一種支持梯形圖功能塊指令擴(kuò)展的雙核plc系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種支持梯形圖功能塊指令擴(kuò)展的雙核PLC系統(tǒng)，在通用處理器內(nèi)設(shè)置指令擴(kuò)展模塊、輸入模塊、指令解析模塊和輸出模塊；梯形圖專用處理器將當(dāng)前梯形圖功能塊指令發(fā)送至通用處理器和指令擴(kuò)展模塊；指令擴(kuò)展模塊接收梯形圖功能塊指令，并對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展，將擴(kuò)展后的指令發(fā)送至指令解析模塊；用戶通過(guò)通用處理器將當(dāng)前梯形圖功能塊指令中功能塊號(hào)對(duì)應(yīng)功能需要的共享數(shù)據(jù)的寄存器地址、共享數(shù)據(jù)塊的起始地址發(fā)送至指令擴(kuò)展模塊；梯形圖專用處理器向輸入模塊發(fā)送至少一路電信號(hào)，輸入模塊將接收的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)；指令解析模塊根據(jù)控制信號(hào)解析并執(zhí)行接收的指令，調(diào)用通用處理器中相應(yīng)的應(yīng)用程序，將應(yīng)用程序結(jié)果通過(guò)輸出模塊輸入至梯形圖專用處理器。
【專利說(shuō)明】—種支持梯形圖功能塊指令擴(kuò)展的雙核PLC系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種支持梯形圖功能塊指令擴(kuò)展的雙核PLC系統(tǒng)，屬于工業(yè)控制專用處理器設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]PLC開(kāi)發(fā)的基本單元包括基本元件和功能模塊兩種，基本單元用來(lái)表示開(kāi)關(guān)、線圈的狀態(tài)，功能模塊用來(lái)實(shí)現(xiàn)特定控制功能。由于國(guó)外進(jìn)口的PLC產(chǎn)品并不是面向航天測(cè)發(fā)控要求而設(shè)計(jì)，其功能模塊設(shè)置主要是為了滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，例如定時(shí)器控制、數(shù)據(jù)搬移、簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)運(yùn)算等功能。隨著導(dǎo)彈/火箭測(cè)發(fā)控系統(tǒng)被控設(shè)備功能復(fù)雜程度的增加，如針對(duì)模擬量的閉環(huán)控制、數(shù)字量的智能控制、復(fù)雜算法控制等，傳統(tǒng)基于基本指令的梯形圖語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)已經(jīng)無(wú)法滿足要求，必須對(duì)現(xiàn)有梯形圖指令進(jìn)行擴(kuò)展，以滿足復(fù)雜控制技術(shù)發(fā)展需求。
[0003]現(xiàn)有的航天導(dǎo)彈/火箭測(cè)發(fā)控系統(tǒng)中，為實(shí)現(xiàn)針對(duì)模擬量的閉環(huán)控制、數(shù)字量的智能控制、復(fù)雜算法控制等控制功能，只能夠通過(guò)另外一臺(tái)中心計(jì)算機(jī)完成，這極大地提高了系統(tǒng)的復(fù)雜性。
[0004]為滿足導(dǎo)彈/火箭測(cè)發(fā)控系統(tǒng)集成化、小型化、國(guó)產(chǎn)化要求，采用SPARC V8和梯形圖專用處理器，使整個(gè)基于PLC控制器的測(cè)發(fā)控的核心電路在一個(gè)SOC芯片內(nèi)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。梯形圖專用處理器采用硬件實(shí)現(xiàn)了基本元件狀態(tài)讀寫以及梯形圖拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)解析與控制功能，與軟件方式相比梯形圖應(yīng)用程序執(zhí)行的速率大幅度提升，但是目前的SOC芯片不具備復(fù)雜控制能力，同樣需要另外一臺(tái)中心計(jì)算機(jī)完成這些復(fù)雜控制指令的解析與執(zhí)行功能。由于SOC芯片集成了 SPARC V8通用處理器，具備了復(fù)雜控制運(yùn)算的能力，通過(guò)對(duì)梯形圖專用處理器的梯形圖指令進(jìn)行擴(kuò)展，將能夠在PLC內(nèi)部實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制指令的解析與執(zhí)行功能，大大降低系統(tǒng)的復(fù)雜性。由于梯形圖專用處理器為16位處理器，其指令空間有限，無(wú)法滿足復(fù)雜控制要求，因此需要在保證原有指令兼容的基礎(chǔ)上對(duì)指令進(jìn)行擴(kuò)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是:克服現(xiàn)在技術(shù)的不足，提供一種支持梯形圖功能塊指令擴(kuò)展的雙核PLC系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠解決現(xiàn)有雙核系統(tǒng)指令空間有限的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)指令擴(kuò)展，滿足復(fù)雜控制要求。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種支持梯形圖功能塊指令擴(kuò)展的雙核PLC系統(tǒng)，包括梯形圖專用處理器和通用處理器；在通用處理器內(nèi)部設(shè)置指令擴(kuò)展模塊、輸入模塊、指令解析模塊和輸出模塊；
