[发明专利]一种基于中间语言的PLC程序验证方法

说明书

本发明公开了一种基于中间语言的PLC程序验证方法，包括：中间语言转换、迁移系统构造、性质验证以及验证结果处理。其中，所述中间语言转换包括了对梯形图语言、功能块图语言或顺序功能图语言等图形类PLC语言的中间语言转换，结构化文本语言或指令表语言等文本类PLC语言的中间语言转换，以及PLC程序运行环境配置的中间语言转换，并获得统一的中间语言程序。本发明实现了通过统一的中间语言程序,对因在不同运行环境下而具有一种或多种编程语言的PLC程序及其PLC运行环境配置的多种性质验证工作，在提供了一个完整的PLC程序验证方案的同时，大大提高了对PLC程序的验证效率。

技术领域

本发明涉及程序验证领域，特别是涉及了一种基于中间语言的PLC程序验证方法，用于PLC程序及其运行环境配置的运行进行验证。

背景技术

早期的PLC编程中，不同的电气设备提供商，包括西门子、三菱、倍福等厂商都有各自的PLC编程语言规范。这对不同厂商设备之间的PLC程序移植工作造成了巨大困难。1993年，国际电工委员会(International.Electrotechnical.Commission，IEC)颁布了PLC编程的国际标准IEC 61131-3。该标准统一了五种PLC编程语言(梯形图、功能块图、顺序功能图图、结构化文本以及指令表语言)的规范，从而为解决不同设备间的PLC程序的移植问题给出了解决方案。

由于PLC编程语言中的五类语言具有不同的特征，因此，为了满足不同PLC编程人群的使用，以及适应不同的PLC应用场景，在现有的PLC程序验证方法中需要针对每种语言设计相应的验证方案，进而对PLC应用程序进行验证。例如，目前已有一些验证方案设计了单类PLC编程语言转换到形式化模型的转换技术，从而将包含单类PLC语言的应用程序转换为形式化建模语言，其中现有的建模语言包括，时间自动机、Petri网、NuSMV输入模型等，并在支持该语言的验证工具中对该程序的性质进行验证。然而，由于针对不同的PLC编程语言需要设计不同的形式化建模语言转换方案，但在实际应用中，一个PLC程序往往包含多种编程语言，因此对PLC程序的验证工作将会耗费大量的转换时间。

本发明提出了基于IEC 61131-3中间语言程序的PLC程序验证技术，用于将PLC编程语言统一为统一的中间语言程序，并通过对中间语言程序的验证实现对原PLC程序的验证工作。该方法利用了统一形式的中间语言程序，避免了由中间语言程序向形式化建模语言进行转换的转换工作，而采用对中间语言程序构造迁移系统的方式进行形式化验证工作，大大减少了对PLC程序进行验证的复杂度。

发明内容

针对上述内容，本发明公开了一种基于中间语言的PLC程序验证方法，包括：对由一种或多种PLC语言编写的目标程序及其运行环境配置进行中间语言转换，获得对应所述目标程序及其运行环境配置的统一的中间语言程序；对所述中间语言程序进行定义，通过包括所述中间语言程序的定义结果、原子谓词以及标记函数，构造中间语言程序的迁移系统；通过多种逻辑模型对所述迁移系统进行性质验证，从而对中间语言程序进行性质验证，得到性质验证结果；根据所述性质验证结果以及对应的评估标准对所述迁移系统进行评估，对不满足性质验证的中间语言程序给出反例。

进一步的，所述一种或多种PLC语言包括：梯形图语言、功能块图语言、顺序功能图语言、结构化文本语言和/或指令表语言。

更进一步的，对所述梯形图语言、功能块图语言或顺序功能图语言进行的中间语言转换，包括：将由梯形图语言、功能块图语言或顺序功能图语言编写的PLC程序转换为PLCOpen XML文件；对所述PLCOpen XML文件中的每类元素设计相应的转换规则，从而将由梯形图语言、功能块图语言或顺序功能图语言编写的PLC程序转换为中间语言程序。

更进一步的，对所述结构化文本语言、指令表语言进行中间语言转换，包括：将由结构化文本语言、指令表语言编写的PLC程序解析为抽象语法树；对抽象语法树中每一类语法元素设计转换规则，从而将由结构化文本语言、指令表语言编写的PLC程序转换为中间语言程序。