CN102540954A - 一种可编程逻辑控制器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种可编程逻辑控制器及其控制方法，其中所述可编程逻辑控制器包括存储模块和多核微处理器，所述存储模块包括输入/输出镜像区和用户数据存储区，所述多核微处理器包括第一核处理模块和第二核处理模块，其中：所述第一核处理模块用于执行周期逻辑控制处理；所述第二核处理模块用于执行现场通信处理和异步事件处理。实施本发明，可避免逻辑控制处理受到异步事件处理的影响。

Description

一种可编程逻辑控制器及其控制方法

技术领域

本发明涉及可编程逻辑控制器领域，尤其涉及一种可编程逻辑控制器及其控制方法。

背景技术

可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），是一种用于自动化实时控制的数位逻辑控制器，广泛应用于目前的工业控制领域。在可编程逻辑控制器出现之前，一般要使用成百上千的继电器以及计数器才能组成具有相同功能的自动化系统，而现在，经过编程的简单的可编程逻辑控制器模块基本上已经代替了这些大型装置。可编程逻辑控制器的系统程序一般在出厂前已经初始化完毕，用户可以根据自己的需要自行编辑相应的用户程序来满足不用的自动化生产要求。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。

PLC以周期扫描和集中处理为主要工作方式。所谓集中处理是指的PLC对输入部分的采样和输出部分的执行是集中进行的。周期扫描就是PLC上电后，在系统程序的监控下，周而复始地按照固定顺序对PLC系统内部的各种任务进行查询、判断和执行。

目前PLC多采用单核处理器，图1所示为单核处理器PLC进行一次周期扫描的大体流程示意图。如图1所示，进行一次PLC周期扫描通常包括输入扫描、内部控制处理以及输出扫描。读取现场输入到输入镜像区的过程称之为输入扫描，把输出镜像区的输出值输出到现场输出的过程称之为输出扫描。在输入扫描和输出扫描之间的时段，微处理器对输入信号进行内部控制处理，并将结果设定到输出镜像区。进一步，内部控制处理包括了周期逻辑控制处理任务，异步事件触发的任务和现场通信任务等。目前的单核处理器PLC将逻辑控制处理任务与异步事件触发的任务和通信任务放在一个CPU进行处理，导致逻辑控制处理任务的周期受到现场通信任务和异步事件触发的任务的影响而变得不确定。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种可编程逻辑控制器和一种可编程逻辑控制器的控制方法。可避免逻辑控制处理受到异步事件处理的影响。

为解决上述技术问题，本发明提供一种可编程逻辑控制器，其包括存储模块和多核微处理器，所述存储模块包括输入/输出镜像区和用户数据存储区，所述多核微处理器包括第一核处理模块和第二核处理模块，其中：

所述第一核处理模块用于执行周期逻辑控制处理；

所述第二核处理模块用于执行现场通信处理和异步事件处理。

较佳的，所述第一核处理模块进一步包括：

输入扫描模块，用于将现场输入读取到输入镜像区；

逻辑控制处理模块，用于根据所述输入扫描模块读取的现场输入执行各种逻辑运算处理，并将所述逻辑运算处理结果写入输出镜像区；

输出扫描模块，用于将所述输出镜像区中的逻辑运算结果输出到现场输出；

所述第二核处理模块包括现场通信处理模块和异步事件处理模块。

较佳的，所述可编程逻辑控制器还包括扫描周期定时器，用于设定所述输出扫描模块将所述输出镜像区中的逻辑运算结果输出到现场输出的时间周期；

所述第一核处理模块还包括：

周期同步模块，用于判断所述扫描周期定时器是否达到时间周期，当判断为是时，控制所述输出扫描模块将所述输出镜像区中的逻辑运算结果输出到现场输出，当判断为否时，继续等待并进行判断。

较佳的，所述周期同步模块进一步包括：

标志位设置模块，用于设置访问标志位，所述访问标志位初始状态为空闲状态；

判断模块，用于判断所述扫描周期定时器是否达到时间周期；

控制模块，用于当所述判断模块判断达到所述周期定时器的时间周期时，控制所述输出扫描模块将所述输出镜像区中的逻辑运算结果输出到现场输出，并将所述访问标志位设置为忙碌状态；而当所述判断模块判断未达到所述周期定时器的时间周期时，控制所述判断模块继续进行判断。

