[发明专利]一种IEC61131-3标准功能块软件实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于IEC61131-3标准的功能块编程语言的软件实现方法，尤其涉及一种可在嵌入式处理器上使用IEC61131-3标准功能块编程语言进行编程的实现方法。

背景技术

IEC61131-3是第一个为工业自动化控制系统的软件设计提供标准化编程语言的国际标准。该标准将现代软件的概念和现代软件工程的机制与传统的PLC编程语言成功地结合，又对各种工业控制系统的编程语言、软件设计的概念和软件模型等进行了标准化，适应了当今世界软件、工业控制系统的发展方向，它定义一套严格的语法、语义以及PLC编程模型，是一种非常先进的设计技术。由于IEC61131-3标准功能块具有使用起来非常方便，可视化强等特点，被广泛的应用到PLC现场编程中。但是目前还没有以IEC61131-3为参考，PLC编程语言在嵌入式处理器上实现被应用，所以一种以IEC61131-3为参考，PLC编程语言在嵌入式处理器上的软件实现方法急需被研制，以便嵌入式处理器中也可使用这种便捷的编程语言进行编程。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种以IEC61131-3为参考，PLC编程语言在嵌入式处理器上的软件实现方法。本发明采用的技术手段如下：

一种基于嵌入式系统IEC61131-3标准功能块的结构设计方法，其特征在于设计一个通用的数据结构：操作码、操作数及运行参数三个方面来表述所有类型的功能块；

所述操作码，用于表示功能块具体的操作内容，每一个功能块都有一个唯一的操作码与之对应，每一个功能块编写了各自的实现函数，并且将这些函数的地址按照操作码的顺序保存在一个全局的函数指针数组中，通过这个函数指针数组操作码与功能块实现函数建立一个一一对应关系，以查找到对应的功能块实现函数，从而完成相应的功能；

所述操作数，为在功能块实现各项功能的过程中参与运算的输入输出参数，由数据源标识及数据存储单元两部分组成；数据源标识指示了参与运算的数据是变量区中的数据还是常数，数据存储单元存储的是与数据源标识相对应的变量区地址或常数；

所述运行参数，它由网络标号、网络位置及执行顺序三个参数组成，此三个参数是供上位机使用的，上位机根据用户编写的程序为每一个功能块分配对应的参数，最终将用户程序按照正确的执行顺序下载到嵌入式处理器的Flash中。

所述操作数为变量区数据时，数据存储单元存储的是数据在变量区中的位置，即区地址、字偏移和位偏移。

所述操作数中的数据存储单元定义多个数据存储器单元，每个单元都有唯一的访问路径，用户可在功能块的输入输出参数中明确指出需要存取的变量区的地址，这样就允许用户程序直接存取这个地址对应的数据。

所述操作数的数据存储单元中定义了多个变量区，并且在每一个变量区中的存储单元都可以通过位、字或双字进行寻址，另外，当操作数为常数时，在操作数数据结构中定义了一个4字节的共用体，它分别支持字节型、字型、双字型及浮点型的数据，以便对不同功能块不同数据类型的常数操作数进行存储。

一种基于嵌入式系统IEC61131-3标准功能块的执行方法，其特征在于用户的功能块程序可以通过上位机下载到嵌入式处理器的存储区中，然后按照读输入、功能块执行、写输出、处理通讯请求的运行周期进行循环执行程序：

a、读输入，每次周期开始时，先读开关量输入点的当前值，后把输入点的当前值保存到相应的变量区；

b、执行程序，用户功能块程序按顺序存储保存在嵌入式处理器的存储区中，并且采用全局指针变量的方式对功能块进行寻，址执行程序是从第一条指令开始，直到最后一条指令结束，在程序执行过程中，是对内存变量和映像区数据操作，除非有直接I/O指令对输入和输出点直接存取，另外，每一个功能块通过一个函数实现，为了方便功能块寻址，可以定义一个函数数组，将所有功能块实现函数以操作码为下标进行存储，这样每次功能块执行时都可以通过操作码查询到对应的实现函数，完成功能块的执行；

c、处理通讯请求，主要完成与上位机的交互，嵌入式处理器可以处理一些来自上位机的命令请求，这其中包括用户功能块程序的上载、下载以及变量区的读写。

d、写输出，在每个扫描周期的结尾，把存储在数字逻辑寄存器中的数据输出到物理I/O中，包括数字量输出及模拟量输出。

在每个用户程序的头和尾都默认都添加了这两个功能块：用于读外界输入的输入刷新功能块和用于写外界输出的输出刷新功能块，其中输入块标识用户功能块程序的开始，输出块标识着用户程序的结束。