pr,on与tin,down,off之间添加一条双向弧;有向弧集Fr=Fr∪{(pr,on,tin,down,off),(tin,down,off,pr,on)};

步骤3、对定时器内部结构部分进行转换,将定时器当前值寄存器ET模拟为2对库所其中e1表示0≤ET

(1)将从状态pe,x7,off变为状态pe,x7,on的过程模拟为变迁te,x7,on,将从状态pe,x7,on变为状态pe,x7,off的过程有两个,分别模拟为变迁te,x7,i,off和变迁te,x7,r,off;添加从pe,x7,off指向pe,x7,on的有向弧,添加从te,x7,on指向pe,x7,on的有向弧;添加从pe,x7,on分别指向te,x7,i,off和te,x7,r,off的有向弧,添加从te,x7,i,off和te,x7,r,off分别指向pe,x7,off的有向弧;所得变迁集合有向弧集(2)在pr,off与te,x7,on之间添加一条双向弧,在pr,on与te,x7,r,off之间添加一条双向弧;

有向弧集

(3)如果定时器是接通延时定时器TON和脉冲定时器TP:添加从pin,rise指向te,1,on的有向弧,在pin,on与te,2,on之间添加一条双向弧,在pin,off与te,x7,i,off之间添加一条双向弧;

有向弧集

如果定时器是断电延时定时器TOF:添加从pin,down指向te,1,on的有向弧,在pin,on与te,x7,i,off之间添加一条双向弧;有向弧集(4)在pe,1,on与te,2,on之间添加一条双向弧;有向弧集Fe=Fe∪{(pe,1,on,te,2,on),(te,2,on,pe,1,on)};

步骤4、对定时器输出部分进行转换,确定与定时器输出端连接的线圈个数为n;

(1)将与定时器输出端连接的n个线圈模拟为2n个库所组成的集合+

x8∈Z ;库所 和 对应线圈vq,x8的闭合和断开状态,线圈vq,x8一般分为线圈、取反线圈、置位线圈和复位线圈;

(2)如果vq,x8为置位线圈,将从状态 变为状态 的过程模拟为变迁添加从 指向 的有向弧,从 指向 的有向弧;变迁集合+

x8 ∈Z ;有 向 弧 集

+

x8∈Z ;

如果定时器是接通延时定时器TON:在pe,2,on与 之间添加一条双向弧,有向弧集+x8∈Z ;

如果定时器是断电延时定时器TOF:分别在pin,on与 以及pr,off与 之间添加一条双向弧,有向弧集

+

x8∈Z ;

如果定时器是脉冲定时器TP:分别在pe,1,on与 以及pe,2,off与 之间添加一条双向弧,有向弧集

+

x8∈Z ;

(3)如果vq,x8为复位线圈,将从状态 变为状态 的过程模拟为变迁添加从 指向 的有向弧,从 指向 的有向弧,变迁集合有向弧集 x8∈Z+;

如果定时器是接通延时定时器TON:在pe,2,on与 之间添加一条双向弧,有向弧集+x8∈Z ;

如果定时器是断电延时定时器TOF:分别在pr,on与 以及pr,off与 之间添加一条双向弧,有向弧集

+

x8∈Z ;

如果定时器是脉冲定时器TP:分别在pe,1,on与 以及pe,2,off与 之间添加一条双向弧;有向弧集

+

x8∈Z ;

(4)如果vq,x8为线圈,定时器是接通延时定时器TON:将从状态 变为状态的过程模拟为变迁 从状态 变为状态 的过程模拟为变迁 添加从 指向 的有向弧,添加从 指向 的有向弧,添加从 指向的有向弧,添加从 指向 的有向弧,在pe,2,on与 之间添加一条双向弧,在pe,2,off与 之间添加一条双向弧,所得变迁集合+

x8∈Z ;有向弧集

如果定时器是断电延时定时器TOF:将从状态 变为状态 的过程模拟为变迁 从状态 变为状态 的过程有两个,分别模拟为变迁和 添加从 指向 的有向弧,添加从 指向 的有向弧,添加从 分别指向 和 的有向弧,添加从 和 分别指向 的有向弧,分别在pin,on与 以及pr,off与 之间添加一条双向弧,在pe,2,on与 之间添加一条双向弧,在pe,1,off与 之间添加一条双向弧;变迁集+

x8∈Z ;有向弧集

+

x8∈Z

如果定时器是脉冲定时器TP:将从状态 变为状态 的过程模拟为变迁 从状态 变为状态 的过程有两个,分别模拟为变迁 和添加从 指向 的有向弧,添加从 指向 的有向弧,添加从 分别指向 和 的有向弧,分别添加从 和 指向的有向弧,分别在pe,1,on与 以及pe,2,off与 之间添加一条双向弧,在pe,1,off与 之间添加一条双向弧,在pe,2,on与 之间添加一条双向弧;变迁集x8∈Z+;有向弧集

+

x8∈Z

(5)如果vq,x8为取反线圈,定时器是接通延时定时器TON:将从状态 变为状态 的过程模拟为变迁 从状态 变为状态 的过程模拟为变迁 添加从pq,x8,off指向tq,x8,on的有向弧,添加从 指向 的有向弧,添加从 指向 的有向弧,添加从 指向 的有向弧,在pe,2,on与之间添加一条双向弧,在pe,2,off与 之间添加一条双向弧;所得变迁集合+

x8∈Z ;有向弧集

如果定时器是断电延时定时器TOF:从状态 变为状态 的过程有两个,分别模拟为变迁 和变迁 从状态 变为状态 的过程模拟为变迁 添加从 分别指向 和 的有向弧,添加从 和分别指向 的有向弧,添加从 指向 的有向弧,添加从指向 的有向弧,在pe,2,on与 之间添加一条双向弧,在pe,1,off与 之间添加一条双向弧,分别在pin,on与 以及pr,off与 之间添加一条双向弧;变迁集+

x8∈Z ;有向弧集

x8∈Z+

如果定时器是脉冲定时器TP:从状态 变为状态 的过程有两个,分别模拟为变迁 和变迁 从状态 变为状态 的过程模拟为变迁添加从 分别指向 和 的有向弧,添加从 和分别指向 的有向弧,添加从 指向 的有向弧,添加从 指向的有向弧,分别在pe,1,on与 以及pe,2,off与 之间添加一条双向弧,在pe,1,off与 之间添加一条双向弧,在pe,2,on与 之间添加一条双向弧;变迁集+

x8∈Z ;有向弧集

+

x8∈Z

步骤5、设定Petri网的初始标识m0。m0(Pin,rise)=m0(Pin,down)=0,m0(Pj,on)=0,m0(Pj,off)=1,+其中,j=vi,x1,vr,x4,vq,x8,ex7,in,r,0

步骤6、Petri网的库所集P=Pi∪Pr∪Pe∪Pq,Petri网的变迁集合T=Ti∪Tr∪Te∪Tq,Petri网的有向弧集F=Fi∪Fr∪Fe∪Fq;

步骤7、输出一个普通Petri网N:=(P,T,F)和初始标识m0。