较佳的，当所述标志位设置模块设置的访问标志位为空闲状态时，所述现场通信处理模块和异步事件处理模块可访问所述存储模块中的输入/输出镜像区和用户数据存储区。

另外，本发明提供一种可编程逻辑控制器的控制方法，其中，所述可编程逻辑器包括存储模块和多核微处理器，所述存储模块包括输入/输出镜像区和用户数据存储区，所述多核微处理器包括第一核处理模块和第二核处理模块，所述方法包括：

通过所述第一核处理模块执行周期逻辑控制处理；

通过所述第二核处理模块执行现场通信处理和异步事件处理。

较佳的，所述通过所述第一核处理模块执行周期逻辑控制处理，进一步包括：

将现场输入读取到输入镜像区；

根据所述读取的现场输入执行各种逻辑运算处理，并将所述逻辑运算处理结果写入输出镜像区；

将所述输出镜像区中的逻辑运算结果输出到现场输出。

较佳的，所述可编程逻辑控制器还包括扫描周期定时器，用于设定所述输出扫描模块将所述输出镜像区中的逻辑运算结果输出到现场输出的时间周期；所述通过所述第一核处理模块执行周期逻辑控制处理的步骤还包括：

判断所述扫描周期定时器是否达到时间周期，当判断为是时，将所述输出镜像区中的逻辑运算结果输出到现场输出，当判断为否时，继续等待并进行判断。

较佳的，所述方法还包括：设置访问标志位，并将所述访问标志位的初始状态设置为空闲状态；

且当所述访问标志位为空闲状态时，判断所述扫描周期定时器是否达到时间周期；

当判断为是时，控制所述输出扫描模块将所述输出镜像区中的逻辑运算结果输出到现场输出，并将所述访问标志位设置为忙碌状态；

当判断为否时，继续等待并进行判断。

较佳的，当所述访问标志位为空闲状态时，所述第二核处理模块执行现场通信处理和异步事件处理时，可访问所述存储模块中的输入/输出镜像区和用户数据存储区。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明提供的可编程逻辑控制器包括多核微处理器，其通过第一核处理模块执行周期逻辑控制处理，通过第二核处理模块执行现场通信处理和异步事件处理，因此，本发明实施例确保了在执行周期逻辑处理时，不会引用执行现场通信处理和异步事件处理而被中断，另外，本发明通过扫描周期定时器来对周期逻辑处理进行周期同步处理，使得所述周期逻辑处理在每次从输出镜像区输出到现场输出之前得到同步，解决了由于逻辑控制处理因每个周期响应输入的不同以及内容变量变化引起的要处理逻辑步数的数量不同而导致的执行时间长短不齐的缺陷。另外，由于通过扫描周期定时器来对周期逻辑处理进行周期同步处理，使得一些对可重复性有要求的开环控制过程可以比较简便的实现，并且一些对工艺时间有要求的过程可以通过逻辑周期的简单计数可以达到计时的效果，不需要附加传统的定时器编程，并且由于有固定的输出周期，对于一些非高速控制的闭环控制，可以不需要额外的定时器资源就可以完成PID调节器的输入计算和输出。并且多台可编程逻辑控制器之间的动作同步变的容易，控制可以插入空扫描周期数量来实现等待，而不再需要时间，这使得很多控制应用的实现变的简易。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中单核处理器PLC进行一次周期扫描的大体流程示意图；

图2是本发明的可编程逻辑控制器的第一实施例的结构组成示意图；

图3是本发明的可编程逻辑控制器的第二实施例的结构组成示意图；

图4是本发明的可编程逻辑控制器的控制方法的第一实施例流程示意图；

图5是本发明的可编程逻辑控制器的控制方法的第二实施例流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明实施例提供了一种可编程逻辑控制器，其至少包括存储模块和多核微处理器，所述存储模块包括输入/输出镜像区和用户数据存储区，所述多核微处理器包括第一核处理模块和第二核处理模块，其中：所述第一核处理模块用于执行周期逻辑控制处理；所述第二核处理模块用于执行现场通信处理和异步事件处理。具体实现中，所述周期逻辑控制处理包括执行各种逻辑运算处理，所述现场通信处理和异步事件处理包括：应用定时器响应处理，应用计数器响应处理，应用数字量输入沿触发响应处理等。本发明提供的可编程逻辑控制器包括多核微处理器，其通过第一核处理模块执行周期逻辑控制处理，通过第二核处理模块执行现场通信处理和异步事件处理，因此，本发明实施例确保了在执行周期逻辑处理时，不会引用执行现场通信处理和异步事件处理而被中断。