[0007]梯形圖專用處理器將當(dāng)前梯形圖功能塊指令發(fā)送至通用處理器和指令擴(kuò)展模塊；所述的梯形圖功能塊指令包括功能塊頭、指令字大小和功能塊號(hào)；
[0008]指令擴(kuò)展模塊接收梯形圖專用處理器輸入的梯形圖功能塊指令，并對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展，即在接收的指令內(nèi)增加擴(kuò)展指令，將擴(kuò)展后的指令發(fā)送至指令解析模塊；所述的擴(kuò)展指令包括功能塊常量、功能塊寄存器、功能塊指針；功能塊常量用于存儲(chǔ)當(dāng)前功能塊號(hào)對(duì)應(yīng)功能的初始值，功能塊寄存器用于存儲(chǔ)各個(gè)梯形圖功能塊指令間共享數(shù)據(jù)的寄存器地址；功能塊指針用于存儲(chǔ)各個(gè)梯形圖功能塊指令間共享數(shù)據(jù)塊的起始地址；
[0009]用戶通過(guò)通用處理器將當(dāng)前梯形圖功能塊指令中功能塊號(hào)對(duì)應(yīng)功能需要的共享數(shù)據(jù)的寄存器地址、共享數(shù)據(jù)塊的起始地址發(fā)送至指令擴(kuò)展模塊；
[0010]梯形圖專用處理器向輸入模塊發(fā)送至少一路電信號(hào)，輸入模塊將接收的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)，將控制信號(hào)發(fā)送至指令解析模塊；
[0011]指令解析模塊根據(jù)控制信號(hào)解析并執(zhí)行接收的指令，根據(jù)指令調(diào)用通用處理器中相應(yīng)的應(yīng)用程序，將應(yīng)用程序結(jié)果通過(guò)輸出模塊輸入至梯形圖專用處理器。
[0012]所述的指令解析模塊解析指令的實(shí)現(xiàn)步驟如下:
[0013](I)解析指令中的功能塊頭，根據(jù)功能塊頭確定當(dāng)前指令是否為功能塊指令，若不是，則忽略該指令，等待下一次解析；否則轉(zhuǎn)步驟(2)；
[0014](2)解析指令字大小，根據(jù)指令字大小讀取指令字大小對(duì)應(yīng)的所有擴(kuò)展指令，根據(jù)擴(kuò)展指令中的共享數(shù)據(jù)的寄存器地址從通用處理器中讀取共享數(shù)據(jù)，根據(jù)共享數(shù)據(jù)塊的起始地址從通用處理器中讀取數(shù)據(jù)塊，數(shù)據(jù)塊的大小由起始地址對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)決定；
[0015](3)解析功能塊號(hào)，根據(jù)功能塊號(hào)從通用處理器中調(diào)用對(duì)應(yīng)的功能塊應(yīng)用程序，將步驟(2)中讀取的所有數(shù)據(jù)作為所述應(yīng)用程序的輸入，執(zhí)行該應(yīng)用程序，得到的結(jié)果送至輸出模塊。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)功能塊擴(kuò)展指令，在兼容原有雙核系統(tǒng)指令基礎(chǔ)上，增加了梯形圖功能塊擴(kuò)展指令，在保持PLC梯形圖專用處理器位寬不變的情況通過(guò)增加處理復(fù)雜控制功能的模塊，增強(qiáng)了 PLC系統(tǒng)的功能，能夠簡(jiǎn)化導(dǎo)彈/火箭測(cè)發(fā)控系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為原測(cè)發(fā)控系統(tǒng)復(fù)雜控制功能實(shí)現(xiàn)流程；
[0018]圖2為本發(fā)明指令擴(kuò)展實(shí)施框圖
[0019]圖3為兩管腳功能塊與三管腳梯形圖功能塊示意圖；
[0020]圖4為高電平觸發(fā)與上升沿觸發(fā)方式對(duì)比示意圖；
[0021]圖5為典型梯形圖復(fù)雜控制功能示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，傳統(tǒng)測(cè)發(fā)控系統(tǒng)通過(guò)PLC和中心計(jì)算機(jī)兩臺(tái)設(shè)備實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能，PLC設(shè)備完成基本開(kāi)關(guān)指令、線圈指令的解析，中心計(jì)算機(jī)根據(jù)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)和線圈狀態(tài)進(jìn)行復(fù)雜判斷功能，并驅(qū)動(dòng)PLC設(shè)備相應(yīng)的開(kāi)關(guān)和線圈。本發(fā)明如圖2所示，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的雙核PLC系統(tǒng)指令進(jìn)行擴(kuò)展，通過(guò)增加PLC梯形圖功能塊擴(kuò)展指令，通過(guò)PLC —臺(tái)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)彈/火箭測(cè)發(fā)控系統(tǒng)復(fù)雜控制功能。
