CN103631711A - 用于编程语言的错误检测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于编程语言的错误检测设备和方法，其被配置为在IEC61131-3编程语言中快速且容易地检测与错误逻辑相同（等同）或相似的逻辑，并且允许用户预先识别易发生错误的逻辑，设备包括：程序准备单元，其被配置为通过使用编程语言来准备程序；逻辑转换器，其被配置为将准备的程序转换成序列；散列码计算器，其被配置为通过将转换后的序列划分成多个程序语言的最小单位，通过被划分的多个程序语言的最小单位来计算各个散列码并且通过比较各个计算出的散列码来对于序列检测相同逻辑；以及LCS（最长公共子序列）计算器，其对于被多个程序语言的最小单位划分的序列计算LCS，并且通过将计算出的LCS应用到LCS算法来对于序列检测相似逻辑。
Description
技术领域
本公开的方案涉及一种用于编程语言的错误检测设备及其方法，并且尤其涉及用于IEC61131-3编程语言的错误检测设备及其方法。
背景技术
通常，用户由于多样化和分布式的PLC编程语言而倾向于在控制PLC（可编程逻辑控制器）中发生错误，并且由于各个PLC编程语言的使用而经常发生人力资源和物质资源的浪费。为了解决这些问题，IEC（国际电工委员会）已经采用国际上标准化为IEC61131-3的语言，并且使常规的PLC编程语言整合并且标准化。
图1是根据现有技术的PLC自动化系统的程序环境的框图。
参照图1，PLC自动化系统的程序包括：程序准备单元11，其被配置为通过提供IEC61131-3编程环境而准备程序；程序下载单元12，其将所准备的程序下载到控制器；以及程序验证单元13，其验证所下载的程序。
自动化系统的程序控制器通过重复地使用一个以上相同逻辑或相似逻辑而频繁地控制PLC自动化程序。然而，在重复使用相同逻辑或相似逻辑的情况下，在PLC自动化系统中使用的IEC61131-3编程语言与为更高等级编程语言的C/C++语言之间比较时，由于在程序的准备期间缺乏如用于重复逻辑使用的模板的要素，所以在逻辑变化期间会存在一个接一个地搜索和改变相同逻辑或相似逻辑的问题。
特别地，用于一个以上相同部件使用的逻辑变化必须等同地应用到相同部件所使用的所有情况。即使从逻辑变化中省略一个部件，也会使整个自动化系统的可靠性恶化。虽然从自动化系统的研发阶段到试验操作和维护/维修阶段都必须重要地以同样的方式管理相同逻辑或相似逻辑，但是在自动化系统的常规程序环境下未提供搜索相同逻辑或相似逻辑的功能。
发明内容
本公开的示例性方案是为了实质上解决至少上面的问题和/或缺陷并且提供至少下面提到的优势。因此，本公开旨在提供一种用于编程语言的错误检测设备及其方法，所述设备被配置为通过检测相同逻辑或相似逻辑来报告关于自动化系统的程序的相同（等同）逻辑或相似逻辑。
本公开还旨在提供一种用于编程语言的错误检测设备及其方法，所述设备被配置为快速且容易地检测与错误逻辑相同（等同）或相似的逻辑，并且被配置为允许用户预先识别易出现错误的逻辑。
在本公开的一个总的方案中，提供了一种用于PLC自动化系统上编程语言的错误检测设备，所述设备包括：
程序准备单元，其被配置为通过使用编程语言来准备程序；
逻辑转换器，其被配置为将准备的程序转换成序列；
散列码（hash code）计算器，其被配置为通过将转换后的序列划分成多个程序语言的最小单位，通过被划分的所述多个程序语言的最小单位来计算各个散列码并且通过比较各个计算出的散列码来对于序列检测相同逻辑；以及
LCS（最长公共子序列）计算器，其对于被所述多个程序语言的最小单位划分的序列计算LCS，并且通过将计算出的LCS应用到LCS算法来对于所述序列检测相似逻辑。
优选地，但不是必要的，所述错误检测设备可以进一步包括结果判定器，其被配置为：通过比较由所述散列码计算器计算出的所述多个程序语言的每个最小单位的散列码，在散列码是相互相同的情况下，判定相关序列是相同逻辑；以及通过将所述LCS计算器计算出的LCS与设置序列的相似性阈值比较在所述LCS大于设置序列的相似性阈值的情况下，判定相关序列是相似逻辑。