下面结合附图和具体实施方式对本发明的可编程逻辑控制器的内部结构进行详细说明。

图2是本发明的可编程逻辑控制器的第一实施例的结构组成示意图。如图2所示，本实施例的可编程逻辑控制器包括存储模块2和多核微处理器3，其中：所述存储模块2包括输入镜像区21、输出镜像区22、用户数据存储区23，所述多核微处理器3包括第一核处理模块31和第二核处理模块32，进一步仍参考图2所示，所述第一核处理模块31包括输入扫描模块311、逻辑控制处理模块312以及输出扫描模块313，其中：

所述输入扫描模块311，用于将现场输入读取到输入镜像区21；

所述逻辑控制处理模块312，用于根据所述输入扫描模块311读取的现场输入执行各种逻辑运算处理，并将所述逻辑运算处理结果写入输出镜像区22；

所述输出扫描模块313，用于将所述输出镜像区22中的逻辑运算结果输出到现场输出。

所述第二核处理模块32包括现场通信处理模块321和异步事件处理模块322。

本实施例通过第一核处理模块执行周期逻辑控制处理，通过第二核处理模块执行现场通信处理和异步事件处理，因此，本实施例确保了在执行周期逻辑处理时，不会引用执行现场通信处理和异步事件处理而被中断。

图3是本发明的可编程逻辑控制器的第二实施例的结构组成示意图。如图3所示，本实施例的可编程逻辑控制器包括存储模块2、多核微处理器4以及扫描周期定时器5，其中：所述存储模块2包括输入镜像区21、输出镜像区22、用户数据存储区23，所述多核微处理器4包括第一核处理模块41和第二核处理模块42，进一步仍参考图3所示，所述第一核处理模块41包括输入扫描模块411、逻辑控制处理模块412、周期同步模块413以及输出扫描模块414；具体的：

所述扫描周期定时器5，用于设定所述输出扫描模块414将所述输出镜像区中的逻辑运算结果输出到现场输出的时间周期；

所述输入扫描模块411，用于将现场输入读取到输入镜像区21；

所述逻辑控制处理模块412，用于根据所述输入扫描模块411读取的现场输入执行各种逻辑运算处理，并将所述逻辑运算处理结果写入输出镜像区22；

所述输出扫描模块414，用于将所述输出镜像区22中的逻辑运算结果输出到现场输出；

所述周期同步模块413，用于判断所述扫描周期定时器5是否达到时间周期，当判断为是时，控制所述输出扫描模块414将所述输出镜像区中的逻辑运算结果输出到现场输出，当判断为否时，继续等待并进行判断。

具体实现中，所述扫描周期定时器5中设定的时间可由用户根据对逻辑控制处理的规模及控制要求进行配置，比如配置的时间周期可为10ms、100ms、200ms、500ms以及1000ms中任一种。当每次时间周期到达时，周期定时器5重新计时。

进一步，仍参考图3，所述周期同步模块413包括标志位设置模块4131、判断模块4132、控制模块4133。其中：

所述标志位设置模块4131，用于设置访问标志位，所述访问标志位初始状态为空闲状态；

所述判断模块4132，用于判断所述扫描周期定时器5是否达到时间周期；

所述控制模块4133，用于当所述判断模块4132判断达到所述周期定时器5的时间周期时，控制所述输出扫描模块414将所述输出镜像区中的逻辑运算结果输出到现场输出，并将所述访问标志位设置为忙碌状态；而当所述判断模块4132判断未达到所述周期定时器的时间周期时，控制所述判断模块4132继续进行判断。

所述第二核处理模块42包括现场通信处理模块421和异步事件处理模块422，在本实施例中，当所述标志位设置模块4131设置的访问标志位为空闲状态时，所述现场通信处理模块421和异步事件处理模块422可访问所述存储模块2中的输入镜像区21、输出镜像区22和用户数据存储区23。

本实施例通过第一核处理模块执行周期逻辑控制处理，通过第二核处理模块执行现场通信处理和异步事件处理，因此，本实施例确保了在执行周期逻辑处理时，不会引用执行现场通信处理和异步事件处理而被中断。另外，本实施例通过扫描周期定时器来对周期逻辑处理进行周期同步处理，使得所述周期逻辑处理在每次从输出镜像区输出到现场输出之前得到同步，解决了由于逻辑控制处理因每个周期响应输入的不同以及内容变量变化引起的要处理逻辑步数的数量不同而导致的执行时间长短不齐的缺陷。另外，由于通过扫描周期定时器来对周期逻辑处理进行周期同步处理，使得一些对可重复性有要求的开环控制过程可以比较简便的实现，并且一些对工艺时间有要求的过程可以通过逻辑周期的简单计数可以达到计时的效果，不需要附加传统的定时器编程，并且由于有固定的输出周期，对于一些非高速控制的闭环控制，可以不需要额外的定时器资源就可以完成PID调节器的输入计算和输出。并且多台可编程逻辑控制器之间的动作同步变的容易，控制可以插入空扫描周期数量来实现等待，而不再需要时间，这使得很多控制应用的实现变的简易。

