一种功能块图数据流的排序系统及方法.pdf

本发明涉及自动化控制技术领域，具体涉及一种功能块图数据流的排序系统及方法。本发明提供一种功能块图数据流的排序系统和方法，包括至少一个赋予了以运算顺序号为赋值的源节点模块，源节点模块为中间节点模块提供数据流，中间节点模块为终节点模块提供经过顺序结构运算的数据流信息,源节点模块至少包括一个输出模块引脚，中间节点模块包括若干个运算模块，每个运算模块包括输入模块引脚和输出模块引脚，输入模块引脚与源节点模块至少连接一个，终节点模块至少包括一个输入模块引脚。本发明提供功能块图数据流排序系统及方法，解决了传统功能块图功能图中，各模块的运行顺序号无序运行在庞大的功能块图中无法合理智能的赋予运算顺序号的问题。

权利要求书
1.  一种功能块图数据流的排序系统，其特征在于，所述排序系统包括至少一个赋予了 以运算顺序号为赋值的源节点模块(1)，所述源节点模块(1)为中间节点模块(2)提供 数据流，所述中间节点模块(2)为终节点模块(3)提供经过顺序结构运算的数据流信息, 所述源节点模块(1)至少包括一个输出模块引脚，所述中间节点模块(2)包括若干个运 算模块，所述每个运算模块包括输入模块引脚和输出模块引脚，所述输入模块引脚与源节 点模块(1)至少连接一个，所述终节点模块(3)至少包括一个输入模块引脚。

2.  根据权利要求1所述功能块图数据流的排序系统，其特征在于，所述运算模块包括 数学运算功能模块、逻辑运算模块、选择功能模块、控制功能模块和时间功能模块。

3.  根据权利要求1所述功能块图数据流的排序系统，其特征在于，所述源节点模块(1) 为多个。

4.  根据权利要求1所述功能块图数据流的排序系统，其特征在于，所述终节点模块(3) 为多个。

5.  一种根据权利要求1所述功能块图数据流的排序系统的排序方法，其特征在于，所 述方法包括以下步骤：
步骤1：整理检测功能块图的连接关系，确保连接的关系正确；
步骤2：用遍历方式统计功能块图中的源节点和终节点，并且对源节点的模块赋予运算 顺序号赋值；
步骤3：由获得的终节点模块(3)，根据树型结构从左至右的对终结点模块(3)排序， 其排序过程通过递归算法，从终节点模块(3)根据连接关系寻找下一模块，并且检测是否 进行了运算顺序号的赋值，若没有赋值则依此类推寻找下一个连接的模块，若已经被赋予 运算顺序号则返回上一个模块进行运算顺序号的赋值，依此类推进行排序直到所有模块排 序完成；
步骤4：通过对经过整体连接的模块进行运算顺序号的赋值，检测运算所述模块顺序号 的最大值是否等于所有模块的总数,等于则直接输出排序结果，不等于则返回到所述步骤2 再次进行排序。