优选地，但不是必要的，所述错误检测设备可以进一步包括逻辑报告单元，其被配置为报告对于所述序列的相同逻辑检测、相似逻辑检测以及判定结果。
优选地，但不是必要的，所述错误检测设备可以进一步包括阈值输入单元，其被配置为在未检测到相似逻辑或者相似逻辑的数量超过设置阈值的情况下，由用户改变并且设置所述序列的相似性阈值。
优选地，但不是必要的，所述错误检测设备可以进一步包括变量过滤单元，其被配置为移除关于编程语言的变量的信息以用于相同逻辑的准确检测和判定。
在本公开的另一个总的方案中，提供了一种用于PLC自动化系统上编程语言的错误检测方法，所述方法包括：
使用编程语言来准备程序并且将准备的程序转换成序列；
通过将转换后的序列划分成多个程序语言的最小单位，通过被划分的所述多个程序语言的最小单位来计算各个散列码并且通过比较各个计算出的散列码来对于序列检测相同逻辑；以及
对于被所述多个程序语言的最小单位划分的序列计算LCS（最长公共子序列），并且通过将计算出的LCS应用到LCS算法来对于所述序列检测相似逻辑。
优选地，但不是必要的，所述方法可以进一步包括：通过比较由所述散列码计算器计算出的所述多个程序语言的每个最小单位的散列码，在散列码是相互相同的情况下，判定相关序列是相同逻辑；以及通过将由所述LCS计算器计算出的LCS与设置序列的相似性阈值比较，在所述LCS大于设置序列的相似性阈值的情况下，判定相关序列是相似逻辑。
优选地，但不是必要的，所述方法可以进一步包括向用户报告对于所述序列的相同逻辑检测、相似逻辑检测以及其判定结果。
优选地，但不是必要的，所述方法可以进一步包括在未检测到相似逻辑或者相似逻辑的数量超过设置阈值的情况下，由用户改变并且设置所述序列的相似性阈值。
优选地，但不是必要的，所述方法可以进一步包括移除关于所述编程语言的变量的信息以用于相同逻辑的准确检测和判定。
本公开的示例性实施例的优势在于：可以通过由用户识别自动化系统程序所使用的相同逻辑或相似逻辑来防止可能在自动化系统的试验操作和维护/维修阶段中产生的潜在逻辑错误，从而提高自动化系统的可靠性。
附图说明
图1是图示出根据现有技术的PLC自动化系统的程序环境的框图。
图2是图示出根据本公开的第一示例性实施例的用于编程语言的错误检测设备的框图。
图3是图示出根据本公开的第二示例性实施例的用于编程语言的错误检测设备的框图。
图4是图示出通过图3中图示出的变量过滤单元过滤编程语言的变量的操作的示意图。
图5是图示出在根据本公开的用于编程语言的错误检测设备中由用户设置序列的相似性阈值的示例的示意图。
图6是图示出根据本公开的第三示例性实施例的用于编程语言的错误检测设备的框图。
图7是图示出根据本公开的第四示例性实施例的用于编程语言的错误检测设备的框图。
具体实施方式
参照以下示例性实施例和附图的详细说明可以更容易地理解本公开的优势和特征。所以，本公开不限于下文将要描述的示例性实施例，而是可以以其他形式实施本公开。相应地，所描述的方案旨在包括落在本公开的范围和创新思想内的所有这种变更、修改和变化。
虽然下文的详细说明将IEC61131-3语言解释并且图示为编程语言，但是本公开不限于此，并且对本领域的技术人员来说应当显而易见的是，可以将除了IEC61131-3语言之外的其他语言应用至本公开。
下文中，将参照附图更全面地描述根据示例性实施例的用于编程语言的错误检测设备和方法，其中相似的附图标记在通篇中指的是相似的元件。
图2是图示出根据本公开的第一示例性实施例的用于编程语言的错误检测设备的框图。
参照图2，根据本公开的用于编程语言的错误检测设备可以包括程序准备单元21、逻辑转换器22、散列码计算器24、LCS（最长公共子序列）计算器25以及逻辑报告单元27。
