Mejora en el convertidor LAD de TwinCAT con integración de SymPy para optimización de expresiones lógicas. Se añadieron nuevas funcionalidades para el manejo de variables y ACTIONs, así como mejoras en la estructura del código SCL generado.

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Miguel 2025-06-19 15:13:24 +02:00
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@ -2,9 +2,26 @@
# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Convertidor simplificado de LAD TwinCAT a pseudocódigo estructurado
Versión mejorada con SymPy para optimización de expresiones lógicas
"""
import re
import sympy
from sympy import symbols, And, Or, Not, simplify
from sympy.logic.boolalg import to_dnf
class SymbolManager:
"""Gestor de símbolos para SymPy"""
def __init__(self):
self._symbol_cache = {}
def get_symbol(self, name):
"""Obtener o crear símbolo SymPy"""
if name not in self._symbol_cache:
# Limpiar nombre para SymPy (sin espacios, caracteres especiales)
clean_name = re.sub(r'[^a-zA-Z0-9_]', '_', name)
self._symbol_cache[name] = symbols(clean_name)
return self._symbol_cache[name]
class SimpleLadConverter:
"""Convertidor simplificado de LAD a código estructurado"""
@ -12,21 +29,89 @@ class SimpleLadConverter:
def __init__(self):
self.networks = []
self.current_network_id = 0
self.symbol_manager = SymbolManager()
self.sympy_expressions = {} # Mapeo de network_id -> sympy expression
# Nuevas propiedades para estructura SCL completa
self.program_name = ""
self.program_path = ""
self.var_sections = {} # VAR, VAR_INPUT, VAR_OUTPUT, etc.
self.actions = {} # Diccionario de ACTIONs
def parse_file(self, file_path):
"""Parse el archivo LAD"""
"""Parse el archivo LAD completo incluyendo variables y ACTIONs"""
with open(file_path, 'r', encoding='utf-8', errors='ignore') as f:
content = f.read()
# Extraer información del header
self._parse_header_info(content)
# Extraer declaraciones de variables
self._parse_variable_declarations(content)
# Encontrar sección LAD
lad_start = content.find('_LD_BODY')
if lad_start == -1:
print("No se encontró _LD_BODY")
return
if lad_start != -1:
# Extraer contenido LAD hasta ACTION o END_PROGRAM
action_start = content.find('\nACTION', lad_start)
end_program = content.find('\nEND_PROGRAM', lad_start)
# Extraer contenido LAD
lines = content[lad_start:].split('\n')
lad_end = action_start if action_start != -1 else end_program
if lad_end == -1:
lad_end = len(content)
lad_content = content[lad_start:lad_end]
lines = lad_content.split('\n')
self._parse_networks(lines)
else:
print("No se encontró _LD_BODY")
# Extraer ACTIONs
self._parse_actions(content)
def _parse_header_info(self, content):
"""Extraer información del header del programa"""
# Buscar PATH y nombre del programa
path_match = re.search(r'\(\* @PATH := \'([^\']+)\' \*\)', content)
if path_match:
self.program_path = path_match.group(1)
# Buscar nombre del programa/function_block
program_match = re.search(r'(PROGRAM|FUNCTION_BLOCK)\s+(\w+)', content)
if program_match:
self.program_name = program_match.group(2)
print(f"Programa encontrado: {self.program_name}")
if self.program_path:
print(f"Path: {self.program_path}")
def _parse_variable_declarations(self, content):
"""Extraer todas las declaraciones de variables"""
# Buscar todas las secciones VAR
var_patterns = [
(r'VAR_INPUT(.*?)END_VAR', 'VAR_INPUT'),
(r'VAR_OUTPUT(.*?)END_VAR', 'VAR_OUTPUT'),
(r'VAR_IN_OUT(.*?)END_VAR', 'VAR_IN_OUT'),
(r'VAR\s+(.*?)END_VAR', 'VAR'),
]
for pattern, var_type in var_patterns:
