專利名稱：一種滿足時標(biāo)傳遞的開關(guān)量邏輯運算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)控制系統(tǒng)的運算方法，尤其是一種滿足時標(biāo)傳遞的開關(guān)量邏
輯運算方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有工業(yè)分布式控制系統(tǒng)中，需要對700個左右的開關(guān)量進(jìn)行帶時標(biāo)能的邏輯運 算。這些開關(guān)量數(shù)據(jù)來自不同的分布式部署的I/0控制站，I/O控制站對這些開關(guān)量數(shù)據(jù) 的采集周期為40ms，各1/0站采集到數(shù)據(jù)后，集中傳送至系統(tǒng)服務(wù)器實時數(shù)據(jù)庫，因此計算 周期必須小于40ms。 由于需要運算的開關(guān)量數(shù)據(jù)可能分布在不同的I/O站，因此如果將此運算任務(wù)部 署在1/0站則涉及到數(shù)據(jù)的站間引用，而1/0站數(shù)據(jù)的站間引用為秒級，難以實現(xiàn)。因此需 要將此計算任務(wù)部署在系統(tǒng)服務(wù)器。 此類開關(guān)量邏輯運算目前常見的解決方案有兩種 某運算任務(wù)A，分離線和在線兩部分即離線部分進(jìn)行邏輯表達(dá)式的解析和編譯， 在線部分加載編譯后的目標(biāo)算法文件并執(zhí)行運算。離線部分處理過程如圖1所示1、先按 照約定的格式編輯文本方式的邏輯方程源文件；2、離線軟件加載此文件并解析，翻譯為等 價的中間代碼的邏輯方程源文件；3、調(diào)用相關(guān)平臺接口編譯此中間代碼邏輯方程源代碼， 生成目標(biāo)文件。比如VBA代碼就是一種成熟的中間格式。在線部分處理過程如圖2所示 1、在線軟件加載離線軟件編譯生成的目標(biāo)文件；2、向?qū)崟r數(shù)據(jù)庫讀取邏輯方程所包含的所 有開關(guān)量值、時標(biāo)、以及無效位；3、調(diào)用相關(guān)平臺接口函數(shù)，執(zhí)行邏輯算法進(jìn)行運算；4、將 計算的結(jié)果寫回數(shù)據(jù)庫，其中，2、3、4為周期處理，同時因為調(diào)用中間平臺接口執(zhí)行運算，所 以運算周期比較長。 采用此種方式，雖然可以省去運算任務(wù)自己處理編譯和執(zhí)行運算邏輯，但是由于 每次計算都需要向?qū)崟r數(shù)據(jù)庫讀寫所有的開關(guān)量值，所以當(dāng)需要計算的開關(guān)量點很多的時 候，讀寫數(shù)據(jù)庫就會耗費大量的時間。根據(jù)當(dāng)前實時數(shù)據(jù)庫的性能只能將此任務(wù)的最小運 算周期為500ms，而在實際測試中，讀寫1000個左右開關(guān)量大約各需要耗費200ms，計算需 要耗費100ms。 同樣由于是周期500ms向?qū)崟r數(shù)據(jù)庫讀取全部開關(guān)量值，而開關(guān)量的采集周期為
40ms，所以很容易產(chǎn)生遺漏數(shù)據(jù)的情況發(fā)生，最終導(dǎo)致計算結(jié)果不正確。 某運算任務(wù)B處理流程圖如圖3所示1、讀數(shù)據(jù)庫獲得邏輯運算所需要的開關(guān)量
值；2、解析算法邏輯；3、執(zhí)行計算；4、計算結(jié)果寫數(shù)據(jù)庫。此四個部分為周期循環(huán)執(zhí)行，每
次做的工作完全一樣。此類解決方法為典型的解釋執(zhí)行方式。即對所有邏輯方程解釋一
條執(zhí)行一條，周期反復(fù)。此種方法由于每個周期都需要進(jìn)行讀數(shù)據(jù)庫、解析邏輯表達(dá)式、執(zhí)
行運算、寫數(shù)據(jù)庫，存在的問題與運算任務(wù)A相似，并且由于需要周期解釋同一個邏輯表達(dá)
式所以更耗時，運算效率比較低。
