将UML状态机转换为SCL？

Question

我想知道我是否可以用状态机/图对PLC进行编程。

在Sparx EA的帮助下，我们可以组成状态机。有没有可能将这个状态机转换成SCL(结构化控制语言，用于PLC编程)？或者，我们可以从Sparx EA中获取什么类型的数据，作为PLC编程的输入？

也许你有一个更好的想法来实现这个想法。

Answer 1

好的。您需要一个代码生成器工具，它可以读取状态机图表，并生成等效的结构化文本。

代码的形状非常简单。您可以为每个位定义一个ST布尔值(如果您可以像在StateCharts中那样拥有活动的并行状态)或一个包含状态号的ST整数。

然后，每个州的ST代码为：

   if (StateXXX) then
       <action in this state>
       if (somecondition)
          StateXXX=false;
          StateYYY=true;
       endif
   endif

您需要为每个州生成此代码。

这就留下了一个问题，你使用什么工具来完成这一任务？可以说是任何可以读取UML图的工具，UML图通常可以作为XML文档从UML编辑器中导出；使用解析后的XML，您可以编写代码来爬过它并输出上面的代码片段。

如果您编写的片段是定义良好的模板，这可能会更容易。您可以使用即席模板(简单的文本字符串，其中包含必须填充某些内容的标记)，也可以使用强制生成代码的结构和组合的工具，如Program Transformation System (PTS)。

PTS接受一种语言的语法，将解析该语言的实例，并允许您转换该语言，最后生成修改后的语言实例。一个有用的特例是将琐碎的程序转换为复杂的、真实的程序。此外，一个好的PTS将允许您编写正式代码模板方面的模式和转换规则，至少强制模板的语法有效。这确保了您使用的片段始终具有一定的最小意义。(相反，您可以在文本模板中编写任何您喜欢的垃圾代码)。当您编写大量这样的模式时，这对避免产生垃圾非常有帮助。

对于这个特定的示例(我公司的名为DMS的PTS，请参阅bio)，您可以为上面的片段编写模式：

 pattern StateInstance(statenumber: natural, action: statements, exit_condition: expression, exit_state: natural): statement =
   " if (StateNumber=\statenumber) then
        \action
        if (\exit_condition) then
          StateNumber=\exit_state
        endif
      endif
    ";

DMS提供了API来实例化这个模式(以及其他模式，通常会编写很多)，并组合它们的结果(使用实例化的模式作为实例化的其他模式的参数)，以生成最终的程序。您还可以添加转换规则来优化生成的代码。(DMS是由语法定义驱动的；它已经知道XML语言，特别是对ST和40+有健壮的定义)。

Answer 2

我从来没有真正编写过S7，但基本上知道你在找什么。EA没有用于SCL的生成器，看到它来自Sparx的机会很低。所以有两种可能性。

首先(但我不喜欢)是深入研究在代码生成过程中使用的Sparx宏语言的内部。如果你只需要对现有的模板做一些小的调整，那也没什么，但是写一个全新的模板(对我来说)一点也不好玩。

第二种方法是使用API生成代码。这相当简单(对我来说，因为我在大学里学的是编译器构造)。您要做的就是获取状态机，遍历它并生成相应的语言结构。这在很大程度上取决于你的技能，但我会在几天内创建一个粗略的原型。

Perl这里是一个示例脚本(我知道如果您一周左右不使用它，它就是一个，但是您可以破解它)，它使用EA的API来解析状态机：

package Compiler;
use strict;
use Win32::OLE qw (in);

sub new {
  my ($self, $rep) = @_;
  $self = {};
  $self->{nodes} = {};
  $self->{rep} = $rep;
  bless $self;
}

sub traverse {
  my ($self, $node) = @_;
  my $guid = $node->ElementGUID;
  return if defined($self->{nodes}->{$guid});
  my $nodeInfo = { 'name' => $node->Name, 'type'=> $node->Type, 'out' => ()};
  $self->{nodes}->{$guid} = $nodeInfo;

  for my $trans (in $node->Connectors) {
    my $target = $self->{rep}->GetElementByID($trans->SupplierID);
    next if $target->ElementGUID eq $guid;

    my @targetInfo = ($trans->TransitionGuard, $target->ElementGUID);
    push(@{$nodeInfo->{out}}, \@targetInfo);
    $self->traverse($target);
  }
}

1;

下面是一个简单的主程序：

use strict;
no strict 'refs';
use compiler;

my $rep = $ENV{'REP'}; # get repository pointer "by magic"
my $node = $rep->GetElementByGUID('{574C5E0C-E032-44c6-A6B0-783D35B9958B}'); # fixed addressing of InitialNode
my $compiler = Compiler->new($rep); 
$compiler->traverse($node); # read in all possible transitions/states
my %states = %{$compiler->{nodes}}; # this hash holds all states and their transitions

for my $key (keys %states) {
  my $state = $states{$key}; # loop through all found states
  print "$state->{type} $state->{name}\n"; # state name
  for my $out (@{$state->{out}}) {
    my ($guard, $guid) = @{$out};
    my $target = $compiler->{nodes}->{$guid};
    print "__$guard -> $target->{name}\n";
  }
}

现在假设你有一个状态机，像这样：

​

​

当你运行上面的程序时，它会打印出来

StateNode StateNode __no condition -> State1 (StateNode StateNode__no condition->State1)

状态State1

__condition -> State2

__exit ->状态State2

other condition -> State1 (其他条件)

第一个是未命名的出口，第二个是InitialNode (您也可以从StateNode获取该信息并使用它)。State1有两种可能的转换(到exit和State2)。而State2只会转换到State1。

现在，有了命名状态列表，您可以为不同的状态创建一些枚举。此外，您还为所有转换提供了保护，您可以将其转换为if-cascades或switch-语句。

当然，这不是一个完整的代码生成器，但您可以从这个脚手架中了解如何制作一个。

Answer 3

如果你使用的是西门子PLC-s，那么图形有一个可选的软件包，叫做S7 -S7：http://w3.siemens.com/mcms/simatic-controller-software/en/step7/simatic-s7-graph/Pages/Default.aspx。您可以在那里实现状态机。但不知道它的任何导入选项。

我将它用于一些作为状态机进行控制的设备。那个软件包不是免费的，我不记得它的价格了。我也不知道是否所有的S7家族都支持它。我使用了400系列，它在那里工作。

在任何项目中使用它之前，请询问您当地的西门子分销商，允许您使用它。