[发明专利]一种小型PLC的单精度浮点数算术运算控制系统及方法

说明书

本发明属于PLC控制技术领域，公开了一种小型PLC的单精度浮点数算术运算控制系统及方法，ARM主控器完成FPGA控制模块数据配置后，由ARM主控制器将单精度浮点数的运算指令发送到双口RAM中，再由中央控制器发送位指令到寻址存储控制模块完成浮点操作数的寻址、存储，单精度浮点数算术运算模块将寻址、存储的浮点操作数进行算术运算，FPGA控制模块的中央控制器从双口RAM中读取单精度运算指令。本发明采用ARM+FPGA，以ARM为控制中心，充分利用ARM和FPGA两者协同工作的优势，运用FPGA高速的并行运算性能实现单精度浮点数算术运算，计算机从PLC编辑模块的人机界面录入的指令按照操作码+操作数。

技术领域

本发明属于PLC控制技术领域，尤其涉及一种小型PLC的单精度浮点数算术运算控制系统及方法。

背景技术

目前，最接近的现有技术：PLC是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作电子模块，主要由中央处理单元、存储器、输入/输出单元以及编程器、电源等组成，小型PLC以微处理器为核心，硬件和软件共同实现其功能，I/0总点数在256点以内，常见小型的PLC有S7-200(西门子公司)、FX2N(三菱公司)、OMRON的C60P、PLC-5(A-B公司)等，部分厂家小型PLC只有定点运算功能但是不具备浮点运算，在一些要求较高的场合下使用浮点数运算，可以实现整数不具备的函数运算，从而达到控制精度的要求，更好地提高产品合格率。

当前多数采用DSP芯片和单片机实现浮点运算，能简化算法，提高精度，当模块对速度要求较高和浮点运算结构复杂时，就会增加模块运行负担，降低处理速度，需要采用专门浮点运算处理器实现浮点运算。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有单精度浮点数计算精度低。

(2)现有单精度浮点数的处理器灵活性不足、负担过重。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种小型PLC的单精度浮点数算术运算控制系统及方法。

本发明是这样实现的，一种小型PLC的单精度浮点数算术运算控制方法，所述小型PLC的单精度浮点数算术运算控制方法以ARM主控制器为控制中心，运用FPGA控制模块的并行运算性能实现单精度浮点数的算术运算，PLC主机的ARM主控器完成FPGA控制模块数据配置后，由ARM主控制器将单精度浮点数的运算指令发送到双口RAM中，再由中央控制器发送位指令到寻址存储控制模块完成浮点操作数的寻址、存储，单精度浮点数算术运算模块将寻址、存储的浮点操作数进行算术运算，FPGA控制模块的中央控制器从双口RAM中读取单精度运算指令。

进一步，所述小型PLC的单精度浮点数算术运算控制方法还包括浮点数算术运算模块、中央控制器和外部存储控制器模块通过系统总线相连接，中央控制器对算术运算系统和外部存储器模块读写时序一致时，中央控制器向多操作数单精度浮点数算术运算模块通过系统数据总线发送指令和数据，算术运算模块运算的最终结果可以根据中央控制器需要读走，同样外部存储控制器也通过系统数据总线传输中央控制器发送的指令和数据并且根据需要读走运算结果，从而实现单精度浮点数算术运算模块、中央控制器和外部存储控制器指令的传输和数据交换。

进一步，所述小型PLC的单精度浮点数算术运算控制方法具体包括以下步骤：

第一步，PC上位机录入单精度浮点数算术运算的梯形图源程序或者指令表，将其转换成多操作数的二进制指令编码，通过串行总线USB转控制器局域网络CAN装置下载到ARM主控制器中，实现PLC源程序的下载并进行静态编译和动态编译，生成FPGA能识别的ARM_FPGA二进制编码；