基于单片机的集散控制系统下位机控制模块的调度设计

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以MCS- -51单片机为硬件系统,基于操作系统的思想,设计了命令进程调用、控制模块数据结构、控制模块队列,选择
先来先服务调度算法,实现了集散控制系统下位机控制模块的调度。
) {" g9 I' W% L1组态生成方式的选择
在集散控制系统(DCS)中,各个控制算法是以控制模块的
形式提供给用户，而用户可以利用系统所提供的模块,用组态软
件生成自己所需的控制策略，并将该控制策略下装到现场控制
7 ]6 c7 |4 W, r站去运算执行。目前国际上流行的DCS中,控制算法的组态生
成在软件.上可以分为两种方式:一种方式是在上位机中采用模
& l" u6 r+ Z1 t4 h. a* T块宏的方式，即一个控制规律模块对应- - 个宏命令(子程序)。在
1 G% R: u2 Y& J6 i组态生成时,每用到一个控制模块,在产生的执行文件中就将该
宏所对应的算法换入执行文件，将最终生成的执行文件下装到
: W, ^- Y; Q' Y: p% e# E4 _3 w7 d下位机。另一种方式是将各控制算法编制成各个独立的可以反
复调用的功能模块,对应每-模块有一个数据结构,该数据结构
定义了该控制算法所需的各个参数,这些模块存储在下位机中，
0 d0 X1 ^  H6 i由下位机的OS根据组态下发的命令进行调用，最终形成控制
% Z( C' C: w: g# f指令输出。比较这两种方式,后一种方式具有明显的优点:
1)下位机接收的代码是经上位机组态后生成的与CPU无关.
  _3 Z, F& i7 U3 v8 \的中间代码，在下位机硬件系统升级或发生变动时，上位机的软
9 B$ N0 X! o" J2 ^: |件系统不受影响，易于系统扩展。
* W$ M# }3 }$ L( K. z2)随着单片机技术的发展,存储器的容量问题已不再是制
约系统开发的主要因素。因而,前一种方式中占用存储空间少的
优点不再突出。
本文基于后-种组态生成方式,讨论在MCS-51单片机上
实现控制模块调度的方法,并详细分析了该调度策略的特点。
# b6 F4 Z6 Y% _6 z: R2下位机命令进程的调用
" A6 [8 p* X4 J# y4 {% [% g6 g要实现下位机的监测与控制功能，至少应设置五类命令进
程,分别为:手动读点、手动写点、停止运行、自动运行和修改参
数。在系统进入正常运行后,接收到这些命令进程的调用命令，
  s; Y8 y& \, v+ Z根据这些任务的紧要程度不同，可以将它们划分为两类:
1)实时性要求非常强，接收到命令后，要立即对其进行命令
) \5 b' h# L9 p6 @1 T2 [+ F4 b解释并执行,如停止运行命令。
, K' s6 s0 T/ I! r& z5 Y2)实时性要求略差-点,接收到命令后，允许等待一段时
3 p8 |" q; t: h间，再对其进行命令解释并执行,如手动读点、手动写点、自动运
行和修改参数命令。
% j9 I$ I, L+ d. l% }! O  _当系统进入正常运行,在控制模块运行过程中,若上位机发
出新的命令,下位机进入通信中断接收程序，接收数据存放后，
" z( ^- O* b0 R! [6 E: H中断返回到当前运行的控制模块程序中。这时,对实时性要求非
) E; ~! x2 z# C! N$ m0 J; j常强的命令，如果把当前正在运行的控制模块进程的信息进行
' f2 }( r) o9 O4 U8 a  S) Y1 z存储，转要府接敢到的系统调用,对51单片机系统,由于其内

! R, D$ _( B( _0 Y8 c部存储器容量很少，从外部数据存储器存取数据需要占用较长
! \1 u7 P5 K3 o3 s; m时间,这样就不能保证命令执行的实时性。因此,将停止运行命
1 Y9 m8 P9 C" F令的调用放在通信中断接收程序中,接收数据存放后,对接收到
的命令进行判断,如果命令是停车命令,将立刻执行,执行结束
- J. R* w, N* l- D( J  i后再中断返回,利用硬件中断保证其任务的实时性，调用过程如
' y: u9 V! W1 z) t& S+ l图1所示。

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MCS- -51单片机可以模块化设计

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