说明书一种功能块图数据流的排序系统及方法
技术领域
本发明涉及自动化控制技术领域，具体涉及一种功能块图数据流的排序系统及方法。
背景技术
现有技术中，功能块图是广泛应用于工业控制系统中的图形化编程语言，对于控制的 逻辑进行编辑，有效对控制系统进行更有效、更直观的逻辑编辑方式。功能块图的广泛应 用也对工业控制系统有巨大的贡献，现代很多庞大控制工程中均使用功能图进行逻辑的编 辑，并且能有效的实现控制功能。
通过功能块图实现了模块的顺序控制，但是由于庞大的功能块图编辑过程中无法对每 个模块进行逻辑分析并且赋予运算顺序号的方式。因此，在庞大的控制逻辑中，缺少一种 有效的排序方式对功能块图进行合理有效的运算顺序的赋值，导致在功能块图中运算先后 顺序有误，产生数据运行有误，影响逻辑运算的正常运行。
中国发明CN1851649公开了一种实现多引擎并行处理器中数据包排序的方法，关键是， 在数据流的分发过程中产生标记的编码，并保存为一个序列，在数据流的收集过程中对保 存在序列中的标记依次解码，选中与该标记相对应的引擎通道或负载通道，依次输出对应 的一个完整的数据包，且只允许一个数据包输出。虽然解决了对输出数据包的排序，但是 存在不能合理智能赋予运算顺序号的问题。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供了一种功能块图数据流排序系统及方法，解 决了传统功能块图中，各模块的运行顺序号无序运行，在庞大的功能块图中无法合理智能 的赋予运算顺序号的问题。本发明的功能块图功能图的智能排序方法针对功能块图中包含 多种模块类型进行运算排序。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种功能块图数据流的排序系统，包括至少一个 赋予了以运算顺序号为赋值的源节点模块，所述源节点模块为中间节点模块提供数据流， 所述中间节点模块为终节点模块提供经过顺序结构运算的数据流信息,所述源节点模块至 少包括一个输出模块引脚，所述中间节点模块包括若干个运算模块，所述每个运算模块包 括输入模块引脚和输出模块引脚，所述输入模块引脚与源节点模块至少连接一个，所述终 节点模块至少包括一个输入模块引脚。
进一步地，所述运算模块包括数学运算功能模块、逻辑运算模块、选择功能模块、控 制功能模块和时间功能模块。
进一步地，所述源节点模块为多个。
进一步地，所述终节点模块为多个。
进一步地，本发明还提供了一种功能块图数据流的排序方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：遍历整理检测功能块图的连接关系，确保连接的关系正确；
步骤2：用遍历方式统计功能块图中的源节点和终节点，并且对源节点的模块赋予运 算顺序号赋值；
步骤3：由获得的终节点模块，根据树型结构从左至右的对终结点模块排序，排序过 程通过递归算法，从终节点模块根据连接关系寻找下一模块，并且检测是否进行了运算顺 序号的赋值，若没有赋值则依此类推寻找下一个连接的模块，若已经被赋予运算顺序号则 返回上一个模块进行运算顺序号的赋值，依此类推进行排序直到所有模块排序完成；
步骤4：通过对经过整体连接的模块进行运算顺序号的赋值，检测运算所述模块顺序 号的最大值是否等于所有模块的总数,等于则直接输出排序结果，不等于则返回到所述步 骤2再次进行排序。
本发明所述功能块图数据流的排序系统及方法与现有技术相比，优越效果在于：本发 明对功能图的树型结构从左至右按照顺控的逻辑流程进行排序，基于模块中的反馈信号等 于上一节点模块的信号，利用递归算法更好的整理整个逻辑结构，从而得到每个模块的合 理的运算顺序号，经过本发明的排序方式和逻辑运算，获得的运算输出结果正确、合理、 有效。
附图说明
图1为本发明所述功能块图数据流的排序系统流程图无反馈信号的结构示意图；
图2为本发明所述功能块图数据流的排序系统中存在反馈信号的结构示意图；
图3为本发明所述功能块图数据流的排序系统的整体结构示意图。
附图标记如下：
1-源节点模块，2-中间节点模块，3-终节点模块。
图中箭头方向为数据传输方向；m、n和i为正的自然数。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细说明。
如图1-3所示，具体说明本发明，本发明提供的一种功能块图数据流的排序系统，所 述排序系统包括至少一个赋予了以运算顺序号为赋值的源节点模块1，所述源节点模块1 为中间节点模块2提供数据流，所述中间节点模块2为终节点模块3提供经过顺序结构运 算的数据流信息,所述源节点模块1至少包括一个输出模块引脚，所述中间节点模块2包 括若干个运算模块，所述每个运算模块包括输入模块引脚和输出模块引脚，所述输入模块 引脚与源节点模块1至少连接一个，所述终节点模块3至少包括一个输入模块引脚，所述 运算模块包括数学运算功能模块、逻辑运算模块、选择功能模块、控制功能模块和时间功 能模块。所述源节点模块1为一个或多个。所述终节点模块3为一个或多个。