有鑒于此特提供本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種滿足時標(biāo)傳遞的開
關(guān)量邏輯運算方法，該滿足時標(biāo)傳遞要求的開關(guān)量運算數(shù)據(jù)安全、準(zhǔn)確、執(zhí)行計算效率高。 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用技術(shù)方案的基本構(gòu)思是一種滿足時標(biāo)傳遞的 開關(guān)量邏輯運算方法，其特征在于所述的實現(xiàn)方法為a、由實時數(shù)據(jù)庫向計算任務(wù)發(fā)送 變化的開關(guān)量數(shù)據(jù)；b、將輸送進(jìn)數(shù)據(jù)區(qū)中變化的開關(guān)量數(shù)據(jù)采用哈希表結(jié)構(gòu)存儲；C、在計 算任務(wù)啟動的同時讀取解析源表達(dá)式，通過解析將文本格式邏輯方程轉(zhuǎn)換為自定義格式存 儲的邏輯表達(dá)式；d、于計算任務(wù)中直接調(diào)用步驟b中存儲的開關(guān)量數(shù)據(jù)和步驟c中按自定 義格式存儲的邏輯表達(dá)式，執(zhí)行計算；e、將計算任務(wù)的結(jié)果寫入實時數(shù)據(jù)庫。
所述的步驟a為通過通信接口將實時數(shù)據(jù)庫中變化的開關(guān)量數(shù)據(jù)向計算任務(wù)發(fā) 送，步驟e將計算任務(wù)的計算結(jié)果通過通信接口寫進(jìn)實時數(shù)據(jù)庫。 所述的步驟c中的文本格式邏輯方程為已有編輯好的源文件，該邏輯方程有兩種類 型i純二元運算的表達(dá)式和ii含有函數(shù)的二元運算表達(dá)式，其解析轉(zhuǎn)換包括先將所描述 的邏輯方程ii中包含的函數(shù)，用一個臨時變量代替，同時ii生成一個新的邏輯方程，i和ii 表達(dá)式為字符串形式；然后對其進(jìn)行詞法分析、語法分析，識別出等號、計算結(jié)果、操作數(shù)、操 作符以及函數(shù)名和函數(shù)參數(shù)信息，得到中間格式邏輯方程二元邏輯表達(dá)式和函數(shù)等式；最 后再將中綴的形式轉(zhuǎn)換為等價的后綴形式，生成新的邏輯算法，以表格的方式存儲起來。
所述的步驟C中二元邏輯表達(dá)式調(diào)入步驟d中具體的運算方法為第一，開始；第 二、判斷是否掃描完？若是，則計算結(jié)束，從棧頂取得計算結(jié)果，若否，則進(jìn)行下一步；第三、 讀一個單詞；第四、判斷是否為操作數(shù)？若是，則此單詞進(jìn)棧，然后轉(zhuǎn)到步驟二，若否，則進(jìn) 行下一步；第五、判斷是否為操作符？若否，則語法錯誤，程序退出，若是，則進(jìn)行下一步； 第六、取棧頂兩個操作數(shù)；第七、運算此兩個操作數(shù)和此操作符組成的二元運算；第八、計 算結(jié)果壓棧，轉(zhuǎn)到步驟二。
所述的步驟C中函數(shù)等式調(diào)入步驟d中具體的運算方法為開始；取出函數(shù)名；取
出參數(shù)；根據(jù)函數(shù)名調(diào)用函數(shù)，并傳入?yún)?shù)，執(zhí)行計算；得到計算結(jié)果。 采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果 1 、實時數(shù)據(jù)庫向本運算任務(wù)發(fā)送變化的開關(guān)量數(shù)據(jù)，此方法解決了計算任務(wù)向?qū)?br> 時數(shù)據(jù)庫讀全數(shù)據(jù)導(dǎo)致的大量時間耗費的問題。這是由于實時數(shù)據(jù)庫總是最先感知到數(shù)據(jù)
的變化(服務(wù)器層)，所以也不會有數(shù)據(jù)丟失的問題，并發(fā)生變化的數(shù)據(jù)總是一部分?jǐn)?shù)據(jù)，
