基于Petri网的软PLC系统数据同步方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于Petri网的软PLC系统数据同步方法，包括以下步骤：（1）基于Petri网工作流的数据流转模型；（2）构建数据同步数据结构：根据软PLC系统数据流转Petri网模型，构建分堆存储的哈希表数据结构来存储PLC系统数据；（3）改进观察者模式及数据同步：根据目标和观察者双方的要求建立映射关系，从观察者模式代理分离出注册类RegisterClass和映射类MappingClass；增加Delegate类对view视图层不同数据类型的变量进行渲染和编辑，并采用Model‑View框架，实现View视图层随Model数据层的自动同步刷新；采用准双向数据同步方法，哈希表与对象组态层、View视图层、Model数据层、元件映射视图层、配置文件间采用星型拓扑结构关系。本发明专利技术具有能使智能控制系统的数据同步简化，数据同步效率高的特点。

Data synchronization method of soft PLC system based on Petri net

The invention discloses a data synchronization method of soft PLC system based on Petri network, which comprises the following steps: (1) data transfer model of Petri network based on workflow; (2) to construct data synchronization data structure: according to the soft PLC system data transfer Petri net model, constructing heap storage hash table data structure to store the data PLC system; (3) improve the observer pattern and data synchronization: establishing a mapping relationship between target and observer according to the requirements from the observer pattern agent isolated class RegisterClass and class MappingClass register mapping; Delegate rendering and editing of different data types in the view view layer variables, and uses the Model View framework View, realize the view layer automatically with the Model data layer using quasi synchronous refresh; bidirectional data synchronization method, hash table and object configuration layer, view layer View, Star topology is used between Model data layer, component mapping layer and configuration file. The invention has the advantages of simplifying data synchronization of the intelligent control system and high data synchronization efficiency.