本发明具体如图1所示，所述功能块图结构包括：功能图中的源节点模块1、中间节 点模块2和终节点模块3，所述的源节点模块1和终结点模块3属于输入输出功能模块， 所述中间节点模块2包括所有的运算模块，如数学运算功能模块、逻辑运算模块、选择功 能模块、控制功能模块、时间功能模块等。所述源节点模块1是对于功能块图的数据流中 开始输入的模块，在整体的功能块图逻辑功能图中，可以存在一个或者多个源节点，功能 上是使用了输入功能模块。整体的逻辑结构中,由其模块进行数据输入，进行逻辑运算， 模块引脚只存在一个引脚输出下一个模块时，并没有数据对此模块进行输入，实现数据流 向逻辑图传入功能。在智能排序的方法中，首先对该源节点模块进行运算顺序号的赋值， 这样就能进行下一步的中间节点模块2的排序。
所述中间节点模块2是对于功能块图的数据流中运算过程的模块，对于整体的逻辑结 构运算过程的中间点反应出其运算的顺序结构，模块引脚存在输入和输出，实现数据流的 输入、模块运算和输出功能，中间节点模块2包括所有的运算模块，如数学运算功能模块、 逻辑运算模块、选择功能模块、控制功能模块、时间功能模块等，在这些模块中均是存在 输入输出引脚，但是不要求每个引脚均连接使用，多个输入引脚中至少连接一个，输出引 脚可以不进行连接。因此，在智能排序过程中，反馈信号就是连接该信号模块的输出信号， 即信号模块为该反馈信号输入模块的源信号，利用这个原理就能把所有模块通过连接信号 的关系串联在一起。所述终节点模块3是对于功能块图的数据流中最终输出的模块，在整 体的功能块图逻辑功能图中，可以存在一个或者多个终节点，功能上是使用了输出功能模 块。对于整体的逻辑结构运算结束后通过其模块进行输出数据，模块引脚只存在一个引脚 接收上一个模块的数据输出，并没有引脚对下一个模块进行输出，实现数据流的往外部输 出功能。在智能排序的方法中，每次从终节点出发，通过中间节点的连接关系，寻找到了 源节点，并且检测源节点已被赋予运算顺序号，则按照反馈信号等于源信号逐步排序，最 后对该终节点模块进行运算顺序号的赋值。如图1所示，是流程图不存在反馈信号的结构 示意图。
如图3所示，是所述功能块图数据流的排序系统的整体结构示意图，在流程图存在反 馈信号，一般存在单列顺序模块的反馈信号，例如其中的反馈信号从第2模块输出反馈至 第1模块中作为输入。另外，存在不同列模块之间的反馈信号通信，例如第n个模块反 馈至第二列的第i+1个模块，这样形成复杂联系的流程图，直到m个列数为止。对于信 号联系复杂的流程图中，以往的顺序排序不能满足实际运算的要求，因此，设计此智能排 序方法对复杂的流程图进行排序。排序是遵循了递归算法的思想对功能块图功能图模块进 行排序处理。递归算法的核心是反馈信号等于源信号进行处理，从而根据模块的连接关系 寻找输入点的连接模块，检测该模块是否已排序，若已排序则返回，若没有排序则进行下 一模块的寻找。在如图1所示，流程图不存在反馈信号1中，模块简单的串联关系，从输 出模块开始排序，首先检测到第3模块，没有被排序，然后通过连接关系检测到第2模块， 没有被排序，再而检测到第1模块连接到了输入模块已被排序，则对第1模块进行排序 处理，然后第2模块排序，再而第3模块排序，最后是对输出模块进行排序。如图3所示， 第2模块的反馈信号输出至第1模块的第二引脚作为输入信号，因此在排序过程中，从输 出模块进行排序，先检查第3模块没有被排序，然后检测第2模块的输入，再而检测第1 模块，有连接输入第1模块，但是第二引脚有连接，从而再次检测到第2模块，但是第2 模块已被检测则返回第1模块，对第1模块进行排序后，其次对第2模块和第3模块进行 排序，最后是输出模块排序。
本发明提供的功能块图功能图的智能排序算法中，其实现的具体步骤如下：
步骤1：遍历整理检测功能块图逻辑图的连接关系，确保没有连线存在只连接一端的 情况，并且连接的关系正确；
步骤2：利用遍历方式统计功能块图整体逻辑结构中的源节点和终节点，并且对源节 点的模块赋予运算顺序号；
步骤3：由其获得的终节点模块，根据树型结构从左至右的终结点模块进行排序，其 排序过程通过递归算法，从终节点模块根据连接关系寻找下一模块，并且检测其模块是否 进行了运算顺序号的赋值，若没有赋值则如此类推寻找下一个连接的模块，若已经被赋予 运算顺序号则返回上一个模块进行运算顺序号的赋值，如此类推进行排序直到所有模块排 序完成；
步骤4：通过对经过整体连接的模块进行运算顺序号的赋值，检测运算所述模块顺序 号的最大值是否等于所有模块的总数,等于则直接输出排序结果，不等于则返回到所述步 骤2再次进行排序。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人 员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的保护范围。