专利名称：一种满足时标传递的开关量逻辑运算方法
技术领域：
本发明涉及一种工业控制系统的运算方法，尤其是一种满足时标传递的开关量逻
辑运算方法。
背景技术：
现有工业分布式控制系统中，需要对700个左右的开关量进行带时标能的逻辑运 算。这些开关量数据来自不同的分布式部署的I/0控制站，I/O控制站对这些开关量数据 的采集周期为40ms，各1/0站采集到数据后，集中传送至系统服务器实时数据库，因此计算 周期必须小于40ms。 由于需要运算的开关量数据可能分布在不同的I/O站，因此如果将此运算任务部 署在1/0站则涉及到数据的站间引用，而1/0站数据的站间引用为秒级，难以实现。因此需 要将此计算任务部署在系统服务器。 此类开关量逻辑运算目前常见的解决方案有两种 某运算任务A，分离线和在线两部分即离线部分进行逻辑表达式的解析和编译， 在线部分加载编译后的目标算法文件并执行运算。离线部分处理过程如图1所示1、先按 照约定的格式编辑文本方式的逻辑方程源文件；2、离线软件加载此文件并解析，翻译为等 价的中间代码的逻辑方程源文件；3、调用相关平台接口编译此中间代码逻辑方程源代码， 生成目标文件。比如VBA代码就是一种成熟的中间格式。在线部分处理过程如图2所示 1、在线软件加载离线软件编译生成的目标文件；2、向实时数据库读取逻辑方程所包含的所 有开关量值、时标、以及无效位；3、调用相关平台接口函数，执行逻辑算法进行运算；4、将 计算的结果写回数据库，其中，2、3、4为周期处理，同时因为调用中间平台接口执行运算，所 以运算周期比较长。 采用此种方式，虽然可以省去运算任务自己处理编译和执行运算逻辑，但是由于 每次计算都需要向实时数据库读写所有的开关量值，所以当需要计算的开关量点很多的时 候，读写数据库就会耗费大量的时间。根据当前实时数据库的性能只能将此任务的最小运 算周期为500ms，而在实际测试中，读写1000个左右开关量大约各需要耗费200ms，计算需 要耗费100ms。 同样由于是周期500ms向实时数据库读取全部开关量值，而开关量的采集周期为
40ms，所以很容易产生遗漏数据的情况发生，最终导致计算结果不正确。 某运算任务B处理流程图如图3所示1、读数据库获得逻辑运算所需要的开关量
值；2、解析算法逻辑；3、执行计算；4、计算结果写数据库。此四个部分为周期循环执行，每
次做的工作完全一样。此类解决方法为典型的解释执行方式。即对所有逻辑方程解释一
条执行一条，周期反复。此种方法由于每个周期都需要进行读数据库、解析逻辑表达式、执
行运算、写数据库，存在的问题与运算任务A相似，并且由于需要周期解释同一个逻辑表达
式所以更耗时，运算效率比较低。
有鉴于此特提供本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种满足时标传递的开
关量逻辑运算方法，该满足时标传递要求的开关量运算数据安全、准确、执行计算效率高。 为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是一种满足时标传递的 开关量逻辑运算方法，其特征在于所述的实现方法为a、由实时数据库向计算任务发送 变化的开关量数据；b、将输送进数据区中变化的开关量数据采用哈希表结构存储；C、在计 算任务启动的同时读取解析源表达式，通过解析将文本格式逻辑方程转换为自定义格式存 储的逻辑表达式；d、于计算任务中直接调用步骤b中存储的开关量数据和步骤c中按自定 义格式存储的逻辑表达式，执行计算；e、将计算任务的结果写入实时数据库。
所述的步骤a为通过通信接口将实时数据库中变化的开关量数据向计算任务发 送，步骤e将计算任务的计算结果通过通信接口写进实时数据库。 所述的步骤c中的文本格式逻辑方程为已有编辑好的源文件，该逻辑方程有两种类 型i纯二元运算的表达式和ii含有函数的二元运算表达式，其解析转换包括先将所描述 的逻辑方程ii中包含的函数，用一个临时变量代替，同时ii生成一个新的逻辑方程，i和ii 表达式为字符串形式；然后对其进行词法分析、语法分析，识别出等号、计算结果、操作数、操 作符以及函数名和函数参数信息，得到中间格式逻辑方程二元逻辑表达式和函数等式；最 后再将中缀的形式转换为等价的后缀形式，生成新的逻辑算法，以表格的方式存储起来。
所述的步骤C中二元逻辑表达式调入步骤d中具体的运算方法为第一，开始；第 二、判断是否扫描完？若是，则计算结束，从栈顶取得计算结果，若否，则进行下一步；第三、 读一个单词；第四、判断是否为操作数？若是，则此单词进栈，然后转到步骤二，若否，则进 行下一步；第五、判断是否为操作符？若否，则语法错误，程序退出，若是，则进行下一步； 第六、取栈顶两个操作数；第七、运算此两个操作数和此操作符组成的二元运算；第八、计 算结果压栈，转到步骤二。
