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可编程PLC软件构件化建模策略

收藏本文 2024-02-21 点赞:13272 浏览:57295 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:嵌入式系统在联系国计民生的众多行业中运用广泛。确保嵌入式系统正确可靠对经济进展、人身安全和社会稳定有着重要影响,是当今计算机和制约领域的重要探讨课题。形式化策略是确保系统正确性和可靠性的重要手段。然而,形式化策略以数学论述为基础,对用户有较高要求,限制了形式化策略在工业界的运用。本论文以plc软件为探讨对象,针对其固有特性和现实不足,分别以语言层、检查层和实现层三个方面探讨了构件化建模策略。论文主要工作包括:1.语言层,开发了领域建模语言PLC-BIP。PLC-BIP以形式化语言BIP为基础,在领域知识表达和模型语义标注两方面分别进行了扩展。实现了PLC周期工作方式、定时器、函数调用和中断调度机制等特点的建模,方便用户建立系统级模型。给出了自顶向下的嵌入式系统一般分解原则和自底向上的构件与系统映射联系。定义IL指令的操作语义,并给出基于转换的策略为已有代码建立形式化模型。2.检查层,针对构件化建模历程中可能违反领域潜在约束的不足,提出一种基于领域语义的静态检查框架。给出了领域约束的形式化表达,将领域约束是否满足的不足转化为领域概念格上的约束求解不足。可在建模历程中自动检查模型相对于领域约束的满足情况,尽早发现建模错误。3.实现层,提出基于形式化模型自动生成PLC代码的策略。该策略综合考虑了实现平台的硬件特点以及时间和资源约束,确保生成代码可运转。实现了PLC代码自动生成算法并结合双门制约案例展示了自动生成PLC代码的步骤。4.实现了构件化建模工具原型系统。它提供图形化的模型编辑界面;提供PLC装置制约领域构件类型和操作算子;实现了模型语法检查和一致性检查;支持模型的语义标注以及领域约束的实时检查。给出了该策略在无锡灵山梵宫门仓制约系统上的典型运用。案例通过PLC-BIP语言提供的领域操作算子和构件类型,建立了系统模型,体现了建模策略的易用性。在建模历程中,工具自动检查模型是否满足领域约束。关键词:构件化建模策略论文可编程逻辑制约器论文代码自动生成论文领域知识论文

    摘要3-4

    Abstract4-9

    主要符号对照表9-10

    第1章 绪论10-18

    1.1 探讨背景和作用10-12

    1.2 探讨近况12-14

    1.2.1 建模语言12-13

    1.2.2 构件化建模策略13-14

    1.3 探讨思路14-16

    1.4 论文主要工作16-17

    1.5 论文结构17-18

    第2章 PLC软件构件化建模18-42

    2.1 引言18-19

    2.2 相关探讨19-20

    2.2.1 PLC软件建模与验证19-20

    2.2.2 建模语言BIP20

    2.3 PLC领域建模语言20-26

    2.3.1 原子构件21-22

    2.3.2 连接子22-23

    2.3.3 复合构件23

    2.3.4 连接算子23-24

    2.3.5 领域构件类型24-26

    2.4 PLC系统特点建模26-31

    2.4.1 PLC系统总体结构27

    2.4.2 周期工作方式建模27-28

    2.4.3 函数调用建模28-29

    2.4.4 定时器建模29-31

    2.4.5 中断机制建模31

    2.5 嵌入式系统分解的一般原则31-34

    2.5.1 软硬件系统结构划分32-33

    2.5.2 制约软件的层次化分解33-34

    2.5.3 层次内部分解34

    2.5.4 构件与系统模型的映射34

    2.6 已有软件建模34-40

    2.6.1 常用指令35

    2.6.2 指令操作语义35-38

    2.6.3 转换规则38-40

    2.7 本章小结40-42

    第3章 基于领域知识的PLC模型静态检查策略42-55

    3.1 引言42-43

    3.2 基本论述43-45

    3.2.1 格43-45

    3.2.2 不动点论述45

    3.3 一个例子45-46

    3.4 多维特点系统46-50

    3.4.1 领域约束46-47

    3.4.2 构建领域概念格47-49

    3.4.3 多维特点系统的定义49-50

    3.4.4 约束函数50

    3.5 包含联系检查50-54

    3.5.1 包含联系50-52

    3.5.2 结构约束52

    3.5.3 检查策略52-54

    3.6 本章小结54-55

    第4章 基于模型的PLC代码自动生成55-74

    4.1 引言55-56

    4.2 背景知识56-58

    4.2.1 时间自动机56-57

    4.2.2 plc指令系统57-58

    4.3 一个PLC例子58-63

    4.3.1 双门制约介绍59

    4.3.2 形式化建模和验证59-63

    4.4 平台无关模型到平台相关模型63-64

    4.4.1 循环周期63

    4.4.2 输入输出端口63

    4.4.3 内存映射63-64

    4.4.4 定时器64

    4.5 PLC代码自动生成策略64-72

    4.5.1 代码生成的步骤64-68

    4.5.2 生成算法68

    4.5.3 案例生成代码68-72

    4.6 原型工具72-73

    4.7 本章小结73-74

    第5章 原型系统与运用实例浅析74-96

    5.1 引言74-75

    5.2 建模工具的设计和实现75-82

    5.2.1 工具的设计原则和需求75-76

    5.2.2 功能设计76-77

    5.2.3 工具框架和实现77-79

    5.2.4 静态检查的实现79-80

    5.2.5 图形化界面80-82

    5.3 无锡灵山梵宫门仓制约系统82-84

    5.4 门仓系统建模84-92

    5.4.1 系统系统结构84-86

    5.4.2 软件建模86-88

    5.4.3 环境建模88-91

    5.4.4 连接子91

    5.4.5 模型的忠实度91-92

    5.5 模型正确性检查92-93

    5.5.1 领域约束检查92

    5.5.2 模型仿真92-93

    5.6 相关工作比较93-95

    5.6.1 和BIP语言比较93-94

    5.6.2 和其他建模策略比较94-95

    5.7 本章小结95-96

    第6章 总结与展望96-98

    6.1 工作总结96-97

    6.2 探讨展望97-98

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