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专利号: 2013106550015
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加计数器转换为顺序Petri网的方法,其特征在于包括如下步骤:步骤1、对加计数器的输入端和复位端进行转换:

步骤1.1将加计数器输入端的寄存器模拟为库所的集合

其中pi,on、pi,off、pi,rise分别表示加计数器输入端的寄存器的三种状态:高电平状态、低电平状态、从断开指向接通的切换状态;

步骤1.2将库所pi,off变为库所pi,on的过程模拟为变迁ti,off,on,将库所pi,on变为库所pi,off的过程模拟为变迁ti,on,off,添加库所pi,off指向变迁ti,off,on的有向弧,添加变迁ti,off,on指向库所pi,on的有向弧;添加库所pi,on指向变迁ti,on,off的有向弧,添加变迁ti,on,off指向库所pi,off的有向弧;添加变迁ti,off,on指向库所pi,rise的有向弧,所得的有向弧集合所得的变迁集合

步骤1.3当加计数器复位端为高电平时,加计数器当前值清零,输出为低电平,将加计数器复位端的寄存器模拟为库所集合Pr={pr,on,pr,off},其中库所pr,on、pr,off分别表示复位端寄存器的两种状态:高电平状态、低电平状态,库所集合步骤1.4将库所pr,off变为库所pr,on的过程模拟为变迁tr,off,on,将库所pr,on变为库所pr,off的过程模拟为变迁tr,on,off,添加库所pr,off指向变迁tr,off,on的有向弧,添加库所pr,on指向变迁tr,on,off的有向弧;添加变迁tr,off,on指向库所pr,on的有向弧,添加变迁tr,on,off指向库所pr,off的有向弧,所得的有向弧集合 其中F1={(pr,off,tr,off,on),(pr,on,tr,on,off),(tr,off,on,pr,on),(tr,on,off,pr,off)},所得变迁集合步骤1.5此时已完成不加循环扫描的加计数器输入周期的Petri网建模,接下来为输入端和复位端增加顺序控制,先对输入端进行采样,构建一个控制库所S0表示开始将输入端的状态存入寄存器,构建一个控制库所S1表示输入端存入操作结束,同时也表示开始将复位端的状态存入寄存器,所得的控制库所集合

步骤1.6输入端的任何一个状态都有两种变化情况,当上一周期的输入端为低电平,当前周期可以为高电平,或者仍然为低电平,将低电平转换为低电平的过程模拟为变迁ti,off,off,将高电平转换为高电平的过程模拟为变迁ti,on,on,添加库所pi,on指向变迁ti,on,on的双向弧;添加库所pi,off指向变迁ti,off,off的双向弧;

库所pi,on,on表示当上一周期为高电平且当前周期仍然为高电平,从控制库所S0开始将输入端的状态存储在寄存器直到控制库所S1,添加库所S0指向变迁ti,off,off、ti,on,on、ti,off,on、ti,on,off的有向弧,添加变迁ti,off,off、ti,on,on、ti,off,on、ti,on,off指向控制库所S1的有向弧;添加变迁ti,on,on指向库所pi,on,on的有向弧,所得的有向弧集合其中:

Fi,1={(ti,on,on,pi,on,on)},Fi,2={(ti,on,on,pi,on),(pi,on,ti,on,on)};

Fi,3={(ti,off,off,pi,off),(pi,off,ti,off,off)};

所得变迁的集合 所得的库所集合

步骤1.7对复位端的状态进行采样,构建一个控制库所S2表示复位端采样结束,也就是输入周期结束;构建变迁tr,off,off、tr,on,on分别表示复位端低电平变为低电平、高电平变为高电平,添加库所pr,on指向变迁tr,on,on的双向弧;添加库所pr,off指向变迁tr,off,off的双向弧,复位端的采样从输入端的结束开始,所以添加控制库所S1指向变迁tr,off,off、tr,on,on、tr,off,on、ti,on,off的有向弧;添加变迁tr,off,off、tr,on,on、tr,off,on、ti,on,off指向控制库所S2的有向弧,所得的有向弧集合 其中:Fr,1={(tr,on,on,pr,on,on)},Fr,2={(tr,on,on,pr,on),(pr,on,tr,on,on)};