matches = re.findall(pattern, content, re.DOTALL | re.IGNORECASE)
if matches:
variables = []
for match in matches:
# Parsear cada línea de variable
for line in match.split('\n'):
line = line.strip()
if line and not line.startswith('(*') and ':' in line:
# Limpiar comentarios inline
if '(*' in line:
line = line[:line.find('(*')]
variables.append(line.strip())
if variables:
self.var_sections[var_type] = variables
print(f"Variables {var_type}: {len(variables)} encontradas")
def _parse_networks(self, lines):
"""Parse todas las redes"""
@ -205,22 +290,52 @@ class SimpleLadConverter:
return i + 1, ' '.join(comment_lines)
def convert_to_structured(self):
"""Convertir a código estructurado"""
"""Convertir a código SCL completo con variables y ACTIONs"""
output = []
output.append("// Código pseudo estructurado generado desde LAD TwinCAT")
output.append("// Compatible con IEC61131-3")
output.append("PROGRAM PumpControl_Converted")
# Header del archivo
output.append("(* Código SCL generado desde LAD TwinCAT *)")
output.append("(* Convertidor mejorado con SymPy - Estructura DNF preferida *)")
if self.program_path:
output.append(f"(* Path original: {self.program_path} *)")
output.append("")
# Declaración del programa
program_name = self.program_name if self.program_name else "ConvertedProgram"
output.append(f"PROGRAM {program_name}")
# Declaraciones de variables
self._add_variable_sections(output)
# Inicio del código principal
output.append("")
output.append("(* === CÓDIGO PRINCIPAL === *)")
output.append("")
# Lógica de las redes LAD
for network in self.networks:
output.append(f" // Red {network['id']}")
if network['comment']:
output.append(f" // {network['comment']}")
if network['logic'] and network['target']:
# Usar expresión DNF optimizada si está disponible
if network['id'] in self.sympy_expressions:
sympy_expr = self.sympy_expressions[network['id']]
condition_str = self._format_dnf_for_lad(sympy_expr)
output.append(f" // Optimizada con SymPy DNF")
else:
# Fallback al método original
condition_str = self._convert_logic_to_string(network['logic'])
output.append(f" // Sin optimización SymPy")
if condition_str:
# Si hay saltos de línea en la condición (múltiples términos OR)
if '\n' in condition_str:
output.append(f" IF {condition_str} THEN")
else:
output.append(f" IF {condition_str} THEN")
output.append(f" {network['target']} := TRUE;")
output.append(" ELSE")
output.append(f" {network['target']} := FALSE;")
@ -230,9 +345,58 @@ class SimpleLadConverter:
output.append("")
# Fin del programa principal
output.append("END_PROGRAM")
# Agregar ACTIONs como subfunciones
self._add_actions_as_procedures(output, program_name)
return '\n'.join(output)
def _add_variable_sections(self, output):
"""Agregar todas las secciones de variables al código"""
# Orden preferido de las secciones
section_order = ['VAR_INPUT', 'VAR_OUTPUT', 'VAR_IN_OUT', 'VAR']
for section_type in section_order:
if section_type in self.var_sections:
output.append(f"{section_type}")
for var_line in self.var_sections[section_type]:
# Asegurar que termine con punto y coma
if not var_line.endswith(';'):
var_line += ' ;'
output.append(f" {var_line}")
output.append("END_VAR")
output.append("")
def _add_actions_as_procedures(self, output, program_name):
"""Agregar ACTIONs como procedimientos independientes"""
if not self.actions:
return
output.append("")
output.append("(* === SUBFUNCIONES (ACTIONs convertidas) === *)")
output.append("")
for action_name, action_code in self.actions.items():