本发明提供的本发明实施例提供了一种可编程逻辑控制器的控制方法可应用于上述的可编程逻辑控制器中，该可编程逻辑控制器的控制方法至少包括通过所述第一核处理模块执行周期逻辑控制处理；通过所述第二核处理模块执行现场通信处理和异步事件处理。本发明提供的可编程逻辑控制器控制方法，其通过第一核处理模块执行周期逻辑控制处理，通过第二核处理模块执行现场通信处理和异步事件处理，因此，本发明实施例确保了在执行周期逻辑处理时，不会引用执行现场通信处理和异步事件处理而被中断。

图4是本发明的可编程逻辑控制器的控制方法的第一实施例流程示意图。该方法可应用于图2所示的可编程逻辑控制器中，具体的本实施例的方法包括：

步骤S400，通过第一核处理模块将现场输入读取到输入镜像区。

步骤S401，所述第一核处理模块根据所述读取的现场输入执行各种逻辑运算处理，并将所述逻辑运算处理结果写入输出镜像区。

步骤S402，所述第一核处理模块将所述输出镜像区中的逻辑运算结果输出到现场输出。

步骤S410，通过所述第二核处理模块执行现场通信处理和异步事件处理。

具体实现中，步骤S410与前面的步骤S400-S402之间是独立执行的，它们之间本身没有必然的先后顺利。本实施例通过第一核处理模块执行周期逻辑控制处理（步骤S400-S402），通过第二核处理模块执行现场通信处理和异步事件处理（步骤S410），因此，本实施例确保了在执行周期逻辑处理时，不会引用执行现场通信处理和异步事件处理而被中断。

图5是本发明的可编程逻辑控制器的控制方法的第二实施例流程示意图。本实施例的方法可用于图4所示的可编程逻辑控制器中，具体的本实施例的方法包括：

步骤S500，通过第一核处理模块将现场输入读取到输入镜像区。该步骤与步骤S400相同，在此不进行赘述。

步骤S501，所述第一核处理模块根据所述读取的现场输入执行各种逻辑运算处理，并将所述逻辑运算处理结果写入输出镜像区。该步骤与步骤S401相同，在此不进行赘述。

步骤S502，所述第一核处理模块设置访问标志位，并将所述访问标志位的初始状态设置为空闲。

步骤S503，所述第一核处理模块判断所述扫描周期定时器是否达到时间周期，当判断为是时，执行步骤S504；否则继续执行步骤S503。

步骤S504，所述第一核处理模块将所述输出镜像区中的逻辑运算结果输出到现场输出，并将所述访问标志位设置为忙碌状态。

步骤S510，通过所述第二核处理模块执行现场通信处理和异步事件处理。该步骤与步骤S410相同，在此不进行赘述。

具体实现中，步骤S510与前面的步骤S500-S504之间是独立执行的，它们之间本身没有必然的先后顺利。

本实施例通过第一核处理模块执行周期逻辑控制处理，通过第二核处理模块执行现场通信处理和异步事件处理，因此，本实施例确保了在执行周期逻辑处理时，不会引用执行现场通信处理和异步事件处理而被中断。另外，本实施例通过扫描周期定时器来对周期逻辑处理进行周期同步处理，使得所述周期逻辑处理在每次从输出镜像区输出到现场输出之前得到同步，解决了由于逻辑控制处理因每个周期响应输入的不同以及内容变量变化引起的要处理逻辑步数的数量不同而导致的执行时间长短不齐的缺陷。另外，由于通过扫描周期定时器来对周期逻辑处理进行周期同步处理，使得一些对可重复性有要求的开环控制过程可以比较简便的实现，并且一些对工艺时间有要求的过程可以通过逻辑周期的简单计数可以达到计时的效果，不需要附加传统的定时器编程，并且由于有固定的输出周期，对于一些非高速控制的闭环控制，可以不需要额外的定时器资源就可以完成PID调节器的输入计算和输出。并且多台可编程逻辑控制器之间的动作同步变的容易，控制可以插入空扫描周期数量来实现等待，而不再需要时间，这使得很多控制应用的实现变的简易。