首先，用户通过程序准备单元21使用IEC61131-3语言来编写程序。IEC61131-3语言使用图形类型的语言，并且逻辑转换器22将由用户通过程序准备单元21编写的IEC61131-3程序语言转换成序列格式。
散列码计算器24将通过逻辑转换器22转换成序列格式的IEC61131-3程序语言划分为IEC61131-3程序语言的每个最小单位（梯级）。散列码计算器24在计算各个被划分的梯级的散列码之后通过比较各个散列码来检测相同逻辑。
LCS计算器25在计算用于IEC61131-3程序语言的每个最小单位（梯级）的LCS（最长公共子序列）之后，使用用于判定各个梯级的相似性的LCS算法来检测相似逻辑，其中LCS算法将从公共子序列中输出最长的一个，因为LCS算法对本领域的技术人员来说是显而易见的，所以在此将省略其详细解释。
逻辑报告单元27向用户报告通过使用散列码和LCS搜索到的相同逻辑或相似逻辑的结果。也就是说，逻辑报告单元27将具有相同散列码的逻辑报告为相同逻辑，而将具有比用户预先设置的相似性阈值更大的相似性阈值的逻辑报告为相似逻辑。将参照图5详细地描述由用户预先设置的序列的相似性阈值。
图3是图示出根据本公开的第二示例性实施例的用于编程语言的错误检测设备的框图，其中除了图2中图示出的之外，图3还包括变量过滤单元23。
参照图3，根据本公开的用于编程语言的错误检测设备可以包括程序准备单元21、逻辑转换器22、变量过滤单元23、散列码计算器24、LCS（最长公共子序列）计算器25以及逻辑报告单元27。
首先，用户通过程序准备单元21使用IEC61131-3语言来编写程序。IEC61131-3语言使用图形类型的语言，并且逻辑转换器22将由用户通过程序准备单元21编写的IEC61131-3程序语言转换成序列格式。
响应于用户的选择，变量过滤单元23移除由程序所使用的变量信息，其中用户可以通过变量过滤单元23来选择使关于变量的影响最小化，由此能够防止梯级之间的相似性因用户所输入的变量之间的差别而降低。也就是说，在使用变量过滤单元23的情况下，不管用户所输入的变量信息是什么，都可以检测到相似的用户程序，并且随后将参照图4描述通过变量过滤单元23使关于变量的影响最小化的过程。
散列码计算器24将通过逻辑转换器22转换成序列格式的IEC61131-3程序语言划分为IEC61131-3程序语言的每个最小单位（梯级）。散列码计算器24在计算各个被划分的梯级的散列码之后通过比较各个散列码来检测相同逻辑。
LCS计算器25在计算用于IEC61131-3程序语言的每个最小单位（梯级）的LCS之后，使用用于判定各个梯级的相似性的LCS算法来检测相似逻辑。
逻辑报告单元27向用户报告通过使用散列码和LCS搜索到的相同逻辑或相似逻辑的结果。也就是说，逻辑报告单元27将具有相同散列码的逻辑报告为相同逻辑，而将具有比用户预先设置的相似性阈值更大的相似性阈值的逻辑报告为相似逻辑。
图4是图示出由图3中图示出的变量过滤单元过滤编程语言的变量的操作的示意图。
参照图4，以图形形式图示出相同电容器（蓄电器），并且相同电容器分别被表示为A、A1、a和a1。也就是说，相同的电容器用4个不同的变量表示。
在将4个相同电容器和各自的变量转换成字符的情况下，电容器可以被转换成相同的字符，但是变量分别被转换成不同的字符，并且可以被检测为相同逻辑的逻辑可能产生被检测为相似逻辑的问题。因而，由于变量过滤单元23移除了变量信息，所以可以准确地搜索到相同逻辑。
图5是图示出在根据本公开的用于编程语言的错误检测设备中由用户设置序列的相似性阈值的示例的示意图。
参照图5，假定比较相似性的序列例如分别为‘abcde’和‘abcfg’，可以设置这种情况（L1）为相似的：其中形成各个序列的‘ab’是相同的而其余字符是不同的，或者可以设置这种情况（L2）为相似的：其中‘abc’是相同的而其余字符是不同的。也就是说，对于用户而言，对于序列的相似性阈值，可以将这样比较的序列中的两个字符相同的情况设置为阈值，或者将三个字符相同的情况设置为阈值。
