中央空調(diào)自控調(diào)試方案常用解決方案

PLC編程中的進(jìn)制類型和編程換算方法

PLC也是一臺微電腦，許多功能指令離不開進(jìn)制轉(zhuǎn)換，同時也是為了增加程序的可讀性，想要對PLC進(jìn)行編程，那么必須得清楚數(shù)制的設(shè)置以及轉(zhuǎn)化和對應(yīng)的符號。

當(dāng)然，人們輸入計算機(jī)的十進(jìn)制被轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制進(jìn)行計算，計算后的結(jié)果又由二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，這都由操作系統(tǒng)自動完成，并不需要人們手工去做。人們通常采用的數(shù)制有十進(jìn)制二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制。

常用進(jìn)制對應(yīng)表

常用進(jìn)制使用場合

二進(jìn)制只有 0 和 1 兩個符號，按照逢二進(jìn)一的規(guī)則運(yùn)算。0和1用來表示開關(guān)量（或稱數(shù)字量）的兩種不同狀態(tài)，如觸點(diǎn)的斷開和接通，線圈的得電和失電等。

所有數(shù)據(jù)的運(yùn)算、存儲都是采用二進(jìn)制進(jìn)行

西門子PLC上的輸入輸出編號是采用八進(jìn)制方式命名

MODBUS-RTU通信數(shù)據(jù)發(fā)送與接收是采用了十六進(jìn)制

某變頻器的參數(shù)地址以十六進(jìn)制分配

進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換

方法：二進(jìn)制數(shù)從低位到高位（即從右往左）計算，第0位的權(quán)值是2的0次方，位的權(quán)值是2的1次方，第2位的權(quán)值是2的2次方，依次遞增下去，把后的結(jié)果相加的值就是十進(jìn)制的值了！

方法：將二進(jìn)制數(shù)從位開始（ 從右到左 ），以4位二進(jìn)制數(shù)為一組進(jìn)行分組，左邊不足4位的補(bǔ)零。然后對每組分別運(yùn)用“8421”法則快速運(yùn)算。

方法：十進(jìn)制數(shù)除2取余法，即十進(jìn)制數(shù)除2，余數(shù)為權(quán)位上的數(shù)，得到的商值繼續(xù)除2，依此步驟繼續(xù)向下運(yùn)算直到商為0為止。

方法：對于每一位十六進(jìn)制數(shù)，分別運(yùn)用“8421”法則快速運(yùn)算，逐位展開成4位二進(jìn)制數(shù)，不足四位的補(bǔ)零，后左邊的零可省略。

方法：要從右到左用二進(jìn)制的每個數(shù)去乘以16的相應(yīng)次方，然后這些數(shù)字相加就是了。

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PLC形式化分析中面臨的困難

（1）PLC缺乏編程語言
PLC編程屬于低級編程語言且編程語言眾多，語法語義晦澀，采用分層尋址，地址尋址復(fù)雜，存在隱式的類型數(shù)據(jù)，建模難度大，語言屬性易丟失。
（2）時間建模缺失
工業(yè)控制系統(tǒng)的實時性要求很高，因此對時間進(jìn)行建模極為重要，時間建模的對象應(yīng)包括定時器的累積時間、單條指令的運(yùn)行時間和執(zhí)行周期時間，由于定時器是跨循環(huán)周期的全局變量，建模時將時間考慮在內(nèi)會極大地提高建模的難度并增加檢測的時間，但不考慮時間就無法檢測出與時間相關(guān)的安全規(guī)約。
（3）物理環(huán)境建模缺失
工控系統(tǒng)與物理環(huán)境關(guān)系密切，工業(yè)控制器的輸入一般可以認(rèn)為是物理環(huán)境的輸出，輸出一般可以認(rèn)為是物理環(huán)境的輸入，構(gòu)成一個閉環(huán)回路，不考慮物理環(huán)境就無法地模擬出工業(yè)控制器的行為。
（4）狀態(tài)空間
PLC代碼包含的變量多，狀態(tài)空間大，對PLC代碼進(jìn)行建模分析是建立在狀態(tài)轉(zhuǎn)化基礎(chǔ)上的，如果直接進(jìn)行模型檢測會造成狀態(tài)空間的問題。

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PLC控制代碼檢測的技術(shù)路線

（1）中間語言翻譯
由于工業(yè)控制器支持多種標(biāo)準(zhǔn)編程語言，且語法語義上都有較大差異，現(xiàn)有的模型檢測技術(shù)大都基于特定的編程語言，為了降低建模的復(fù)雜性，我們需要把PLC編程語言轉(zhuǎn)化成模型檢測器可以處理的中間語言。
Darvas等提出了將PLC程序的SCL語言轉(zhuǎn)化為基于NuSMV的中間模型方法，它是一種接近于自動機(jī)模型的中間模型。McLaughlin等給出了將PLC的指令表IL語言代碼翻譯為基于Vine的中間語言ILIL的方法。Zonouz等通過反編譯的方法將MC7code轉(zhuǎn)化為中間語言ILIL，該中間語言ILIL同樣使用BitBlaze二進(jìn)制分析工具Vine插件來描述。
（2）　時間模型構(gòu)建
工業(yè)控制系統(tǒng)的實時性要求很高，因此時間是很重要的建模對象。寄存器（On-Delay Timer，TON）用于確保PLC中實時性屬性，TON指令為PLC的輸入信號提供延遲機(jī)制。對TON計時器建模會極大地提高建模的難度并增加檢測的時間，但不考慮時間就無法檢測出與時間相關(guān)的安全規(guī)約。因此對TON計時器的形式化驗證成為PLC代碼形式化驗證的瓶頸之一。
近年來也有一些對TON計時器的建模研究，Masder等早開始這方面的研究，他們將IL程序轉(zhuǎn)換為時間自動機(jī)模型并使用自動機(jī)和Prometa模型兩種方式對計時器建模。Willems使用時間自動機(jī)對TON模型建模計來解決關(guān)于TON的問題。Wan等在定理證明器Coq中針對梯形圖語言對TON計時器進(jìn)行形式化驗證，但沒有給出通用模塊的PLC程序形式化描述。Sidi在定理證明器Coq中針對指令表語言對TON計時器進(jìn)行形式化驗證。

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