所以減少了通信量，提高了通信效率； 2、數(shù)據(jù)區(qū)變量的存儲采用哈希表，提高運算過程中操作數(shù)值的查詢效率； 3、邏輯表達(dá)式在任務(wù)啟動時就執(zhí)行解析，并采用自定義的表格進(jìn)行存儲，在運算
過程中直接從此表格讀取邏輯表達(dá)式執(zhí)行運算，提高了運算效率； 4、計算任務(wù)將計算結(jié)果通過通信接口寫進(jìn)實時數(shù)據(jù)庫，提高了通信效率。 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)運算任務(wù)A離線部分處理過程流程4
圖2是現(xiàn)有技術(shù)運算任務(wù)A在線部分處理過程流程圖； 圖3是現(xiàn)有技術(shù)運算任務(wù)B解釋運算方式流程圖； 圖4是本發(fā)明運算程序體系結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)流程圖； 圖5是本發(fā)明邏輯方程解析轉(zhuǎn)換步驟示意圖； 圖6是本發(fā)明二元邏輯表達(dá)式運算步驟示意圖； 圖7是本發(fā)明函數(shù)等式運算步驟示意圖。
具體實施例方式
如圖4至圖7所示，公開了本發(fā)明一種滿足時標(biāo)傳遞的開關(guān)量邏輯運算方法。如 圖4所示，為本發(fā)明運算程序體系結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)流圖，其中，a、由實時數(shù)據(jù)庫向計算任務(wù)通過 通信接口發(fā)送變化的開關(guān)量數(shù)據(jù)；b、將輸送進(jìn)數(shù)據(jù)區(qū)中變化的開關(guān)量數(shù)據(jù)采用哈希表結(jié)構(gòu) 存儲；c、在計算任務(wù)啟動的同時讀取解析源表達(dá)式，通過解析將文本格式邏輯方程轉(zhuǎn)換為 自定義格式存儲的邏輯表達(dá)式；d、于計算任務(wù)中直接調(diào)用步驟b中存儲的開關(guān)量數(shù)據(jù)和步 驟c中按自定義格式存儲的邏輯表達(dá)式，執(zhí)行計算；e、將計算任務(wù)的結(jié)果通過通信接口寫 入實時數(shù)據(jù)庫。 實時數(shù)據(jù)庫向本運算任務(wù)發(fā)送變化的開關(guān)量數(shù)據(jù)，此方法解決了計算任務(wù)向?qū)崟r 數(shù)據(jù)庫讀全數(shù)據(jù)導(dǎo)致的大量時間耗費的問題。這是由于實時數(shù)據(jù)庫總是最先感知到數(shù)據(jù)的 變化(服務(wù)器層)，所以也不會有數(shù)據(jù)丟失的問題，并發(fā)生變化的數(shù)據(jù)總是一部分?jǐn)?shù)據(jù)，所 以減少了通信量，提高了通信效率。 數(shù)據(jù)區(qū)中的開關(guān)量采用哈希表結(jié)構(gòu)存儲，提高了運算過程中變量數(shù)據(jù)值查詢的效 率。 采用任務(wù)啟動時讀取解析源表達(dá)式的方法，這樣就避免了技術(shù)背景B類解釋執(zhí)行 方式，每次計算都需要重新解析表達(dá)式，帶來的時間耗費，解析后的邏輯算法按自定義的格 式存儲。如圖5所示，具體實現(xiàn)步驟為 f、假設(shè)已有編輯好的邏輯方程源文件，邏輯方程有兩種類型i純二元運算的 表達(dá)式和ii含有函數(shù)的二元運算表達(dá)式，如字符串格式方程i、 A = BlC和ii、 A = B&C|Fun(AA，BB); g、將ii所描述的邏輯方程A = B&C|Fun(AA，BB)中包含的函數(shù)Fun (AA，BB)，用一 個臨時變量Tempi代替，同時生成一個新的邏輯方程ii、A = B&C | Tempi, Tempi = Fun(AA， 啦； h、以上所得的邏輯方程都是字符串的形式，還沒有任何邏輯意義，此步驟需要進(jìn) 行詞法分析，語法分析，識別出等號、計算結(jié)果、操作數(shù)、操作符以及函數(shù)名和函數(shù)參數(shù)等等 