所述的步骤C中函数等式调入步骤d中具体的运算方法为开始；取出函数名；取
出参数；根据函数名调用函数，并传入参数，执行计算；得到计算结果。 采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果 1 、实时数据库向本运算任务发送变化的开关量数据，此方法解决了计算任务向实
时数据库读全数据导致的大量时间耗费的问题。这是由于实时数据库总是最先感知到数据
的变化(服务器层)，所以也不会有数据丢失的问题，并发生变化的数据总是一部分数据，
所以减少了通信量，提高了通信效率； 2、数据区变量的存储采用哈希表，提高运算过程中操作数值的查询效率； 3、逻辑表达式在任务启动时就执行解析，并采用自定义的表格进行存储，在运算
过程中直接从此表格读取逻辑表达式执行运算，提高了运算效率； 4、计算任务将计算结果通过通信接口写进实时数据库，提高了通信效率。 下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的描述。
图1是现有技术运算任务A离线部分处理过程流程4
图2是现有技术运算任务A在线部分处理过程流程图； 图3是现有技术运算任务B解释运算方式流程图； 图4是本发明运算程序体系结构和数据流程图； 图5是本发明逻辑方程解析转换步骤示意图； 图6是本发明二元逻辑表达式运算步骤示意图； 图7是本发明函数等式运算步骤示意图。
具体实施例方式
如图4至图7所示，公开了本发明一种满足时标传递的开关量逻辑运算方法。如 图4所示，为本发明运算程序体系结构和数据流图，其中，a、由实时数据库向计算任务通过 通信接口发送变化的开关量数据；b、将输送进数据区中变化的开关量数据采用哈希表结构 存储；c、在计算任务启动的同时读取解析源表达式，通过解析将文本格式逻辑方程转换为 自定义格式存储的逻辑表达式；d、于计算任务中直接调用步骤b中存储的开关量数据和步 骤c中按自定义格式存储的逻辑表达式，执行计算；e、将计算任务的结果通过通信接口写 入实时数据库。 实时数据库向本运算任务发送变化的开关量数据，此方法解决了计算任务向实时 数据库读全数据导致的大量时间耗费的问题。这是由于实时数据库总是最先感知到数据的 变化(服务器层)，所以也不会有数据丢失的问题，并发生变化的数据总是一部分数据，所 以减少了通信量，提高了通信效率。 数据区中的开关量采用哈希表结构存储，提高了运算过程中变量数据值查询的效 率。 采用任务启动时读取解析源表达式的方法，这样就避免了技术背景B类解释执行 方式，每次计算都需要重新解析表达式，带来的时间耗费，解析后的逻辑算法按自定义的格 式存储。如图5所示，具体实现步骤为 f、假设已有编辑好的逻辑方程源文件，逻辑方程有两种类型i纯二元运算的 表达式和ii含有函数的二元运算表达式，如字符串格式方程i、 A = BlC和ii、 A = B&C|Fun(AA，BB); g、将ii所描述的逻辑方程A = B&C|Fun(AA，BB)中包含的函数Fun (AA，BB)，用一 个临时变量Tempi代替，同时生成一个新的逻辑方程ii、A = B&C | Tempi, Tempi = Fun(AA， 啦； h、以上所得的逻辑方程都是字符串的形式，还没有任何逻辑意义，此步骤需要进 行词法分析，语法分析，识别出等号、计算结果、操作数、操作符以及函数名和函数参数等等 信息，生成新的中间格式逻辑方程，即二元逻辑表达式i、 〃 A〃 〃 =〃 〃 B〃 〃 r 〃 C" 和函数等式ii、 〃 A〃 〃 =〃 〃 B〃 〃 &〃 〃 C〃 〃 I" 〃 Tempi" ， 〃 Tempi 〃 〃 =〃 〃 Fun" 〃 AA〃 〃 BB"; i、由于计算机处理的特点更适合后缀的形式，所以此步，需要将中 缀的形式转换为等价的后缀形式，如A+B为中缀形式，即操作数在两个操作 符之间，这是人类比较习惯的格式，AB+为后缀形式，计算机更易处理此种方 式，更改的后缀形式为i、 " A" " =" " B" " C" " I"和ii、 " A〃 〃<formula>formula see original document page 6</formula>
最后将i步骤生成的逻辑算法，以表格的方式存储起来，计算时，在读此表执行计算。 计算任务直接调用c中生成的逻辑算法，这样避免了技术背景A类运算方法中由
