軟PLC任務線程的調度|加工中心
3. 3軟PLC任務線程的調度3. 3. 1多線程多線程程序是指在一個進程中同時運行多個線程，每個線程完成不同的任 務。采用多線程編程可充分利用進程中的共享資源、減少進程切換所需的資源切 換、從而大幅提升CPU的使用效率，多用于需要花大量時間處理以及處理大量 10數據等耗時的應用程序。軟PLC運行系統主要是對I/O輸入輸出影響區的數據進行處理，采用多線 程編程可提升控制系統的性能，因此在程序啟動后主線程會為每個任務創建對應 的線程。然而通用PC機只有一個CPU,每一時刻只能執行一個任務線程，多個 線程之間通過快速地進行切換來實現運行。因此要實現軟PLC運行系統多任務 的并行運行就必須對任務線程進行調度，確保每個任務順序執行。下面在介紹操 作系統調度原理的基礎上給出本軟PLC系統的調度方法。3. 3. 2線程調度原理線程是操作系統的最小調度單位。對于通用PC機而言，計算機操作系統以 輪轉方式向每個任務線程提供運行時間片，利用“中斷”機制對線程的運行狀態 進行切換，從而確保每個任務線程都能得到CPU時間片而被執行。3. 3. 3軟PLC運行系統任務線程的調度軟PLC運行系統需要對系統管理任務、通信任務、程序執行任務以及I/O 讀寫任務進行調度。通信任務包括軟PLC與HMI進程的通訊任務、軟PLC與軟 CNC的通訊任務，I/O讀寫任務包括I/O讀任務和I/O寫任務。每個任務線程對 應就緒、運行、終止和阻塞四種狀態，因此對軟PLC運行系統多個任務的調度 可通過改變任務線程的狀態來實現。本文結合以下兩種方式對任務線程進行調 度。 直接調度直接調度按任務執行的先后順序設定任務線程的優先級進行調度，使任務線 程隊列中的優先級最高的任務優先獲得CPU時間片而被操作系統調用執行。RTX實時子系統提供了 128個線程優先級，其系統內核按照優先級從高到 低的順序安排任務線程占有CPU資源。由于采用搶占式調度算法，所以RTX允 許高優先級的任務打斷正在運行的低優先級任務線程，以此搶占對CPU的控制 權，這非常方便我們對軟PLC運行系統的每個任務線程進行調度和管理。在軟PLC運行系統的設計過程中，系統任務管理線程負責軟PLC運行系統 所有任務的調度，不應被軟PLC系統中的其它任務線程所打斷，因此設置為第 一優先級。通訊任務線程和I/O讀寫任務線程用于提供操作數和指令，是執行用 戶程序的先決條件，所以設置為第二優先級。程序執行任務設置為第三優先級， 其中快速執行任務線程的優先級高于普通執行任務線程。 間接調度間接調度采用同步對象進行調度，利用多個任務為爭奪同一臨界資源引起的 互斥來協調多任務的運行。也就是說只有獲得同步對象句柄的任務線程才能被執行，對共享資源進行操作，未獲得的任務線程只能等待同步對象被釋放。RTX提供四種同步對象：信號量對象Semaphore、事件對象Event、互斥體 X寸象Mutex和共享內存對象SharedMemory。其中事件對象Event具有使用簡單、 易于實現多個任務的同步運行等優點，所以軟PLC運行系統為每個任務創建了 相應的事件對象，利用函數RtWaitForSingleObjectG等待單個事件對象的信號狀 態，以及函數RtWaitForSingleObjects〇等待多個事件對象的信號狀態。當等待時 間達到設定值時，改變當前執行線程的狀態，轉去執行獲得同步事件對象句柄的 任務線程，執行完返回當前任務線程繼續執行；若設定的等待時間為INFINITE, 則當前任務線程一直等待同步事件對象句柄。這使程序運行過程中只有一個任務 線程能夠操作數據共享區，從而保證數據訪問的安全性。 軟PLC運行系統創建的事件對象初始時都處于FALSE(無信號)狀態，在事 件被觸發后變為有信號狀態，事件所對應的任務線程獲得臨界區資源被執行，然 后利用RtResetEventG函數重置為無信號狀態，讓軟PLC運行系統觸發其它事件 對象，以此協調多任務的運行。軟PLC任務線程的調度過程如圖3.8所示。本文采摘自“五軸精工加工中心軟PLC控制系統的研究”，因為編輯困難導致有些函數、表格、圖片、內容無法顯示，有需要者可以在網絡中查找相關文章！本文由海天精工整理發表文章均來自網絡僅供學習參考，轉載請注明！