PLC并行编译中资源依赖研究

发布时间：2021-09-11 21:47

　　可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller, PLC）出现于19世纪70年代，它是从传统继电器控制系统发展而来，从第一台PLC由美国数字设备公司研制出来，到现在种类繁多的PLC，它们的功能和性能不断增强。市场上对高性能PLC的需求也越来越旺盛，但是由于PLC体系架构的固有性质，要提高执行速度必须降低扫描周期，所以大部分PLC厂商会选择更高速度的CPU来突破这个瓶颈，但是更有效的办法是直接打破现有串行体系架构，采用完全并行化的执行方式，把梯形图程序转化成可以并发执行的VHDL程序是更好的选择。本文通过大量研究国内外PLC并行编译相关论文，提出把梯形图程序转化到VHDL程序的方法。首先，提出逻辑表达式作为梯形图程序转化到VHDL的中间语言，其中采用后序遍历算法和深度优先搜索算法生成表达式语句。其次，采用依赖分析算法生成VHDL运行时的并行时钟信息，并且提出资源依赖分析策略，通过控制依赖、数据依赖、功能依赖逐层分解的依赖分析算法，在进一步提高执行速度的同时能对FPGA资源有一定优化。然后，以分时复用和二层状态机作为VHDL的执行架构，以依赖分析后的并行信息作... 

【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

并行编并行编译的过程可以分为四个部分，预处子程序；前端处理是将源程序转化为更适合的

图 2.4 梯形图到 VHDL 转换框架.2 LD‐VHDL 实现方案 .2.1 梯形图预分析 梯形图是串行化的编程语言，它在执行时按照“从上至下，从左至右”的固定顺序，我们不可能直接把其转化为目标语言，那么我们有必要对其先进行预处理，预处理完成分功能：多输出梯级转化为单输出，生成逻辑表达式，信号分析和包装。从梯形图得到的数据是 AOV 图，它是以图的方式来表达梯形图的逻辑，必须把 AOV化为可以在程序中分析的对象，即梯形图对象、梯级对象、元件指令对象，接下来就可其进行功能分析。) 多输出转化为单输出梯形图的梯级包含有很多可以执行的指令，每一个主梯级还可以嵌入很多梯级，形成的梯级结构，它们的执行顺序也是以先上后下的顺序执行，这样就会形成在这多个梯级

3 梯形图语言 标准 PLC 问世不久，编程语言并没有统一的表达和使用形式，例如能图和指令语言；而美国的公司则使用梯形图语言较广泛。这编程的极大困难，如果他们使用不同的产品，那么就必须使用购不同的编程工具，那么带来的是不必要的资源浪费[47]。年代，国际电工技术委员会 IEC 制定了可编程控制器的统一[48]。它本身只是作为 PLC 编程的一种指导，并不是强制性的规这样的标准，该标准还使客户和制造商通过测试可以评估一个。该标准的软件模型包含组态、资源、任务、程序、功能块以 IEC61131-3 标准已经是工业控制领域和其它相关领域的发展程语言两个部分组成，两者之间的关系如下图所示：

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于AOV图及二叉树的梯形图与指令表互换算法[J]. 葛芬,吴宁.  南京航空航天大学学报. 2006(06)
[2]流水线技术在用FPGA实现高速DSP运算中的应用[J]. 周政海,邓先灿.  杭州电子工业学院学报. 2002(04)

博士论文
[1]程序并行识别方法及应用研究[D]. 闫昭.吉林大学 2009



本文编号：3393777