# Nombre completo como se usa en TwinCAT
full_name = f"{program_name}_{action_name}"
output.append(f"PROCEDURE {full_name}")
output.append("(* Convertida desde ACTION *)")
output.append("")
# Agregar el código de la ACTION con indentación
for line in action_code.split('\n'):
if line.strip():
output.append(f" {line.strip()}")
else:
output.append("")
output.append("")
output.append("END_PROCEDURE")
output.append("")
def _convert_logic_to_string(self, logic):
"""Convertir lógica LAD a string estructurado"""
if not logic:
@ -333,32 +497,334 @@ class SimpleLadConverter:
return f"{prefix}UNKNOWN: {logic}"
def _logic_to_sympy(self, logic):
"""Convertir lógica LAD a expresión SymPy"""
if not logic:
return None
if logic['type'] == 'CONTACT':
symbol = self.symbol_manager.get_symbol(logic['name'])
if logic['negated']:
return Not(symbol)
else:
return symbol
elif logic['type'] == 'AND':
sympy_operands = []
for operand in logic['operands']:
operand_sympy = self._logic_to_sympy(operand)
if operand_sympy is not None:
sympy_operands.append(operand_sympy)
if len(sympy_operands) > 1:
return And(*sympy_operands)
elif len(sympy_operands) == 1:
return sympy_operands[0]
else:
return None
elif logic['type'] == 'OR':
sympy_operands = []
for operand in logic['operands']:
operand_sympy = self._logic_to_sympy(operand)
if operand_sympy is not None:
sympy_operands.append(operand_sympy)
if len(sympy_operands) > 1:
return Or(*sympy_operands)
elif len(sympy_operands) == 1:
return sympy_operands[0]
else:
return None
elif logic['type'] == 'FUNCTION_BLOCK':
# Para function blocks, creamos un símbolo especial
fb_name = f"{logic['name']}({', '.join(logic['inputs'])})"
return self.symbol_manager.get_symbol(fb_name)
return None
def _sympy_to_structured_string(self, sympy_expr):
"""Convertir expresión SymPy a string estructurado"""
if sympy_expr is None:
return ""
# Crear un mapeo inverso de símbolos a nombres originales
symbol_to_name = {}
for original_name, symbol in self.symbol_manager._symbol_cache.items():
symbol_to_name[str(symbol)] = original_name
# Convertir la expresión a string
str_expr = str(sympy_expr)
# Reemplazar símbolos por nombres originales
for symbol_str, original_name in symbol_to_name.items():
str_expr = str_expr.replace(symbol_str, original_name)
# Reemplazar operadores SymPy por operadores IEC61131-3
str_expr = str_expr.replace('&', ' AND ')
str_expr = str_expr.replace('|', ' OR ')
str_expr = str_expr.replace('~', 'NOT ')
# Limpiar espacios múltiples
str_expr = re.sub(r'\s+', ' ', str_expr)
return str_expr.strip()
def optimize_expressions(self):
"""Optimizar todas las expresiones usando SymPy - Preferir DNF para LAD"""
print("\n=== Optimizando expresiones con SymPy (forzando DNF para LAD) ===")
for network in self.networks:
if network['logic']:
print(f"\nOptimizando Red {network['id']}:")
# Convertir a SymPy
sympy_expr = self._logic_to_sympy(network['logic'])
if sympy_expr:
print(f" Expresión original: {sympy_expr}")
# Simplificar primero
try:
simplified = simplify(sympy_expr)
print(f" Simplificada: {simplified}")
# SIEMPRE convertir a DNF para LAD (forma natural: (AND) OR (AND) OR (AND))
dnf_expr = to_dnf(simplified)
print(f" DNF (forma LAD preferida): {dnf_expr}")
# Post-procesar para eliminar contradicciones
final_expr = self._post_process_expression(dnf_expr)
# Verificar si el post-procesamiento cambió algo
if str(final_expr) != str(dnf_expr):
print(f" Post-procesada: {final_expr}")
self.sympy_expressions[network['id']] = final_expr
except Exception as e:
print(f" Error optimizando: {e}")
self.sympy_expressions[network['id']] = sympy_expr
def group_common_conditions(self):
"""Agrupar networks con condiciones similares o complementarias"""
print("\n=== Analizando agrupación de condiciones ===")
# Buscar networks que podrían agruparse
groupable_networks = []
for network in self.networks:
if (network['logic'] and network['target'] and
network['id'] in self.sympy_expressions):
groupable_networks.append(network)
if len(groupable_networks) < 2:
print("No hay suficientes networks para agrupar")
return
# Analizar condiciones comunes
print(f"Analizando {len(groupable_networks)} networks para agrupación:")
for i, net1 in enumerate(groupable_networks):
for j, net2 in enumerate(groupable_networks[i+1:], i+1):
expr1 = self.sympy_expressions[net1['id']]
expr2 = self.sympy_expressions[net2['id']]
# Buscar factores comunes
try:
# Extraer factores comunes si es posible
common_factors = self._find_common_factors(expr1, expr2)
if common_factors:
print(f" Red {net1['id']} y Red {net2['id']} comparten: {common_factors}")
# Verificar si son complementarias (útil para SET/RESET)
if self._are_complementary(expr1, expr2):
print(f" Red {net1['id']} y Red {net2['id']} son complementarias")
except Exception as e:
print(f" Error analizando Red {net1['id']} y Red {net2['id']}: {e}")
def _find_common_factors(self, expr1, expr2):
"""Encontrar factores comunes entre dos expresiones"""
try:
# Convertir a conjuntos de símbolos para análisis básico
symbols1 = expr1.free_symbols
symbols2 = expr2.free_symbols
common_symbols = symbols1.intersection(symbols2)
if len(common_symbols) > 1:
return f"{len(common_symbols)} símbolos comunes"
return None
except:
return None
def _are_complementary(self, expr1, expr2):
"""Verificar si dos expresiones son complementarias"""
try:
# Verificar si expr1 == NOT(expr2) simplificado
complement = Not(expr2)
simplified_complement = simplify(complement)
simplified_expr1 = simplify(expr1)
return simplified_expr1.equals(simplified_complement)
except:
return False
def _post_process_expression(self, expr):
"""Post-procesar expresión para eliminar contradicciones obvias"""
try:
# Detectar contradicciones como X & ~X que deberían ser False
cleaned_expr = expr
# Aplicar simplificaciones adicionales
cleaned_expr = simplify(cleaned_expr)
# Si la expresión contiene contradicciones obvias, intentar limpiar
free_symbols = cleaned_expr.free_symbols
for symbol in free_symbols:
# Verificar si tenemos symbol & ~symbol en alguna parte
contradiction = And(symbol, Not(symbol))
if cleaned_expr.has(contradiction):
print(f" Detectada contradicción eliminable: {symbol} AND NOT {symbol}")
# Reemplazar contradicción por False
cleaned_expr = cleaned_expr.replace(contradiction, sympy.false)
cleaned_expr = simplify(cleaned_expr)
return cleaned_expr
except:
return expr
def _format_dnf_for_lad(self, sympy_expr):
"""Formatear expresión DNF para código LAD más legible"""
if sympy_expr is None:
return ""
# Crear mapeo de símbolos a nombres originales
symbol_to_name = {}
for original_name, symbol in self.symbol_manager._symbol_cache.items():
symbol_to_name[str(symbol)] = original_name
# Convertir a string y analizar la estructura
str_expr = str(sympy_expr)
# Reemplazar símbolos por nombres originales
for symbol_str, original_name in symbol_to_name.items():
str_expr = str_expr.replace(symbol_str, original_name)
# Reemplazar operadores SymPy por IEC61131-3 primero
str_expr = str_expr.replace('&', ' AND ')