另外，本发明的可编程逻辑控制器的控制方法中，设置和更新访问标志位的步骤不是必须的。

另外，在执行可编程逻辑控制器的控制方法时，当所述访问标志位为空闲状态时，所述第二核处理模块执行现场通信处理和异步事件处理时，可访问所述存储模块中的输入/输出镜像区和用户数据存储区。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种可编程逻辑控制器，其特征在于，包括存储模块和多核微处理器，所述存储模块包括输入/输出镜像区和用户数据存储区，所述多核微处理器包括第一核处理模块和第二核处理模块，其中：

所述第一核处理模块用于执行周期逻辑控制处理；

所述第二核处理模块用于执行现场通信处理和异步事件处理。

2.如权利要求1所述的可编程逻辑控制器，其特征在于，

所述第一核处理模块进一步包括：

输入扫描模块，用于将现场输入读取到输入镜像区；

逻辑控制处理模块，用于根据所述输入扫描模块读取的现场输入执行各种逻辑运算处理，并将所述逻辑运算处理结果写入输出镜像区；

输出扫描模块，用于将所述输出镜像区中的逻辑运算结果输出到现场输出；

所述第二核处理模块包括现场通信处理模块和异步事件处理模块。

3.如权利要求2所述的可编程逻辑控制器，其特征在于，还包括扫描周期定时器，用于设定所述输出扫描模块将所述输出镜像区中的逻辑运算结果输出到现场输出的时间周期；

所述第一核处理模块还包括：

周期同步模块，用于判断所述扫描周期定时器是否达到时间周期，当判断为是时，控制所述输出扫描模块将所述输出镜像区中的逻辑运算结果输出到现场输出，当判断为否时，继续等待并进行判断。

4.如权利要求3所述的可编程逻辑控制器，其特征在于，所述周期同步模块进一步包括：

标志位设置模块，用于设置访问标志位，所述访问标志位初始状态为空闲状态；

判断模块，用于判断所述扫描周期定时器是否达到时间周期；

控制模块，用于当所述判断模块判断达到所述周期定时器的时间周期时，控制所述输出扫描模块将所述输出镜像区中的逻辑运算结果输出到现场输出，并将所述访问标志位设置为忙碌状态；而当所述判断模块判断未达到所述周期定时器的时间周期时，控制所述判断模块继续进行判断。

5.如权利要求4所述的可编程逻辑控制器，其特征在于，当所述标志位设置模块设置的访问标志位为空闲状态时，所述现场通信处理模块和异步事件处理模块可访问所述存储模块中的输入/输出镜像区和用户数据存储区。

6.一种可编程逻辑控制器的控制方法，所述可编程逻辑器包括存储模块和多核微处理器，所述存储模块包括输入/输出镜像区和用户数据存储区，所述多核微处理器包括第一核处理模块和第二核处理模块，其特征在于，所述方法包括：

通过所述第一核处理模块执行周期逻辑控制处理；

通过所述第二核处理模块执行现场通信处理和异步事件处理。

7.如权利要求6所述的可编程逻辑控制器的控制方法，其特征在于，所述通过所述第一核处理模块执行周期逻辑控制处理，进一步包括：

将现场输入读取到输入镜像区；

根据所述读取的现场输入执行各种逻辑运算处理，并将所述逻辑运算处理结果写入输出镜像区；

将所述输出镜像区中的逻辑运算结果输出到现场输出。

8.如权利要求7所述的可编程逻辑控制器的控制方法，其特征在于，所述可编程逻辑控制器还包括扫描周期定时器，用于设定所述输出扫描模块将所述输出镜像区中的逻辑运算结果输出到现场输出的时间周期；所述通过所述第一核处理模块执行周期逻辑控制处理的步骤还包括：

判断所述扫描周期定时器是否达到时间周期，当判断为是时，将所述输出镜像区中的逻辑运算结果输出到现场输出，当判断为否时，继续等待并进行判断。

9.如权利要求8所述的可编程逻辑控制器的控制方法，其特征在于，还包括：设置访问标志位，并将所述访问标志位的初始状态设置为空闲状态；

且当所述访问标志位为空闲状态时，判断所述扫描周期定时器是否达到时间周期；

当判断为是时，控制所述输出扫描模块将所述输出镜像区中的逻辑运算结果输出到现场输出，并将所述访问标志位设置为忙碌状态；

当判断为否时，继续等待并进行判断。

10.如权利要求9所述的可编程逻辑控制器的控制方法，其特征在于，当所述访问标志位为空闲状态时，所述第二核处理模块执行现场通信处理和异步事件处理时，可访问所述存储模块中的输入/输出镜像区和用户数据存储区。

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