專利名稱：一種滿足時標傳遞的開關量邏輯運算方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)控制系統的運算方法，尤其是一種滿足時標傳遞的開關量邏
輯運算方法。
背景技術：
現有工業(yè)分布式控制系統中，需要對700個左右的開關量進行帶時標能的邏輯運 算。這些開關量數據來自不同的分布式部署的I/0控制站，I/O控制站對這些開關量數據 的采集周期為40ms，各1/0站采集到數據后，集中傳送至系統服務器實時數據庫，因此計算 周期必須小于40ms。 由于需要運算的開關量數據可能分布在不同的I/O站，因此如果將此運算任務部 署在1/0站則涉及到數據的站間引用，而1/0站數據的站間引用為秒級，難以實現。因此需 要將此計算任務部署在系統服務器。 此類開關量邏輯運算目前常見的解決方案有兩種 某運算任務A，分離線和在線兩部分即離線部分進行邏輯表達式的解析和編譯， 在線部分加載編譯后的目標算法文件并執(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、調用相關平臺接口編譯此中間代碼邏輯方程源代碼， 生成目標文件。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文件；2、向實時數據庫讀取邏輯方程所包含的所 有開關量值、時標、以及無效位；3、調用相關平臺接口函數，執(zhí)行邏輯算法進行運算；4、將 計算的結果寫回數據庫，其中，2、3、4為周期處理，同時因為調用中間平臺接口執(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 每次計算都需要向實時數據庫讀寫所有的開關量值，所以當需要計算的開關量點很多的時 候，讀寫數據庫就會耗費大量的時間。根據當前實時數據庫的性能只能將此任務的最小運 算周期為500ms，而在實際測試中，讀寫1000個左右開關量大約各需要耗費200ms，計算需 要耗費100ms。 同樣由于是周期500ms向實時數據庫讀取全部開關量值，而開關量的采集周期為
40ms，所以很容易產生遺漏數據的情況發(fā)生，最終導致計算結果不正確。 某運算任務B處理流程圖如圖3所示1、讀數據庫獲得邏輯運算所需要的開關量
值；2、解析算法邏輯；3、執(zhí)行計算；4、計算結果寫數據庫。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。此種方法由于每個周期都需要進行讀數據庫、解析邏輯表達式、執(zhí)
行運算、寫數據庫，存在的問題與運算任務A相似，并且由于需要周期解釋同一個邏輯表達
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)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種滿足時標傳遞的開
關量邏輯運算方法，該滿足時標傳遞要求的開關量運算數據安全、準確、執(zhí)行計算效率高。 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用技術方案的基本構思是一種滿足時標傳遞的 開關量邏輯運算方法，其特征在于所述的實現方法為a、由實時數據庫向計算任務發(fā)送 變化的開關量數據；b、將輸送進數據區(qū)中變化的開關量數據采用哈希表結構存儲；C、在計 算任務啟動的同時讀取解析源表達式，通過解析將文本格式邏輯方程轉換為自定義格式存 儲的邏輯表達式；d、于計算任務中直接調用步驟b中存儲的開關量數據和步驟c中按自定 義格式存儲的邏輯表達式，執(zhí)行計算；e、將計算任務的結果寫入實時數據庫。
所述的步驟a為通過通信接口將實時數據庫中變化的開關量數據向計算任務發(fā) 送，步驟e將計算任務的計算結果通過通信接口寫進實時數據庫。 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純二元運算的表達式和ii含有函數的二元運算表達式，其解析轉換包括先將所描述 的邏輯方程ii中包含的函數，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 表達式為字符串形式；然后對其進行詞法分析、語法分析，識別出等號、計算結果、操作數、操 作符以及函數名和函數參數信息，得到中間格式邏輯方程二元邏輯表達式和函數等式；最 后再將中綴的形式轉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中二元邏輯表達式調入步驟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，則計算結束，從棧頂取得計算結果，若否，則進行下一步；第三、 讀一個單詞；第四、判斷是否為操作數？若是，則此單詞進棧，然后轉到步驟二，若否，則進 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，則進行下一步； 第六、取棧頂兩個操作數；第七、運算此兩個操作數和此操作符組成的二元運算；第八、計 算結果壓棧，轉到步驟二。