Fr,3={(tr,off,off,pr,off),(pr,off,tr,off,off)},所得变迁的集合步 骤 1.8 输 入 库 所 集 变 迁 集 合

有向弧集合

步骤2、对加计数器执行部分进行转换:

当复位端为高电平时,不论输入端是什么状态,加计数器清零;

创建一个控制库所S3表示清零状态,对应输入端寄存器有三种情况使得加计数器进入清零状态:输入端寄存器三种状态分别为低电平状态、上升沿状态、高电平状态,每一种状态对应一个变迁分别为:tc,on,off、tc,on,rise、tc,on,on;

添加控制库所S2指向变迁tc,on,off、tc,on,rise、tc,on,on的有向弧;添加库所pr,on指向变迁tc,on,off、tc,on,rise、tc,on,on的双向弧;添加库所pi,off指向变迁tc,on,off的双向弧;添加库所pi,rise指向变迁tc,on,rise的有向弧;添加库所pi,on,on指向变迁tc,on,on的有向弧;添加变迁tc,on,off、tc,on,rise、tc,on,on指向库所S3的有向弧;

创建一个控制库所S4来表示无效状态,即有两个状态对当前加计数器的输出状态不产生影响,用变迁tc,null,1表示输入端为高电平、复位端为低电平;用变迁tc,null,2表示输入端为低电平、复位端为低电平;

添加库所pi,on,on指向变迁tc,null,1的有向弧;添加库所pi,off指向变迁tc,null,2的双向弧;

添加库所pr,off指向变迁tc,null,1、tc,null,2的双向弧;添加控制库所S2指向变迁tc,null,1、tc,null,2的有向弧;添加变迁tc,null,1、tc,null,2指向控制库所S4的有向弧;所得的控制库所集合:Sc={S3,S4},变 迁 集 合Tc={tc,on,off,tc,on,risetc,on,on,tc,null,1,tc,null,2},有 向 弧 集 合其中:步骤2.1将加计数器当前值寄存器模拟为两对库所pc,ctu,max、pc,ctu,now,其中库所pc,ctu,max表示加计数器可以计数的最大值;库所pc,ctu,now表示加计数器当前值;当加计数器满足加1状态时,从库所pc,ctu,max取出一个托肯放到库所pc,ctu,now内,如果库所pc,ctu,now内的托肯数大于等于加计数器预设值PV时,加计数器输出高电平,所得的库所集合为步骤2.2将库所pc,ctu,max取出一个托肯放到库所pc,ctu,now的过程模拟为变迁tctu,max,now,并且变迁激发满足的条件有三个:输入采样结束且不处于复位状态、输入端为上升沿状态、复位端端为低电平状态;

添加库所pc,ctu,max指向变迁tctu,max,now的有向弧;添加变迁tctu,max,now指向库所pc,ctu,now的有向弧;添加控制库所S2指向变迁tctu,max,now的有向弧;添加库所pi,rise指向变迁tctu,max,now的有向弧;添加库所pr,off指向变迁tctu,max,now的双向弧;所得的变迁集合有向弧集合:

步骤2.3加计数器每加一次后应该判断加计数器当前值是否大于等于加计数器

预设值PV,创建一个控制库所S5表示加计数器每加一次的状态,控制库所S5也表示当前周期加计数器计数完毕,添加变迁tctu,max,now指向控制库所S5的有向弧,有向弧集合控制库所集合:

步骤2.4将库所pc,ctu,now内的托肯全部取出放入库所pc,ctu,max内的过程称为加计数器清零过程,模拟为变迁tctu,now,max;变迁tctu,now,max每次激发取出一个托肯放入库所pc,ctu,max内,如果初始库所pc,ctu,now内有多个托肯,则变迁tctu,now,max要发生多次;变迁tctu,now,max条件是加计数器处于清零状态,添加控制库所S3指向变迁tctu,now,max的双向弧;添加库所pc,ctu,now指向变迁tctu,now,max的有向弧;添加变迁tctu,now,max指向库所pc,ctu,max的有向弧;创建一个变迁tctu,now,null判断库所pc,ctu,now内没有托肯;添加控制S3指向变迁tctu,now,null的有向弧;添加库所pc,ctu,max指向变迁tctu,now,null的双向弧且权值为加计数器可以计数的最大值PvMax;