如果通过由用户设定的序列的相似性阈值未检测到用户所希望的相似逻辑或者检测到太多的相似逻辑，则用户可以改变序列的相似性阈值以搜索用户所希望的相似逻辑。序列的相似性阈值的设定不限于此，并且应当明显的是，还可以设定阈值为不同的方法。
图6是图示出根据本公开的第三示例性实施例的用于编程语言的错误检测设备的框图。
参照图6，根据本公开的用于编程语言的错误检测设备可以包括程序准备单元21、逻辑转换器22、散列码计算器24、LCS计算器25、结果判定器26、逻辑报告单元27以及阈值输入单元28。
首先，用户通过程序准备单元21使用IEC61131-3语言来编写程序。IEC61131-3语言使用图形类型的语言，并且逻辑转换器22将用户通过程序准备单元21编写的IEC61131-3程序语言转换成序列格式。
散列码计算器24将通过逻辑转换器22转换成序列格式的IEC61131-3程序语言划分为IEC61131-3程序语言的每个最小单位（梯级），并且计算各个被划分的梯级的散列码。
LCS计算器25将通过逻辑转换器22转换成序列格式的IEC61131-3程序语言划分为IEC61131-3程序语言的每个最小单位（梯级），并且计算用于各个被划分的单位的LCS。
结果判定器26通过比较各个梯级的散列码来判定相同逻辑，并且通过比较由每个梯级的LCS设定的序列的相似性阈值和由阈值输入单元28设定的序列的相似性阈值来判定相似逻辑。也就是说，将具有相同散列码的逻辑判定为相同逻辑，而将具有比由用户通过阈值输入单元28预先设置的相似性阈值更大的相似性阈值的逻辑判定为相似逻辑。
逻辑报告单元27向用户报告由结果判定器26搜索到的相同逻辑或相似逻辑的结果。
然而，如果未检测到相似逻辑或检测到太多的相似逻辑，则用户可以使用阈值输入单元28来改变序列的相似性阈值。结果判定器26使用改变后的序列的相似性阈值和LCS算法来针对IEC61131-3程序语言的每个单位（梯级）检测相似逻辑。如果检测到相似逻辑，则逻辑报告单元27向用户报告检测到的相似逻辑。
如果未检测到相似逻辑或检测到太多的相似逻辑，则用户可以使用阈值输入单元28来再一次改变序列的相似性阈值。也就是说，可以由用户重复进行序列的相似性阈值的改变从而检测用户所希望的相似逻辑。
图7是图示出根据本公开的第四示例性实施例的用于编程语言的错误检测设备的框图，其中与图6不同，图7还包括变量过滤单元23。
参照图7，根据本公开的用于编程语言的错误检测设备可以包括程序准备单元21、逻辑转换器22、变量过滤单元23、散列码计算器24、LCS（最长公共子序列）计算器25、结果判定器26、逻辑报告单元27以及阈值输入单元28。
首先，用户通过程序准备单元21使用IEC61131-3语言来编写程序。IEC61131-3语言使用图形类型的语言，并且逻辑转换器22将用户通过程序准备单元21编写的IEC61131-3程序语言转换成序列格式。
响应于用户的选择，变量过滤单元23移除由程序所使用的变量信息，由此可以防止梯级之间的相似性因用户所输入的变量之间的差别而降低。而且，变量过滤单元23被配置为使得关于变量的影响可以通过用户的选择而最小化，从而可以检测到相似的用户程序，而不受用户输入的变量信息影响。
散列码计算器24将通过逻辑转换器22转换成序列格式的IEC61131-3程序语言划分为IEC61131-3程序语言的每个最小单位（梯级），并且计算各个被划分的梯级的散列码。
LCS计算器25将通过逻辑转换器22转换成序列格式的IEC61131-3程序语言划分为IEC61131-3程序语言的每个最小单位（梯级），并且计算用于各个单位的LCS。
结果判定器26通过比较各个梯级的散列码来判定相同的逻辑，并且通过比较由每个梯级的LCS设定的序列的相似性阈值和由阈值输入单元28设定的序列的相似性阈值来判定相似逻辑。也就是说，将具有相同散列码的逻辑判定为相同逻辑，而将具有比由用户通过阈值输入单元28预先设置的相似性阈值更大的相似性阈值的逻辑判定为相似逻辑。
逻辑报告单元27向用户报告通过结果判定器26搜索到的相同逻辑或相似逻辑的结果。
