FBD程序建模優(yōu)化技術研究及實現(xiàn).pdf

1、近年來，可編程控制器(PLC)構成的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在工業(yè)控制領域得到了廣泛應用。系統(tǒng)模型的建立有利于分析系統(tǒng)的控制算法、實時性、可靠性等性能，也可為控制程序的優(yōu)化設計提供思路。面向IEC61131-3功能塊圖(FBD)編程語言，提出了一種基于狀態(tài)空間模型的PLC程序建模方法。將PLC的DI、AI，DO、AO及內部存儲器單元分別映射為模型中的輸入向量、輸出向量及狀態(tài)向量，根據(jù)功能塊內部算法和連接關系對控制程序建立包含混合變量的狀態(tài)空間模

2、型，描述系統(tǒng)輸入、內部狀態(tài)及輸出三者之間的相互作用關系。分析并統(tǒng)一系統(tǒng)中的網絡通信周期、控制器掃描周期、功能塊周期信息，作為模型的采樣周期。在組態(tài)軟件中，設計算法建立程序模型并顯示，依次實現(xiàn)功能塊模型、網絡模型和程序模型的建立。
　　 本研究提出了模型降維，邏輯和算術運算簡化，定時器與計數(shù)器合并，基于工程意義的簡化等方法，對所得模型進行化簡。根據(jù)簡化后的模型指導生成程序，達到程序優(yōu)化的目的。在組態(tài)軟件中，設計模塊實現(xiàn)模型簡化及程

3、序生成的功能。模型優(yōu)化部分采用嵌套迭代實現(xiàn)模型降維，利用正則表達式進行模型解析，實現(xiàn)邏輯簡化和基于工程意義的簡化。構成程序模型的方程個數(shù)即為生成的網絡個數(shù)，按邏輯關系將各方程拆分成若干表達式，提取并匹配其中的功能塊關鍵信息以確定功能塊類型，根據(jù)各表達式之間的邏輯關系確定功能塊之間的組態(tài)形式，從而生成優(yōu)化后的控制程序。在組態(tài)軟件PLC_Config中，以流水燈控制程序為例進行建模及優(yōu)化方法的驗證。實例證明，通過程序優(yōu)化減少了內存資源的占用