【技术实现步骤摘要】
基于Petri网的软PLC系统数据同步方法
本专利技术属于工业控制
，具体地说是涉及一种基于Petri网的软PLC系统数据同步方法。
技术介绍
现代工业控制平台需从多点同时采集数据，要求高速的实时数据处理，因此不同模块间数据快速同步是工控系统中非常重要的参量指标，工控系统对数据同步的响应时间要求在毫秒级甚至微秒级以内，嵌入式软PLC因其高效率而被广泛应用于分布式工业自动控制，特别是对于实时性要求高的系统。现有技术中，采用软PLC技术构建的嵌入式控制器可以实现实时运行控制，集成执行机构与检测运算模型和虚拟过程对象，具有实时性高、移植性好的特点。基于运行控制实验系统的结果表明,该系统能够为运行控制方法的研究提供一个高效、便捷的验证环境。有研究将基于嵌入式平台的数据同步技术应用于工控行业，数据同步前需要将服务器端和客户端进行连接，连接后才能实现数据的同步传输，不能完全达到工控系统对数据同步的毫秒级别的响应。基于“blackboxprotocol”的通信协议同步方法只能实现PLC的特定数据同步，限制了软PLC系统的可拓展性。此外还有许多研究是为了获得软PLC系统，他们的重点是在图形化与编译方面，对于数据如何高效流转关注较少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述缺点而提供一种使智能控制系统的数据同步简化，数据同步效率高的基于Petri网的软PLC系统数据同步方法。本专利技术的一种基于Petri网的软PLC系统数据同步方法，包括以下步骤：(1)基于Petri网工作流的数据流转模型：根据软PLC系统中数据流转过程，确定库所集、变迁集，构建软PLC系统数据流转Petri网模型；(2)构建数据同步数据结构：根据软PLC系统数据流转Petri网模型，构建分堆存储的哈希表数据结构来存储PLC系统数据；(3)改进观察者模式及数据同步：根据目标和观察者双方的要求建立映射关系，从观察者模式代理分离出注册类RegisterClass和映射类MappingClass；增加Delegate类对view视图层不同数据类型的变量进行渲染和编辑，并采用Model-View框架，实现View视图层随Model数据层的自动同步刷新；采用准双向数据同步方法，哈希表与对象组态层、View视图层、Model数据层、元件映射视图层、配置文件间采用星型拓扑结构关系。上述的基于Petri网的软PLC系统数据同步方法，其中:所述步骤(3)中的注册类RegisterClass类负责注册目标和观察者，映射类MappingClass类中记录系统中哈希表和多个不同观察者的映射关系，MappingFile类的设计确保了映射关系的一致性。上述的基于Petri网的软PLC系统数据同步方法，其中:所述注册类RegisterClass中加入DisplaySubject方法，显式地为所有注册过希表的不同观察者提供目标清单，目标清单的粒度达到目标的特定内容的级别，使不同的观察者拥有不同的权限。本专利技术与现有技术的相比，具有明显的有益效果，由以上方案可知，所述的基于Petri网工作流的数据流转模型，对系统同步过程中的数据流流向分析，利用Petri网理论对软PLC系统工作流的整体流程进行建模。PLC系统工作流中对象组态层存储大量的数据对象，而系统执行业务逻辑时，需要频繁地从对象层中获取对象的指针或是对象的相关信息，通过构建分堆存储的哈希表数据结构来存储PLC系统数据，对对象层的存储进行优化，建立合理的索引查找机制显著提高系统的运行效率。改进观察者模式，观察者模式不但存在冗余，而且映射关系的一致性也不能得到保障。改进观察者模式，从模式代理分离出注册类RegisterClass和映射类MappingClass，注册类RegisterClass类负责注册目标和观察者，映射类MappingClass类中记录系统中哈希表和多个不同观察者的映射关系，MappingFile类的设计确保了映射关系的一致性，从而通过改进观察者模式，保障映射关系的一致性，减少冗余。哈希表与对象组态层、View视图层、Model数据层、元件映射视图层、配置文件间采用星型拓扑结构，哈希表节点起到了一个汇总所有数据的作用，只要有数据更新到哈希表节点，其它节点便可从哈希表导出所需数据实现数据同步。总之，本专利技术能使智能控制系统的数据同步简化，数据同步效率高。以下通过具体实施方式，进一步说明本专利技术的有益效果。附图说明图1为本专利技术的哈希表数据结构图；图2为本专利技术的改进的观察者模式类图；图3为本专利技术的软PLC星型拓扑同步结构图；图4为实施例中的基于Petri网工作流的软PLC系统数据流转模型；图5为实施例中的准双向数据同步示意图；图6为实施例中的经典观察者模式的类视图；图7为实施例中的测试实验中所使用的场景；图8为实施例中的不同数据规模下数据同步时间图。具体实施方式以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的一种基于Petri网的软PLC系统数据同步方法具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。本专利技术的一种基于Petri网的软PLC系统数据同步方法，包括以下步骤：(1)基于Petri网工作流的数据流转模型：根据软PLC系统中数据流转过程，确定库所集、变迁集，构建软PLC系统数据流转Petri网模型；(2)构建数据同步数据结构：根据软PLC系统数据流转Petri网模型，构建分堆存储的哈希表数据结构来存储PLC系统数据(如图1所示)；(3)改进观察者模式及数据同步：根据目标和观察者双方的要求建立映射关系，从观察者模式代理分离出注册类RegisterClass和映射类MappingClass，注册类RegisterClass类负责注册目标和观察者，映射类MappingClass类中记录系统中哈希表和多个不同观察者的映射关系，MappingFile类的设计确保了映射关系的一致性。注册类RegisterClass中加入DisplaySubject方法，显式地为所有注册过希表的不同观察者提供目标清单，目标清单的粒度达到目标的特定内容的级别，使不同的观察者拥有不同的权限。增加Delegate类对view视图层不同数据类型的变量进行渲染和编辑，并采用Model-View框架，实现View视图层随Model数据层的自动同步刷新(如图2所示)；采用准双向数据同步方法，哈希表与对象组态层、View视图层、Model数据层、元件映射视图层、配置文件间采用星型拓扑结构关系(如图3所示)。实施例如下：1Soft-PLC系统及应用背景Soft-PLC(软PLC)系统是带有调试和编译功能的PLC编程器，通常其具备如下功能：1)编程语言标准化，遵循IEC61131-3标准，支持多语言编程，编程语言之间可以相互转换；2)具有丰富的控制模块，支持多种PID算法、控制算法；3)开放的控制算法接口，支持用户嵌入自己的控制算法模块；4)仿真运行，实时在线监控，在线修改程序和编译；5)强大的网络功能。目前国内外均有不少机构组织开发具有自主产权的软PLC产品，如美国RockwellAB、德国Beckhoff公司、华中科技大学、北京工业大学等。虽然美国RockwellAB的产品比较成熟，但是对于自主研发的智能控制系统却也不一定完全适用。作者所在研究组以研发中央空调节能控制系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Petri网的软PLC系统数据同步方法，包括以下步骤：（1）基于Petri网工作流的数据流转模型：根据软PLC系统中数据流转过程，确定库所集、变迁集，构建软PLC系统数据流转Petri网模型；（2）构建数据同步数据结构：根据软PLC系统数据流转Petri网模型，构建分堆存储的哈希表数据结构来存储PLC系统数据；（3）改进观察者模式及数据同步：根据目标和观察者双方的要求建立映射关系，从观察者模式代理分离出注册类RegisterClass和映射类MappingClass；增加Delegate类对view视图层不同数据类型的变量进行渲染和编辑，并采用Model‑View框架，实现View视图层随Model数据层的自动同步刷新；采用准双向数据同步方法，哈希表与对象组态层、View视图层、Model数据层、元件映射视图层、配置文件间采用星型拓扑结构关系。

【技术特征摘要】
1.一种基于Petri网的软PLC系统数据同步方法，包括以下步骤：（1）基于Petri网工作流的数据流转模型：根据软PLC系统中数据流转过程，确定库所集、变迁集，构建软PLC系统数据流转Petri网模型；（2）构建数据同步数据结构：根据软PLC系统数据流转Petri网模型，构建分堆存储的哈希表数据结构来存储PLC系统数据；（3）改进观察者模式及数据同步：根据目标和观察者双方的要求建立映射关系，从观察者模式代理分离出注册类RegisterClass和映射类MappingClass；增加Delegate类对view视图层不同数据类型的变量进行渲染和编辑，并采用Model-View框架，实现View视图层随Model数据层的自动同步刷新；采用准双向数据同步方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨观赐，王阳，杨静，陈占杰，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州,52