[发明专利]一种支持协程功能的PLC控制器

说明书

本发明提供一种支持协程功能的PLC控制器，包括：中央处理单元，存储器，电源模块，程式输入装置，输入输出回路；在中央处理单元中扩展了对程序协程功能的支持，包括：在用于所述PLC控制器编程的ST语言中加入协程的关键词，用于标记程序协程的起始和结束；用于所述PLC控制器编程的ST语言中加入协程基本操作的库函数的支持，PLC控制器编程的ST语言编译器独立编译各协程段，每一个协程拥有自己的寄存器上下文和栈；用于所述PLC控制器编程的ST语言编译器编译生成字节码，下载至PLC控制器，PLC控制器的字节码虚拟机执行此字节码；在PLC控制器字节码虚拟机中增加了对协程指令集的支持。简化了过程控制的编程复杂度，多任务执行的实时性、执行效率大大提升。

技术领域

本发明涉及控制领域，特别是指一种支持协程功能的PLC控制器。

背景技术

在工业控制领域，从控制指令的发出，到控制指令的执行，中间往往需要延时。因此当一个指令执行后，要等待这个指令执行完毕才能执行下一个指令，这个过程称作阻塞。阻塞使控制器的效率和实时性大大降低。因此我们往往要采取非阻塞的编程策略，即当一个指令执行后，不必等待这个指令执行完毕才能执行下一个指令，但是这种情况下执行后续指令时要不停检查当前指令是否结束，否则会造成时序错误。这样编程的复杂性就增大了。

协程是一种用户级的轻量级线程。协程拥有自己的寄存器上下文和栈。协程调度切换时，将寄存器上下文和栈保存到其他地方，在切回来的时候，恢复先前保存的寄存器上下文和栈。协程可以大大简化多任务并行执行的编程。比如，我们控制4台机械手的运动，当第一台机械手的控制指令下达后，这台机械手的协程被挂起；系统切换至等待指令执行的下一个协程控制；这样控制系统的效率和实时性就大大地提高了。同时，每台机械手的控制程序在一个协程之中，编程的复杂度也得到降低。

PLC控制器的IEC61131-3国际标准的编程语言包括图形化编程语言和文本化编程语言ST。然而标准ST语言不包含协程功能。

发明内容

鉴于协程功能在工业控制领域的重要性，本发明提出一种支持协程功能的PLC控制器，

包括：中央处理单元，存储器，电源模块，程式输入装置，输入输出回路；其特征在于，

在中央处理单元中扩展了对程序协程功能的支持，包括以下方案：

在用于所述PLC控制器编程的ST语言中加入协程的关键词，用于标记程序协程的起始和结束；

在用于所述PLC控制器编程的ST语言中加入协程基本操作的库函数的支持；

用于所述PLC控制器编程的ST语言编译器独立编译各协程段，每一个协程拥有自己的寄存器上下文和栈；

用于所述PLC控制器编程的ST语言编译器编译生成字节码，下载至PLC控制器，PLC控制器的字节码虚拟机执行此字节码；

在所述PLC控制器字节码虚拟机中增加了对协程指令集的支持。

进一步的，所述字节码虚拟机运行在一个实时操作系统的环境下，一个字节码虚拟机占用一个线程，这个系统下有独立于字节码虚拟机的线程对字节码虚拟机进行监视，并进行异常处理；此监视线程有独立于字节码虚拟机的寄存器上下文和栈，一旦字节码虚拟机异常，监视线程仍可正常运行，其对字节码虚拟机的监视和异常处理能正常运行。

进一步的，一个PLC控制器可以运行多个字节码虚拟机。

本发明的有益效果是：简化了过程控制的编程复杂度；多任务执行的实时性、执行效率大大提升。

附图说明

图1为协程调度切换原理图。

具体实施方式