所 得 的 变 迁 集 合 有 向 弧 集 合

其中

Fnow,max={(S3,tctu,now,max),(pc,ctu,now,tctu,now,max),(tctu,now,max,S3),(tctu,now,max,pc,ctu,max)};

Fnow,null={(S3,tctu,now,null),(pc,ctu,max,tctu,now,null),(tctu,now,null,pc,ctu,max)};

步 骤 2.5 加 计 数 器 内 部 库 所 集 合 变 迁 集 合

有向弧集合

步骤3、将加计数器的输出部分转换为Petri网:

加计数器只能输出高电平或者低电平,将这两种状态模拟为库所po,ctu,on、po,ctu,off,库所集将输入端和复位端的状态组合分为三种:复位状态、计数状态、不影响加计数器当前值的状态;

步骤3.1当加计数器处于复位状态时,输出为低电平,变迁tctu,now,null判断库所pc,ctu,now内没有托肯,输出端输出低电平,添加变迁tctu,now,null指向库所po,ctu,off的有向弧,所得有向弧集合步骤3.2当加计数器计数结束后且到达加计数器预设值PV,此时加计数器输出高电平,将这个情况模拟为变迁to,ctu,pv,添加控制库所S5指向变迁to,ctu,pv的有向弧;添加库所pc,ctu,now指向变迁to,ctu,pv的双向弧且权值为加计数器预设值PV;输出端输出高电平,添加变迁to,ctu,pv指向库所po,ctu,on的有向弧,所得变迁集合 有向弧集合:步骤3.3当加计数器计数结束后没达到加计数器预设值PV,此时加计数器输出低电平,将这个情况模拟为变迁to,ctu,lpv,添加控制库所S5指向to,ctu,lpv的有向弧;添加库所pc,ctu,max指向变迁to,ctu,lpv的双向弧且权值为PvMax-PV+1;由于输出端输出低电平,所以添加变迁to,ctu,lpv指向库所po,ctu,off的有向弧,所得变迁集合 有向弧集合:步骤3.4当加计数器输入采样后处于不影响加计数器当前值的状态时,当前周期的输出结果和上一周期相同,将这两种情况模拟为变迁to,ctu,on、to,ctu,off,其中变迁to,ctu,on表示上一周期输出高电平;变迁to,ctu,off表示上一周期输出低电平,控制库所S4就表示加计数器处于这个状态,当上一周期是低电平时表示库所pc,ctu,max内的托肯数为PvMax-PV+1个,所以添加控制库所S4指向变迁to,ctu,off的有向弧;添加库所pc,ctu,max指向变迁to,ctu,off的双向弧且权值为PvMax-PV+1;添加变迁to,ctu,off指向库所po,ctu,off的有向弧,当库所pc,ctu,now内的托肯数大于等于加计数器预设值PV,表示上一周期输出高电平,所以添加控制库所S4指向变迁to,ctu,on的有向弧;添加库所pc,ctu,now指向变迁to,ctu,on的双向弧且权值为加计数器预设值PV;

添加变迁to,ctu,on指向库所po,ctu,on的有向弧,所得变迁集合 有向弧集合:

步骤3.5当加计数器在上个周期已经计数到最大值时,当前周期加计数器仍然满足计数条件,此时加计数器不进行工作且输出状态保持为高电平,将这种情况模拟为变迁to,ctu,full,添加控制库所S2指向变迁to,ctu,full的有向弧;添加库所pi,rise指向变迁to,ctu,full的有向弧;添加库所pr,off指向变迁to,ctu,full的双向弧;添加库所pc,ctu,now指向变迁to,ctu,full的双向弧且权值为PvMax;添加变迁to,ctu,full指向库所po,ctu,on的有向弧,所得变迁集合所得有向弧集合:步骤3.6加计数器输出部分变迁集合 有向弧集合

步骤4、输出加计数器的Petri网模型:

加计数器的Petri网库所集为P=Pctu,i∪Pctu∪Pctu,o,变迁集合为T=Tctu,i∪Tctu∪Tctu,o,有向弧集合为F=Fctu,i∪Fctu∪Fctu,o,得到一个普通的Petri网Nctu:=(P,T;F)和初试标识m0。