Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Metoda reprezentacji pośredniej programu PLC opisanego za pomocą języków LD i SFC na potrzeby syntezy sprzętowej

Milik A.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2013

|

R. 59, nr 8

799--802

PL

W artykule przedstawiono metody reprezentacji pośredniej programu sterowania opisanego językiem LD oraz SFC zgodnie z IEC61131-3, opracowane na potrzeby syntezy sprzętowej kładów sterowania PLC implementowanych w strukturach programowalnych FPGA. W opisie wykorzystano oryginalną implementację grafu skierowanego. Przedstawiono opracowane reguły odwzorowania, zapewniające zachowanie zależności sekwencyjnych przy jednoczesnym uzyskaniu maksymalnego zrównoleglenia działania. Przedstawiono również zarys metod syntezy na podstawie opracowanego odwzorowania pośredniego.

EN

The increased performance of a PLC can be achieved by direct implementation of a control program in an FPGA device [3, 6, 7, 8, 12, 13]. The paper presents a methodology of transforming a standard PLC program given by LD or SFC according to IEC61131-3 to the common intermediate form dedicated for logic synthesis. The intermediate form of the control program is represented by a data flow graph (DFG, Fig. 1). The set of nodes is carefully selected to minimize the number of different types of nodes while assuring implementation of PLC behavior. Attributed edges and multiple argument nodes are used to reduce size of DFG (Fig. 2). The developed method for creating a DAG maintains sequential dependencies between variables and revel operations parallelism. In PLC programs the variables pass values between operations and computation cycles. In order to maintain sequential dependencies, value assignment to a variable is observed. If the accessed variable has not been assigned, its value is used for a driving node (Fig. 3). The SFC is based on step, actions and transitions [2]. The step variable in the DFG is represented by a JK flip-flop equivalent. The activation function of a step is based on analysis of its dependencies with preceding and succeeding steps and transitions (Fig. 5). Actions that are bounded with steps are controlled according to their types (Fig. 6). The presented intermediated representation has been successfully applied to synthesize a PLC implemented in an FPGA device.

2

Synteza diagramu LD z operacjami arytmetycznymi przeznaczona dla układów FPGA

Milik A.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2012

|

R. 58, nr 7

617-619

PL

W artykule przedstawiono automatyczną metodę syntezy układu sterowania danego w postaci diagramu stykowego LD lub listy instrukcji IL do sprzętowego układu sterowania implementowanego w układzie FPGA. Zaproponowana metoda pozwala uzyskać sprzętowy układ sterowania zachowujący sekwencyjne własności przetwarzania wynikające z zapisu LD i IL. Przedstawiony algorytm syntezy pozwala na dokonanie syntezy operacji logicznych i arytmetycznych. Istotnymi celami opracowanego algorytmu jest masowe przetwarzanie, redukcja cykli obliczeniowych oraz odwzorowanie w ograniczonej liczbie zasobów operacji arytmetycznych.

EN

The paper presents the synthesis algorithm of a ladder diagram (LD) or instruction list (IL) into a reconfigurable logic controller implemented in FPGA [5, 8, 9]. The algorithm incorporates synthesis of Boolean and fixed point arithmetic operations. It utilizes the intermediate form of the data flow graph (DFG) [4, 6]. PLCs introduce variable dependencies caused by serial processing of LD (Fig. 1). It has been proved that appropriate distribution of feedback signals allows implementing LD logic dependencies during a single calculation cycle (Fig. 2). The LD diagram is compiled into DFG that records variable dependencies. The presented optimization allows reducing the controller complexity and its response time in comparison to solutions presented in [2, 3] (Fig. 3). Arithmetic operations introduce larger implementation complexity and require more time to calculate than logic operation. The DFG generated from LD or IL is used for scheduling and mapping (Fig. 4). The scheduling and mapping procedure assumes the limited number of arithmetic resources while logic operations are allocated without constraints. The scheduling procedure takes into account operation execution timing (Fig. 4C). The obtained circuit after scheduling with arithmetic operations may require more than one cycle to complete all operations in comparison to the model limited only to logic operations. The presented synthesis procedure enables obtainment of fully functional hardware implementation of the controller given by LD or IL with massively parallel processing and a very short response time (1 to several clock cycles).

3

Implementacja wyrażeń arytmetycznych w rekonfigurowalnych sterownikach logicznych

Milik A., Pułka A.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2011

|

R. 57, nr 8

842-844

PL

W artykule przedstawiono metodę odwzorowania operacji arytmetycznych przeznaczoną dla rekonfigurowalnych sterowników logicznych. Istotą opracowanej metody jest wykorzystanie własności układów sprzętowych oraz architektury FPGA. W procesie implementacji brane są pod uwagę czas realizacji obliczeń oraz ograniczone zasoby logiczne. W oparciu o metodę szacowania czasu propagacji zrealizowano metodę łańcuchowego łączenia operacji kombinacyjnych pozwalającą na wykonanie wielu operacji w cyklu obliczeniowym.

EN

The paper presents a package for arithmetic operation synthesis dedicated for reconfigurable logic controllers. Different representations (graphical or textual) commonly used are handled. The synthesis process starts from transforming algorithm representation into a data flow graph. The constant reduction and the tree height reduction optimization method are applied to the flow graph (Fig. 2). The developed method combines the ALAP and list allocation strategies with original elements. The main constraint is put to the number of available logic resources that can be allocated. The procedure attempts to allocate resources assuring it proper utilization in a calculation process. Together with resource allocation the operation scheduling is performed. During operation assignment the propagation time based concept of operation scheduling is used. The proposed method allows using sequential and combinatorial units. Operations are chained inside one state until total combinatorial propagation time does not exceed the assumed cycle time. This allows reducing the required number of calculation cycles by introducing combinatorial chains of operations (Figs. 3 and 4). Finally, an example of PID controller implementation is considered and compared with previous manual implementations (Fig. 5). Introducing the automatic implementation method allows reducing radically the calculation time (2.18 times) with little increase in hardware resources (+18%) (see Tab. 1).