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軟PLC任務線程的調度
閱讀：114 發布時間：2020-8-123. 3軟PLC任務線程的調度
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。
線程是操作系統的小調度單位。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。
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“五軸數控加工中心軟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！本文由伯特利數控整理發表文章均來自網絡僅供學習參考，轉載請注明！