然而，如果未检测到相似逻辑或检测到太多的相似逻辑，则用户可以使用阈值输入单元28来改变序列的相似性阈值。结果判定器26使用改变后的序列的相似性阈值和LCS算法来针对IEC61131-3程序语言的每个单位（梯级）检测相似逻辑。如果检测到相似逻辑，则逻辑报告单元27向用户报告检测到的相似逻辑。
如果未检测到相似逻辑或检测到太多的相似逻辑，则用户可以使用阈值输入单元28来再一次改变序列的相似性阈值。也就是说，可以由用户重复进行序列的相似性阈值的改变从而检测用户所希望的相似逻辑。
尽管已经参照其多个阐释性实施例描述了示例性实施例，但是应当理解的是，本领域的技术人员可以设想将落在本公开的原理的精神和范围内的多个其他修改和实施例。更特别地，在本公开、附图和所附的权利要求书的范围内对主题组合布置的部件部分和/或布置进行各种变型和修改是可能的。
Claims (10)
1.一种用于PLC自动化系统上编程语言的错误检测设备，所述设备包括：
程序准备单元，其被配置为通过使用编程语言来准备程序；
逻辑转换器，其被配置为将准备的程序转换成序列；
散列码计算器，其被配置为通过将转换后的序列划分成多个程序语言的最小单位，通过被划分的多个程序语言的最小单位来计算各个散列码并且通过比较各个计算出的散列码来对于序列检测相同逻辑；以及
最长公共子序列计算器，其对于被所述多个程序语言的最小单位划分的序列计算最长公共子序列，并且通过将计算出的最长公共子序列应用到最长公共子序列算法来对于所述序列检测相似逻辑。
2.根据权利要求1所述的错误检测设备，进一步包括结果判定器，其被配置为：通过比较由所述散列码计算器计算出的所述多个程序语言的每个最小单位的散列码，在散列码是相互相同的情况下，判定相关序列是相同逻辑；以及通过将由所述最长公共子序列计算器计算出的最长公共子序列与设置序列的相似性阈值比较，在所述最长公共子序列大于设置序列的相似性阈值的情况下，判定相关序列是相似逻辑。
3.根据权利要求2所述的错误检测设备，进一步包括逻辑报告单元，其被配置为报告对于所述序列的相同逻辑检测、相似逻辑检测以及判定结果。
4.根据权利要求2所述的错误检测设备，进一步包括阈值输入单元，其被配置为在未检测到相似逻辑或者相似逻辑的数量超过设置阈值的情况下，由用户改变并且设置所述序列的相似性阈值。
5.根据权利要求1所述的错误检测设备，进一步包括变量过滤单元，其被配置为移除关于编程语言的变量的信息以用于相同逻辑的准确检测和判定。
6.一种用于PLC自动化系统上编程语言的错误检测方法，所述方法包括：
使用编程语言来准备程序并且将准备的程序转换成序列；
通过将转换后的序列划分成多个程序语言的最小单位，通过被划分的多个程序语言的最小单位来计算各个散列码并且通过比较各个计算出的散列码来对于序列检测相同逻辑；以及
对于被所述多个程序语言的最小单位划分的序列计算最长公共子序列，并且通过将计算出的最长公共子序列应用到最长公共子序列算法来对于所述序列检测相似逻辑。
7.根据权利要求6所述的错误检测方法，进一步包括：通过比较由所述散列码计算器计算出的所述多个程序语言的每个最小单位的散列码，在散列码是相互相同的情况下，判定相关序列是相同逻辑；以及通过将由所述最长公共子序列计算器计算出的最长公共子序列与设置序列的相似性阈值比较，在所述最长公共子序列大于设置序列的相似性阈值的情况下，判定相关序列是相似逻辑。
8.根据权利要求7所述的错误检测方法，进一步包括向用户报告对于所述序列的相同逻辑检测、相似逻辑检测以及其判定结果。
9.根据权利要求7所述的错误检测方法，进一步包括在未检测到相似逻辑或者相似逻辑的数量超过设置阈值的情况下，由用户改变并且设置所述序列的相似性阈值。
10.根据权利要求6所述的错误检测方法，进一步包括移除关于所述编程语言的变量的信息以用于相同逻辑的准确检测和判定。
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