管理自动化系统中的分布式计算的方法和系统技术方案

提供了一种管理适合于在自动化系统中使用的分布式计算的方法和系统。在第一步骤处，将程序指令集合划分成多个单元块。每个单元块包括至少一个程序指令。随后，对于至少一个单元块，从多个单元块的其余单元块中识别与该至少一个单元块相对应的一个或更多个互补块。基于单元块与相应互补块中对全局变量的读写访问间的比较来识别互补块。在自动化系统内的多个处理器的集合上执行多个单元块，使得至少一个互补块与相对应的单元块并行执行。

【技术实现步骤摘要】
管理自动化系统中的分布式计算的方法和系统
本专利技术总体上涉及自动化系统。更具体地，本专利技术涉及管理自动化系统中的分布 式计算。
技术介绍
工业自动化系统特别是分布式自动化系统具有被称作为可编程逻辑控制器的特 殊设备。这种可编程逻辑控制器实际上是用于与用来控制不同工业工厂的机械的传感器和 致动器的集合进行接口的数字计算机。与通用计算机不同，可编程逻辑控制器被设计用于 多个输入和输出装置，并且还被设计成承受工业工厂中普遍存在的苛刻的环境条件例如高 温、电噪声、振动和碰撞等。然而，对可编程逻辑控制器的最重要的约束是它应当是硬实时 系统，这是因为必须在限定时间内响应于输入条件来产生输出结果，否则可能进行不希望 的操作。 由于上述硬实时约束，因此提出了通用的并行计算概念例如多线程和云计算，以 减少可编程逻辑控制器中的处理时间。 当前IEC61131-3限定了下述五种用于可编程控制系统的编程语言：功能框图 (FBD)、梯形图（LD)、结构化文本（ST)、指令列表（IL)以及顺序功能图（SFC)。所有这些编程 语言强调操作的逻辑组织。因此，各个操作被分组在一起。在运行时间期间，这样的各个组 被形成为可以并行执行的各个线程。然而，在现有技术中，这样的各个组代表允许被独立执 行的最小的逻辑单元。
技术实现思路
鉴于现有技术，有需要提供一种用于进一步提升可编程逻辑控制器中的分布式计 算能力的系统和方法，以进一步减少可编程逻辑控制器的响应时间。 因此，本专利技术的一个目的是提供一种管理自动化系统中的分布式计算的系统和方 法，使得进一步减少各个可编程逻辑控制器的响应时间。 本专利技术的目的分别由根据权利要求1和权利要求6所述的用于分布式计算的方法 和系统实现。在从属权利要求中陈述了本专利技术的另外的实施方式。 本专利技术的基本构思是将自动化程序划分成各个单元块并且基于对全局变量集合 进行的相应的读写访问来识别各个单元块之间的互补对应关系。此后，基于各个处理器上 的计算负荷和单元块之间的互补对应关系，在多个处理器的集合上调度各个单元块。 在本专利技术的第一方面中，提供了一种管理自动化系统中的分布式计算的方法。在 第一步骤处，将程序指令集合划分成多个单元块。每个单元块包括至少一个程序指令。随 后，针对至少一个单元块，从多个单元块中的其余单元块中识别与该至少一个单元块相对 应的一个或更多个互补块。基于单元块与对应的互补块中对全局变量的读写访问之间的比 较来识别互补块。在自动化系统内的多个处理器的集合上执行多个单元块，使得至少一个 互补块与相对应的单元块并行执行。 在本专利技术的第二方面中，提供了一种管理自动化系统中的分布式计算的系统。该 系统包括划分模块、评估模块以及调度模块。划分模块被配置用于将程序指令集合划分成 多个单元块，其中每个单元块包括至少一个程序指令。评估模块被配置用于：针对至少一个 单元块，从多个单元块中的其余单元块中识别与该至少一个单元块相对应的一个或更多个 互补块，其中基于单元块与对应的互补块中对全局变量的读写访问之间的比较来识别互补 块。调度模块被配置用于在自动化系统内的多个处理器的集合上执行多个单元块，其中至 少一个互补块与相对应的单元块并行执行。 因此，本专利技术提供了一种管理自动化系统中的分布式计算的系统和方法，使得进 一步减少各个可编程逻辑控制器的响应时间。 【附图说明】 在下文中参照在附图中示出的图解的实施方式进一步描述本专利技术，在附图中： 图1示出了根据本专利技术的实施方式的自动化系统的示意图； 图2示出了根据本专利技术的实施方式的管理自动化系统中的分布式计算的系统的 示意图； 图3示出了根据本专利技术的实施方式的控制程序； 图4示出了根据本专利技术的实施方式的变量信息表； 图5示出了根据本专利技术的实施方式的单元块信息表； 图6示出了根据本专利技术的实施方式的变量访问信息表； 图7示出了根据本专利技术的实施方式的与用于为各个单元块识别互补块集合的示 例性算法相对应的伪代码； 图8示出了根据本专利技术的实施方式的互补对应关系信息表； 图9示出了根据本专利技术的实施方式的容器块； 图10示出了根据本专利技术的实施方式的不同单元块在双核处理器上的简单示意性 调度； 图11示出了根据本专利技术的实施方式的用于在多个处理器上调度单元块的伪代 码；以及 图12示出了根据本专利技术的实施方式的管理适合于在自动化系统中使用的分布式 计算的方法的流程图。 【具体实施方式】 参照附图描述各个实施方式，其中，在全文中相似的附图标记用于指代相似的元 件。在下面的说明中，出于说明的目的阐述了许多具体细节以便提供对一个或更多个实施 方式的透彻理解。明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施这些实施方式。 参照图1，示出了根据本专利技术的实施方式的自动化系统100的示意图。 任何工业工厂可以使用自动化系统100来监视和控制希望的处理。自动化系统 100包括一组处理设备102a至102η、一组处理控制器104a至104m、一组人机接口设备106a 至1061以及工程站108。 这种工业处理的各种示例包括但不限于食品工业、自动化工业等。因此，处理设备 102可以包括很多种操作部件，例如电动机、驱动器、阀门、致动器、温度/压力传感器等。 处理控制器104被配置用于基于驻存在其中的控制逻辑来监视和控制处理设备 102。在通常的应用中，使用可编程逻辑控制器来实现处理控制器104。每个处理控制器104 包括处理器(未示出）。在本专利技术的各种实施方式中，处理器可以是多核处理器。贯穿本公 开所使用的术语多个处理器意在指代驻存在单个处理控制器104内的各个处理器核以 及包含在自动化系统100内的一个或更多个处理控制器104中的多个处理器。 人机接口设备106向自动化系统100的用户提供接口。通常，人机接口设备106 包括下述程序代码，该程序代码用于向自动化系统100的用户显示一组图形用户界面。人 机接口设备106被配置成从处理控制器104的存储器(例如，内部寄存器）读取数据或者将 数据写到该存储器。在一些应用中，人机接口装置106可以仅进行存取数据和向自动化系 统100的用户显示数据的功能。 工程站108提供开发环境，在该开发环境下开发一组控制程序。然后控制程序被 传递给相关的处理控制器104,并且在相关的处理控制器104中执行该控制程序。 上面讨论的所有部件102至108通过通信网络110彼此通信耦合。在邻接图中所 描绘的选择的部件之间的互连仅是示例性的。一般而言，可以在通信网络110上使用如通 常在本领域中公知的合适的通信协议进行任何两个部件间的直接通信。 如现在要描述的，根据本专利技术的各个示例性实施方式，在自动化系统100中设置 了分布式计算管理系统。 图2示出了根据本专利技术的实施方式的管理自动化系统100中的分布式计算的系统 200的不意图。 系统200包括划分模块202、评估模块204、代码变换模块206以及调度模块208。 需要指出的是各个模块202至208可以驻存在自动化系统100内的不同部件上。在一个示 例中，划分模块202、评估模块2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管理适合于在自动化系统（100）中使用的分布式计算的方法（1200），所述方法（1200）包括：将程序指令集合划分（1202）成多个单元块，其中每个单元块包括至少一个程序指令；对于至少一个单元块，从所述多个单元块的其余单元块中识别（1204）与所述至少一个单元块相对应的一个或更多个互补块，其中，基于所述单元块与相应互补块中对全局变量的读写访问间的比较来识别所述互补块；以及在所述自动化系统（100）内的多个处理器的集合上执行（1208）所述多个单元块，其中，至少一个互补块与相对应的单元块并行执行。