[0023]本發(fā)明系統(tǒng)組成如圖2所示，在通用處理器內(nèi)部設(shè)置指令擴(kuò)展模塊、擴(kuò)展指令解析模塊、輸入模塊和輸出模塊；擴(kuò)展梯形圖專用處理器處理復(fù)雜控制指令的能力。
[0024]1.擴(kuò)展指令定義[0025]梯形圖功能塊指令定義如下表所示，D15到DO從高到底表示16位梯形圖專用處理器的指令，對(duì)于功能塊指令，D15~D12的值為1110，表示該指令為功能塊指令，1110就是功能塊指令的頭。Dll到D9表示指令字大小，包括梯形圖指令和梯形圖擴(kuò)展指令共有幾條指令。D7~DO表示功能塊號(hào)，表示0~255個(gè)功能塊的編號(hào)，即最大支持256個(gè)功能塊。D8為擴(kuò)展位。
[0026]
【權(quán)利要求】
1.一種支持梯形圖功能塊指令擴(kuò)展的雙核PLC系統(tǒng)，包括梯形圖專用處理器和通用處理器；其特征在于:在通用處理器內(nèi)部設(shè)置指令擴(kuò)展模塊、輸入模塊、指令解析模塊和輸出模塊； 梯形圖專用處理器將當(dāng)前梯形圖功能塊指令發(fā)送至通用處理器和指令擴(kuò)展模塊；所述的梯形圖功能塊指令包括功能塊頭、指令字大小和功能塊號(hào)； 指令擴(kuò)展模塊接收梯形圖專用處理器輸入的梯形圖功能塊指令，并對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展，即在接收的指令內(nèi)增加擴(kuò)展指令，將擴(kuò)展后的指令發(fā)送至指令解析模塊；所述的擴(kuò)展指令包括功能塊常量、功能塊寄存器、功能塊指針；功能塊常量用于存儲(chǔ)當(dāng)前功能塊號(hào)對(duì)應(yīng)功能的初始值，功能塊寄存器用于存儲(chǔ)各個(gè)梯形圖功能塊指令間共享數(shù)據(jù)的寄存器地址；功能塊指針用于存儲(chǔ)各個(gè)梯形圖功能塊指令間共享數(shù)據(jù)塊的起始地址； 用戶通過(guò)通用處理器將當(dāng)前梯形圖功能塊指令中功能塊號(hào)對(duì)應(yīng)功能需要的共享數(shù)據(jù)的寄存器地址、共享數(shù)據(jù)塊的起始地址發(fā)送至指令擴(kuò)展模塊； 梯形圖專用處理器向輸入模塊發(fā)送至少一路電信號(hào)，輸入模塊將接收的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)，將控制信號(hào)發(fā)送至指令解析模塊； 指令解析模塊根據(jù)控制信號(hào)解析并執(zhí)行接收的指令，根據(jù)指令調(diào)用通用處理器中相應(yīng)的應(yīng)用程序，將應(yīng)用程序結(jié)果通過(guò)輸出模塊輸入至梯形圖專用處理器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種支持梯形圖功能塊指令擴(kuò)展的雙核PLC系統(tǒng)，其特征在于:所述的指令解析模塊解析指令的實(shí)現(xiàn)步驟如下: (1)解析指令中的功能塊頭，根據(jù)功能塊頭確定當(dāng)前指令是否為功能塊指令，若不是，則忽略該指令，等待下一次解析；否則轉(zhuǎn)步驟(2)； (2)解析指令字大小，根據(jù)指令字大小讀取指令字大小對(duì)應(yīng)的所有擴(kuò)展指令，根據(jù)擴(kuò)展指令中的共享數(shù)據(jù)的寄存器地址從通用處理器中讀取共享數(shù)據(jù)，根據(jù)共享數(shù)據(jù)塊的起始地址從通用處理器中讀取數(shù)據(jù)塊，數(shù)據(jù)塊的大小由起始地址對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)決定； (3)解析功能塊號(hào)，根據(jù)功能塊號(hào)從通用處理器中調(diào)用對(duì)應(yīng)的功能塊應(yīng)用程序，將步驟(2)中讀取的所有數(shù)據(jù)作為所述應(yīng)用程序的輸入，執(zhí)行該應(yīng)用程序，得到的結(jié)果送至輸出模塊。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK103593321SQ201310485344
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】劉亮亮, 蔣彭龍, 趙雄波, 吳松齡, 陳濤, 張萌, 成銳 申請(qǐng)人:北京航天自動(dòng)控制研究所, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院