所述的步驟C中函數等式調入步驟d中具體的運算方法為開始；取出函數名；取
出參數；根據函數名調用函數，并傳入參數，執(zhí)行計算；得到計算結果。 采用上述技術方案后，本發(fā)明與現有技術相比具有以下有益效果 1 、實時數據庫向本運算任務發(fā)送變化的開關量數據，此方法解決了計算任務向實
時數據庫讀全數據導致的大量時間耗費的問題。這是由于實時數據庫總是最先感知到數據
的變化(服務器層)，所以也不會有數據丟失的問題，并發(fā)生變化的數據總是一部分數據，
所以減少了通信量，提高了通信效率； 2、數據區(qū)變量的存儲采用哈希表，提高運算過程中操作數值的查詢效率； 3、邏輯表達式在任務啟動時就執(zhí)行解析，并采用自定義的表格進行存儲，在運算
過程中直接從此表格讀取邏輯表達式執(zhí)行運算，提高了運算效率； 4、計算任務將計算結果通過通信接口寫進實時數據庫，提高了通信效率。 下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的描述。


圖1是現有技術運算任務A離線部分處理過程流程4
圖2是現有技術運算任務A在線部分處理過程流程圖； 圖3是現有技術運算任務B解釋運算方式流程圖； 圖4是本發(fā)明運算程序體系結構和數據流程圖； 圖5是本發(fā)明邏輯方程解析轉換步驟示意圖； 圖6是本發(fā)明二元邏輯表達式運算步驟示意圖； 圖7是本發(fā)明函數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)明一種滿足時標傳遞的開關量邏輯運算方法。如 圖4所示，為本發(fā)明運算程序體系結構和數據流圖，其中，a、由實時數據庫向計算任務通過 通信接口發(fā)送變化的開關量數據；b、將輸送進數據區(qū)中變化的開關量數據采用哈希表結構 存儲；c、在計算任務啟動的同時讀取解析源表達式，通過解析將文本格式邏輯方程轉換為 自定義格式存儲的邏輯表達式；d、于計算任務中直接調用步驟b中存儲的開關量數據和步 驟c中按自定義格式存儲的邏輯表達式，執(zhí)行計算；e、將計算任務的結果通過通信接口寫 入實時數據庫。 實時數據庫向本運算任務發(fā)送變化的開關量數據，此方法解決了計算任務向實時 數據庫讀全數據導致的大量時間耗費的問題。這是由于實時數據庫總是最先感知到數據的 變化(服務器層)，所以也不會有數據丟失的問題，并發(fā)生變化的數據總是一部分數據，所 以減少了通信量，提高了通信效率。 數據區(qū)中的開關量采用哈希表結構存儲，提高了運算過程中變量數據值查詢的效 率。 采用任務啟動時讀取解析源表達式的方法，這樣就避免了技術背景B類解釋執(zhí)行 方式，每次計算都需要重新解析表達式，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，具體實現步驟為 f、假設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 表達式和ii含有函數的二元運算表達式，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 行詞法分析，語法分析，識別出等號、計算結果、操作數、操作符以及函數名和函數參數等等 信息，生成新的中間格式邏輯方程，即二元邏輯表達式i、 〃 A〃 〃 =〃 〃 B〃 〃 r 〃 C" 和函數等式ii、 〃 A〃 〃 =〃 〃 B〃 〃 &〃 〃 C〃 〃 I" 〃 Tempi" ， 〃 Tempi 〃 〃 =〃 〃 Fun" 〃 AA〃 〃 BB"; i、由于計算機處理的特點更適合后綴的形式，所以此步，需要將中 綴的形式轉換為等價的后綴形式，如A+B為中綴形式，即操作數在兩個操作 符之間，這是人類比較習慣的格式，AB+為后綴形式，計算機更易處理此種方 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。 計算任務直接調用c中生成的邏輯算法，這樣避免了技術背景A類運算方法中由