信息，生成新的中間格式邏輯方程，即二元邏輯表達(dá)式i、 〃 A〃 〃 =〃 〃 B〃 〃 r 〃 C" 和函數(shù)等式ii、 〃 A〃 〃 =〃 〃 B〃 〃 &〃 〃 C〃 〃 I" 〃 Tempi" ， 〃 Tempi 〃 〃 =〃 〃 Fun" 〃 AA〃 〃 BB"; i、由于計算機(jī)處理的特點更適合后綴的形式，所以此步，需要將中 綴的形式轉(zhuǎn)換為等價的后綴形式，如A+B為中綴形式，即操作數(shù)在兩個操作 符之間，這是人類比較習(xí)慣的格式，AB+為后綴形式，計算機(jī)更易處理此種方 式，更改的后綴形式為i、 " A" " =" " B" " C" " I"和ii、 " A〃 〃<formula>formula see original document page 6</formula>
最后將i步驟生成的邏輯算法，以表格的方式存儲起來，計算時，在讀此表執(zhí)行計算。 計算任務(wù)直接調(diào)用c中生成的邏輯算法，這樣避免了技術(shù)背景A類運算方法中由
于采用第三方接口實現(xiàn)運算帶來的計算效率低下的問題。 具體實現(xiàn)步驟為 對于c解析后生成的邏輯算法<formula>formula see original document page 6</formula>
要進(jìn)行區(qū)分，采用不同的方式運算，如圖6和7所示。 如圖6所示，二元邏輯表達(dá)式i運算方法為第一，開始；第二、判斷是否掃描完？ 若是，則計算結(jié)束，從棧頂取得計算結(jié)果，若否，則進(jìn)行下一步；第三、讀一個單詞；第四、判 斷是否為操作數(shù)？若是，則此單詞進(jìn)棧，然后轉(zhuǎn)到步驟二，若否，則進(jìn)行下一步；第五、判斷 是否為操作符？若否，則語法錯誤，程序退出，若是，則進(jìn)行下一步；第六、取棧頂兩個操作 數(shù)；第七、運算此兩個操作數(shù)和此操作符組成的二元運算；第八、計算結(jié)果壓棧，轉(zhuǎn)到步驟 如圖7所示，函數(shù)等式ii運算方法為開始；取出函數(shù)名；取出參數(shù)；根據(jù)函數(shù)名 調(diào)用函數(shù)，并傳入?yún)?shù)，執(zhí)行計算；得到計算結(jié)果。 在d步驟的運行中，假如需要計算A = B | C，由于B和C實際代表的是一個數(shù)值，這 個數(shù)值就是通過變量名，從數(shù)據(jù)區(qū)查詢到的，比如最終實際運算的邏輯可能是O = 0|0。
本發(fā)明的運算方法提高了計算效率，將250個邏輯方程包含700個左右的開關(guān)量 在40ms內(nèi)完成計算；解決了開關(guān)量采集周期為40ms的情況下，運算不丟數(shù)據(jù)，運算正確。
權(quán)利要求
一種滿足時標(biāo)傳遞的開關(guān)量邏輯運算方法，其特征在于所述的實現(xiàn)方法為a、由實時數(shù)據(jù)庫向計算任務(wù)發(fā)送變化的開關(guān)量數(shù)據(jù)；b、將輸送進(jìn)數(shù)據(jù)區(qū)中變化的開關(guān)量數(shù)據(jù)采用哈希表結(jié)構(gòu)存儲；c、在計算任務(wù)啟動的同時讀取解析源表達(dá)式，通過解析將文本格式邏輯方程轉(zhuǎn)換為自定義格式存儲的邏輯表達(dá)式；d、于計算任務(wù)中直接調(diào)用步驟b中存儲的開關(guān)量數(shù)據(jù)和步驟c中按自定義格式存儲的邏輯表達(dá)式，執(zhí)行計算；e、將計算任務(wù)的結(jié)果寫入實時數(shù)據(jù)庫。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滿足時標(biāo)傳遞的開關(guān)量邏輯運算方法，其特征在于所 述的步驟a為通過通信接口將實時數(shù)據(jù)庫中變化的開關(guān)量數(shù)據(jù)向計算任務(wù)發(fā)送，步驟e將 計算任務(wù)的計算結(jié)果通過通信接口寫進(jìn)實時數(shù)據(jù)庫。