基于事件图方法的控制程序编译技术

摘要

近年来，随着计算机、通讯与控制技术的发展，由可编程控制器（Programmable LogicController，PLC）组成的分布式控制系统（Distributed Control Systems，DCS）得到了广泛应用。目前,组态软件仅对单个PLC进行编程，控制逻辑分散在各个PLC中，给DCS的程序设计、分析造成不便。因此，脱离具体设备，面向控制网络进行统一编程具有重要的开发价值与应用前景。
　　针对功能块（Function Block Diagram，FBD）编程语言，以变量间依赖关系为基础，提出了一种基于事件图的控制程序编译方法。将面向控制网络统一编写的程序映射为离散事件系统(Discrete Event Systems，DES)，将变量跃迁、指令执行等行为映射为事件及调度活动，根据功能块引脚变量和连线关系，建立了基于事件图的控制程序模型，描述了输入变量、内部变量及输出变量之间的相互作用。提出了基于深度优先搜索(DepthFirst Search，DFS)的事件图遍历算法，对控制程序的依赖关系进行分析，提取出相互间不存在耦合关系的功能块指令序列。
　　以系统通讯时间最短、设备负载均衡为原则，在保证控制逻辑正确的前提下，依据I/O变量类型为功能块序列划分设备，实现控制程序的分散下载。分析控制系统的拓扑结构，获得设备间的通讯路径，通过为路径上各个设备动态插入网络通讯指令，完成设备间的自动通讯，实现I/O变量在不同设备中的远程刷新。
　　开发了基于Visual Studio2005的组态软件DConfig，提供面向控制网络的统一编程功能。在DConfig中，以楼宇综合监控系统为例对编译方法进行验证。通过使用该编译方法对控制程序进行编译，指令被正确下载给对应设备，设备能够远程刷新I/O变量，运行逻辑正确。实验结果证明，本文提出的编译算法有效解决了统一编程与分散下载之间的矛盾，可以应用于分布式控制系统的面向网络编程。控制程序

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景

1．1．1 控制系统现状分析

1．1．2 离散事件系统应用价值

1．2 国内外研究现状

1．3 课题研究意义

1．4 论文内容及章节安排

2 控制程序建模

2．1 控制程序简介

2．1．1 编程语言

2．1．2 控制程序组成

2．1．3 控制程序执行特点

2．1．4 控制程序编译目标

2．2 控制程序分析

2．2．1 拆分功能块网络

2．2．2 控制程序的向量表示

2．3 功能块的事件图映射

2．3．1 离散事件系统相关概念

2．3．2 事件图简介

2．3．3 映射关系

2．4 建立事件图模型

2．5 模型存储结构

2．6 本章小结

3 事件图模型分析

3．1 事件图结点分类

3．2 事件图遍历算法

3．2．1 改进的DFS算法

3．2．2 遍历流程

3．3 事件树优化分组

3．4 本章小结

4 分散下载

4．1 设备通讯通道

4．1．1 设备网络层级

4．1．2 直接通讯通道

4．1．3 间接通讯通道

4．2 控制指令下载

4．2．1 I／O无关指令下载

4．2．2 I／O相关指令下载

4．3 远程刷新指令下载

4．3．1 控制器扫描周期

4．3．2 输入变量刷新指令下载

4．3．3 输出变量刷新指令下载

4．4 本章小结

5 编译软件开发

5．1 编译软件整体架构

5．2 工程管理实现

5．2．1 文件管理

5．2．2 网络拓扑管理

5．3 编辑功能实现

5．3．1 程序编辑

5．3．2 程序管理

5．4 编译功能实现

5．4．1 预编译

5．4．2 面向网络编译

5．4．3 I／O变量远程刷新

5．5 实时数据交互平台实现

5．6 应用示例

5．6．1 楼宇综合监控系统

5．6．2 编程与建模示例

5．6．3 分散下载效果

5．7 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