于采用第三方接口实现运算带来的计算效率低下的问题。 具体实现步骤为 对于c解析后生成的逻辑算法<formula>formula see original document page 6</formula>
要进行区分，采用不同的方式运算，如图6和7所示。 如图6所示，二元逻辑表达式i运算方法为第一，开始；第二、判断是否扫描完？ 若是，则计算结束，从栈顶取得计算结果，若否，则进行下一步；第三、读一个单词；第四、判 断是否为操作数？若是，则此单词进栈，然后转到步骤二，若否，则进行下一步；第五、判断 是否为操作符？若否，则语法错误，程序退出，若是，则进行下一步；第六、取栈顶两个操作 数；第七、运算此两个操作数和此操作符组成的二元运算；第八、计算结果压栈，转到步骤 如图7所示，函数等式ii运算方法为开始；取出函数名；取出参数；根据函数名 调用函数，并传入参数，执行计算；得到计算结果。 在d步骤的运行中，假如需要计算A = B | C，由于B和C实际代表的是一个数值，这 个数值就是通过变量名，从数据区查询到的，比如最终实际运算的逻辑可能是O = 0|0。
本发明的运算方法提高了计算效率，将250个逻辑方程包含700个左右的开关量 在40ms内完成计算；解决了开关量采集周期为40ms的情况下，运算不丢数据，运算正确。
权利要求
一种满足时标传递的开关量逻辑运算方法，其特征在于所述的实现方法为a、由实时数据库向计算任务发送变化的开关量数据；b、将输送进数据区中变化的开关量数据采用哈希表结构存储；c、在计算任务启动的同时读取解析源表达式，通过解析将文本格式逻辑方程转换为自定义格式存储的逻辑表达式；d、于计算任务中直接调用步骤b中存储的开关量数据和步骤c中按自定义格式存储的逻辑表达式，执行计算；e、将计算任务的结果写入实时数据库。
2. 根据权利要求1所述的一种满足时标传递的开关量逻辑运算方法，其特征在于所 述的步骤a为通过通信接口将实时数据库中变化的开关量数据向计算任务发送，步骤e将 计算任务的计算结果通过通信接口写进实时数据库。
3. 根据权利要求1所述的一种满足时标传递的开关量逻辑运算方法，其特征在于所 述的步骤C中的文本格式逻辑方程为已有编辑好的源文件，该逻辑方程有两种类型i纯二 元运算的表达式和ii含有函数的二元运算表达式，其解析转换包括先将所描述的逻辑方 程ii中包含的函数，用一个临时变量代替，同时ii生成一个新的逻辑方程，i和ii表达式 为字符串形式；然后对其进行词法分析、语法分析，识别出等号、计算结果、操作数、操作符 以及函数名和函数参数信息，得到中间格式逻辑方程二元逻辑表达式和函数等式；最后 再将中缀的形式转换为等价的后缀形式，生成新的逻辑算法，以表格的方式存储起来。
4. 根据权利要求3所述的一种满足时标传递的开关量逻辑运算方法，其特征在于所 述的步骤C中二元逻辑表达式调入步骤d中具体的运算方法为第一，开始；第二、判断是 否扫描完？若是，则计算结束，从栈顶取得计算结果，若否，则进行下一步；第三、读一个单 词；第四、判断是否为操作数？若是，则此单词进栈，然后转到步骤二，若否，则进行下一步； 第五、判断是否为操作符？若否，则语法错误，程序退出，若是，则进行下一步；第六、取栈顶 两个操作数；第七、运算此两个操作数和此操作符组成的二元运算；第八、计算结果压栈， 转到步骤二。
5. 根据权利要求3所述的一种满足时标传递的开关量逻辑运算方法，其特征在于所 述的步骤C中函数等式调入步骤d中具体的运算方法为开始；取出函数名；取出参数；根 据函数名调用函数，并传入参数，执行计算；得到计算结果。
全文摘要
本发明公开了一种满足时标传递的开关量逻辑运算方法，其特征在于所述的实现方法为a、由实时数据库向计算任务发送变化的开关量数据；b、将输送进数据区中变化的开关量数据采用哈希表结构存储；c、在计算任务启动的同时读取解析源表达式，通过解析将文本格式逻辑方程转换为自定义格式存储的逻辑表达式；d、于计算任务中直接调用步骤b中存储的开关量数据和步骤c中按自定义格式存储的逻辑表达式，执行计算；e、将计算任务的结果写入实时数据库。本发明提高了计算效率，将250个逻辑方程包含700个左右的开关量在40ms内完成计算；解决了开关量采集周期为40ms的情况下，运算不丢数据，运算正确，计算效率高。
文档编号G05B19/02GK101727073SQ200810172530
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月27日 优先权日2008年10月27日
发明者丁长富, 左新, 王进, 白涛, 石桂连 申请人:北京广利核系统工程有限公司