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滿足時標(biāo)傳遞的開關(guān)量邏輯運算方法，其特征在于所 述的步驟C中的文本格式邏輯方程為已有編輯好的源文件，該邏輯方程有兩種類型i純二 元運算的表達(dá)式和ii含有函數(shù)的二元運算表達(dá)式，其解析轉(zhuǎn)換包括先將所描述的邏輯方 程ii中包含的函數(shù)，用一個臨時變量代替，同時ii生成一個新的邏輯方程，i和ii表達(dá)式 為字符串形式；然后對其進(jìn)行詞法分析、語法分析，識別出等號、計算結(jié)果、操作數(shù)、操作符 以及函數(shù)名和函數(shù)參數(shù)信息，得到中間格式邏輯方程二元邏輯表達(dá)式和函數(shù)等式；最后 再將中綴的形式轉(zhuǎn)換為等價的后綴形式，生成新的邏輯算法，以表格的方式存儲起來。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種滿足時標(biāo)傳遞的開關(guān)量邏輯運算方法，其特征在于所 述的步驟C中二元邏輯表達(dá)式調(diào)入步驟d中具體的運算方法為第一，開始；第二、判斷是 否掃描完？若是，則計算結(jié)束，從棧頂取得計算結(jié)果，若否，則進(jìn)行下一步；第三、讀一個單 詞；第四、判斷是否為操作數(shù)？若是，則此單詞進(jìn)棧，然后轉(zhuǎn)到步驟二，若否，則進(jìn)行下一步； 第五、判斷是否為操作符？若否，則語法錯誤，程序退出，若是，則進(jìn)行下一步；第六、取棧頂 兩個操作數(shù)；第七、運算此兩個操作數(shù)和此操作符組成的二元運算；第八、計算結(jié)果壓棧， 轉(zhuǎn)到步驟二。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種滿足時標(biāo)傳遞的開關(guān)量邏輯運算方法，其特征在于所 述的步驟C中函數(shù)等式調(diào)入步驟d中具體的運算方法為開始；取出函數(shù)名；取出參數(shù)；根 據(jù)函數(shù)名調(diào)用函數(shù)，并傳入?yún)?shù)，執(zhí)行計算；得到計算結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種滿足時標(biāo)傳遞的開關(guān)量邏輯運算方法，其特征在于所述的實現(xiàn)方法為a、由實時數(shù)據(jù)庫向計算任務(wù)發(fā)送變化的開關(guān)量數(shù)據(jù)；b、將輸送進(jìn)數(shù)據(jù)區(qū)中變化的開關(guān)量數(shù)據(jù)采用哈希表結(jié)構(gòu)存儲；c、在計算任務(wù)啟動的同時讀取解析源表達(dá)式，通過解析將文本格式邏輯方程轉(zhuǎn)換為自定義格式存儲的邏輯表達(dá)式；d、于計算任務(wù)中直接調(diào)用步驟b中存儲的開關(guān)量數(shù)據(jù)和步驟c中按自定義格式存儲的邏輯表達(dá)式，執(zhí)行計算；e、將計算任務(wù)的結(jié)果寫入實時數(shù)據(jù)庫。本發(fā)明提高了計算效率，將250個邏輯方程包含700個左右的開關(guān)量在40ms內(nèi)完成計算；解決了開關(guān)量采集周期為40ms的情況下，運算不丟數(shù)據(jù)，運算正確，計算效率高。
文檔編號G05B19/02GK101727073SQ200810172530
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月27日
發(fā)明者丁長富, 左新, 王進(jìn), 白濤, 石桂連 申請人:北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司