于采用第三方接口實現運算帶來的計算效率低下的問題。 具體實現步驟為 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，則計算結束，從棧頂取得計算結果，若否，則進行下一步；第三、讀一個單詞；第四、判 斷是否為操作數？若是，則此單詞進棧，然后轉到步驟二，若否，則進行下一步；第五、判斷 是否為操作符？若否，則語法錯誤，程序退出，若是，則進行下一步；第六、取棧頂兩個操作 數；第七、運算此兩個操作數和此操作符組成的二元運算；第八、計算結果壓棧，轉到步驟 如圖7所示，函數等式ii運算方法為開始；取出函數名；取出參數；根據函數名 調用函數，并傳入參數，執(zhí)行計算；得到計算結果。 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值，這 個數值就是通過變量名，從數據區(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個左右的開關量 在40ms內完成計算；解決了開關量采集周期為40ms的情況下，運算不丟數據，運算正確。
權利要求
一種滿足時標傳遞的開關量邏輯運算方法，其特征在于所述的實現方法為a、由實時數據庫向計算任務發(fā)送變化的開關量數據；b、將輸送進數據區(qū)中變化的開關量數據采用哈希表結構存儲；c、在計算任務啟動的同時讀取解析源表達式，通過解析將文本格式邏輯方程轉換為自定義格式存儲的邏輯表達式；d、于計算任務中直接調用步驟b中存儲的開關量數據和步驟c中按自定義格式存儲的邏輯表達式，執(zhí)行計算；e、將計算任務的結果寫入實時數據庫。
2. 根據權利要求1所述的一種滿足時標傳遞的開關量邏輯運算方法，其特征在于所 述的步驟a為通過通信接口將實時數據庫中變化的開關量數據向計算任務發(fā)送，步驟e將 計算任務的計算結果通過通信接口寫進實時數據庫。
3. 根據權利要求1所述的一種滿足時標傳遞的開關量邏輯運算方法，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 元運算的表達式和ii含有函數的二元運算表達式，其解析轉換包括先將所描述的邏輯方 程ii中包含的函數，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表達式 為字符串形式；然后對其進行詞法分析、語法分析，識別出等號、計算結果、操作數、操作符 以及函數名和函數參數信息，得到中間格式邏輯方程二元邏輯表達式和函數等式；最后 再將中綴的形式轉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. 根據權利要求3所述的一種滿足時標傳遞的開關量邏輯運算方法，其特征在于所 述的步驟C中二元邏輯表達式調入步驟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，則計算結束，從棧頂取得計算結果，若否，則進行下一步；第三、讀一個單 詞；第四、判斷是否為操作數？若是，則此單詞進棧，然后轉到步驟二，若否，則進行下一步； 第五、判斷是否為操作符？若否，則語法錯誤，程序退出，若是，則進行下一步；第六、取棧頂 兩個操作數；第七、運算此兩個操作數和此操作符組成的二元運算；第八、計算結果壓棧， 轉到步驟二。
5. 根據權利要求3所述的一種滿足時標傳遞的開關量邏輯運算方法，其特征在于所 述的步驟C中函數等式調入步驟d中具體的運算方法為開始；取出函數名；取出參數；根 據函數名調用函數，并傳入參數，執(zhí)行計算；得到計算結果。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種滿足時標傳遞的開關量邏輯運算方法，其特征在于所述的實現方法為a、由實時數據庫向計算任務發(fā)送變化的開關量數據；b、將輸送進數據區(qū)中變化的開關量數據采用哈希表結構存儲；c、在計算任務啟動的同時讀取解析源表達式，通過解析將文本格式邏輯方程轉換為自定義格式存儲的邏輯表達式；d、于計算任務中直接調用步驟b中存儲的開關量數據和步驟c中按自定義格式存儲的邏輯表達式，執(zhí)行計算；e、將計算任務的結果寫入實時數據庫。本發(fā)明提高了計算效率，將250個邏輯方程包含700個左右的開關量在40ms內完成計算；解決了開關量采集周期為40ms的情況下，運算不丟數據，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)先權日2008年10月27日
發(fā)明者丁長富, 左新, 王進, 白濤, 石桂連 申請人:北京廣利核系統工程有限公司