str_expr = str_expr.replace('|', ' OR ')
str_expr = str_expr.replace('~', 'NOT ')
# Limpiar espacios múltiples
str_expr = re.sub(r'\s+', ' ', str_expr).strip()
# Si es una expresión OR de términos AND principales, formatear cada término
# Buscar el patrón de OR principales (no anidados en paréntesis)
if ' OR ' in str_expr and not str_expr.startswith('('):
# Dividir por OR de nivel principal
# Esto es más complejo debido a paréntesis anidados
parts = self._split_main_or_terms(str_expr)
if len(parts) > 1:
formatted_terms = []
for part in parts:
part = part.strip()
# Asegurar que cada término tenga paréntesis si es complejo
if ' AND ' in part and not (part.startswith('(') and part.endswith(')')):
part = f"({part})"
formatted_terms.append(part)
# Unir con OR y saltos de línea para mejor legibilidad
return '\n OR '.join(formatted_terms)
return str_expr
def _split_main_or_terms(self, expr):
"""Dividir expresión por OR de nivel principal, respetando paréntesis"""
parts = []
current_part = ""
paren_level = 0
i = 0
while i < len(expr):
char = expr[i]
if char == '(':
paren_level += 1
current_part += char
elif char == ')':
paren_level -= 1
current_part += char
elif paren_level == 0 and expr[i:i+4] == ' OR ':
# OR de nivel principal encontrado
parts.append(current_part.strip())
current_part = ""
i += 3 # Saltar ' OR '
else:
current_part += char
i += 1
# Agregar la última parte
if current_part.strip():
parts.append(current_part.strip())
return parts if len(parts) > 1 else [expr]
def _parse_actions(self, content):
"""Extraer todas las ACTIONs del programa"""
# Buscar patrón ACTION nombre: ... END_ACTION
action_pattern = r'ACTION\s+(\w+)\s*:(.*?)END_ACTION'
action_matches = re.findall(action_pattern, content, re.DOTALL | re.IGNORECASE)
for action_name, action_code in action_matches:
# Limpiar el código de la ACTION
clean_code = action_code.strip()
self.actions[action_name] = clean_code
print(f"ACTION encontrada: {action_name} ({len(clean_code)} caracteres)")
print(f"Total ACTIONs: {len(self.actions)}")
def main():
"""Función principal"""
converter = SimpleLadConverter()
try:
print("=== Convertidor LAD Mejorado ===")
print("Parseando archivo _PUMPCONTROL.EXP...")
print("=== Convertidor LAD a SCL con SymPy ===")
converter.parse_file(".example/_PUMPCONTROL.EXP")
# Por ahora probar con SYRUPROOMCTRL que tiene variables y ACTIONs
file_path = ".example/SYRUPROOMCTRL.EXP"
output_name = "SYRUPROOMCTRL_scl"
print(f"Parseando archivo {file_path}...")
converter.parse_file(file_path)
print(f"Redes encontradas: {len(converter.networks)}")
print(f"Secciones de variables: {list(converter.var_sections.keys())}")
print(f"ACTIONs encontradas: {list(converter.actions.keys())}")
# Mostrar información de debug
converter.print_debug_info()
# NUEVO: Optimizar expresiones con SymPy
converter.optimize_expressions()
# NUEVO: Analizar agrupación de condiciones
converter.group_common_conditions()
# Convertir y guardar
print("\nGenerando código estructurado...")
structured_code = converter.save_to_file("pump_control_output.txt")
print("\nGenerando código SCL completo...")
structured_code = converter.save_to_file(f"{output_name}.txt")
# Mostrar el código generado
lines = structured_code.split('\n')
print(f"\nCódigo generado ({len(lines)} líneas):")
print(f"\nCódigo SCL generado ({len(lines)} líneas):")
for i, line in enumerate(lines):
print(f"{i+1:3d}: {line}")
print(f"\n✓ Conversión completada!")
print(f"\n✓ Conversión SCL completada!")
except Exception as e:
print(f"Error: {e}")