【技术特征摘要】
2013.03.20 EP 13160206.21. 一种管理适合于在自动化系统（100)中使用的分布式计算的方法（1200)，所述方法 (1200)包括： 将程序指令集合划分（1202)成多个单元块，其中每个单元块包括至少一个程序指令； 对于至少一个单元块，从所述多个单元块的其余单元块中识别（1204)与所述至少一个 单元块相对应的一个或更多个互补块，其中，基于所述单元块与相应互补块中对全局变量 的读写访问间的比较来识别所述互补块；以及 在所述自动化系统（100)内的多个处理器的集合上执行（1208)所述多个单元块，其 中，至少一个互补块与相对应的单元块并行执行。2. 根据权利要求1所述的方法（1200)，其中，基于非顺序处理指令来划分所述程序指 令集合，其中，非顺序开始指针启动划分并且非顺序结束指针终止所述划分，使得在所述非 顺序开始指针与所述非顺序结束指针之间的程序指令的子集被分组到单个单元块中。3. 根据权利要求1所述的方法（1200)，其中，所述程序指令集合被划分为每个语句形 成单个单元块。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法（1200)，其中，与单个单元块相对应的每 个互补块使得在所述单元块中被读访问的所述全局变量均不在所述互补块中被写访问。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法（1200)，还包括将每个单元块变换（1206) 为二进制格式，以及将所述单元块与容器块相关联，使得所述多个单元块形成单逻辑实体。6. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法（1200)，其中，基于各个处理器上的计算 负荷以及与正被所述多个处理器的集合执行的一个或更多个单元块的互补对应关系，将每 个相继的单元块在所述多个处理器的集合中的一个处理器上排队以进行处理。7. -种管理适合于在自动化系统（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃尔维斯·安东尼，格拉斯·利拉沃蒂，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE