[发明专利]PLC梯形图逻辑量并行处理方法

说明书

所属技术领域

涉及一种大幅度提高可编程控制器(又称PLC)特别是大型高速可编程控制器的梯形图执行速度或者说缩短梯形图循环扫描周期的硬、软件方法。

背景技术

已有的可编程控制器系统是把梯形图解析(编译或解释)成处理单个逻辑变量的指令串，可编程控制器运行时，控制器内的微处理器或微控制器用一位逻辑量传送、运算(即串行处理)的方法循环扫描执行指令串，以实现梯形图功能。

以三菱PLC梯形图为例，这里把水平方向的PLC元件(如X、Y、M、C、T)和水平连线称为行，把垂直方向的PLC元件和水平连线称为列，两列之间可能有不同数量和长短的垂直连线。梯形图最后一列用于放置输出继电器Y，这里把最后一列称作输出列。一般的梯形图是由PLC元件与水平的连线组成水平行及水平行之间的可能含有的垂直连线构成，如图1、图3的梯形图。先分析一下PLC梯形图的含义，PLC梯形图是一种直观的图形化的程序，它的图形结构模仿继电线路，以便于使用者编程。如果把梯形图最左和最右的两根竖线及连接PLC元件的水平连线和垂直线段看成导线，把PLC元件(如X、Y、M、C、T)看作开关，在最左和最右的两根竖线加上电压，如果这个电压经过开关和导线施加到了处于梯形图最后一列的任何输出继电器Y上，那么这个输出继电器的实际输出端就导通。与实际电压传递不同的是，规定加在梯形图最左竖线上的电压只能沿开关和导线从左向右，及向上、向下传递，通向处于梯形图最后一列的任何输出继电器的左端，而不能从右向左传递，这是为使梯形图便于编译。从逻辑量上看，相当于把逻辑量1加在梯形图最左竖线上，这个逻辑量1经过由PLC元件(如X、Y、M、C、T)组成的开关，和由连接PLC元件的水平连线和垂直线段构成的通路，从左向右，及向上、向下传递，通向处于梯形图最后一列的任何一个输出继电器的左端，哪一个输出继电器的左端传递到了逻辑量1，这个输出元件的实际输出端就导通。这也可以形象地看作有足够多的逻辑量1从梯形图最左竖线开始，沿一切可能的由PLC元件(如X、Y、M、C、T)组成的开关，及把连接PLC元件的水平连线和垂直线段视作导线所构成的路径，从左向右，及向上、向下传递，通向处于梯形图最后一列的任何一个输出继电器的左端，哪一个输出元件的左端传递到了逻辑量1，这个输出继电器的实际输出端就导通，这种现象可形象地称为逻辑量1向右及沿垂直线段向上、下传递。

从逻辑关系看，梯形图垂直线段所表达的逻辑关系是，只要梯形图垂直线段从左边传入的逻辑量有一处为1，那么垂直线段所到之处向右边传出的逻辑量都为1，这就是说向垂线右边各行传出的逻辑量都相同，并等于垂线左边各行传入的逻辑量的逻辑或。

逻辑量沿梯形图水平方向从左经PLC元件或水平连线向右传出，PLC元件或水平连线右边传出的逻辑量是PLC元件或水平连线左边传入的逻辑量和PLC元件或水平连线的开关状态的逻辑量的逻辑与。水平连线的开关状态的逻辑量总是1。

从非常简单直观的梯形图如图1开始说起，以PLC的内部控制芯片用8位的MCS-51单片机为例(用8位机是为叙述方便考虑，工作原理与微处理器或微控制器的位数无关，而且微处理器或微控制器的位数增多，本发明的效果会更好)，图2是PLC实际输入、输出端口与内部的51单片机的接线图。对图1梯形图已有的梯形图功能的实现方法用51单片机的汇编语言表达如下：

大括号内的指令循环执行。

可见，这种梯形图功能的一位逻辑量传送、运算的实现方法没有充分利用微处理器或微控制器多位逻辑量运算能力，运算资源浪费，因而梯形图的循环扫描周期长，执行速度慢。

发明内容

为克服PLC梯形图的循环扫描周期长，执行速度相对较慢的缺点，本发明提出梯形图新的硬、软件实现方法，大幅度缩短了梯形图的循环扫描周期，执行速度成倍提高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：