四則運(yùn)算式的實(shí)現(xiàn)
一、 實(shí)例
某控制程序中要進(jìn)行以下算式的運(yùn)算： 38X/255+2式中“ X ”代表輸入端口 K2X0 送入的二進(jìn)制數(shù)，運(yùn)算結(jié)果需送輸出口 K2Y0 ；X020 為起停開關(guān)。
二、 問題的提出
1 、 四則及邏輯運(yùn)算的功能是什么？
四則及邏輯運(yùn)算指令是基本運(yùn)算指令?？赏瓿伤膭t運(yùn)算或邏輯運(yùn)算，可通過運(yùn)算實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送、變位及其他控制功能。
可編程控制器中兩種四則運(yùn)算，即整數(shù)四則運(yùn)算和實(shí)數(shù)四則運(yùn)算。前者指令較簡單，參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)只能是整數(shù)。非整數(shù)參加運(yùn)算需先取整，除法運(yùn)算的結(jié)果分為商和余數(shù)。整數(shù)四則運(yùn)算進(jìn)行較高準(zhǔn)確度要求的計(jì)算時(shí)，需將小數(shù)點(diǎn)前后的數(shù)值分別計(jì)算再將數(shù)據(jù)組合起來，除法運(yùn)算時(shí)要對余數(shù)再做多次運(yùn)算才能形成最后的商。這就使程序的設(shè)計(jì)非常繁瑣。而實(shí)數(shù)運(yùn)算是浮點(diǎn)運(yùn)算，是一種高準(zhǔn)確度的運(yùn)算。 FX2 系列可編程控制器僅有整數(shù)運(yùn)算指令。 FX2n 系列可編程控制器具有實(shí)數(shù)運(yùn)算指令。
（ 1 ）加法指令
該指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)、程序步如表 8-1 所示。
表 8-1 加法指令的要素
|
指令名稱 |
助記符 |
指令代碼位數(shù) |
操作數(shù)范圍 |
程序步 | ||
|
S1(.) |
S2(.) |
D(.) | ||||
|
加法 |
ADD
ADD(P) |
FNC20
(16/32) |
K 、 H
KnX 、 KnY 、 KnM 、 KnS
T 、 C 、 D 、 V 、 Z |
KnY 、 KnM 、 KnS
T 、 C 、 D 、 V 、 Z |
ADD 、 ADDP…7 步
DADD 、 DADDP…13 步 | |
ADD 加法指令是將指定的源元件中的二進(jìn)制數(shù)相加，結(jié)果送到指定的目標(biāo)元件中去。 ADD 加法指令的說明如圖 8-1 表示。
當(dāng)執(zhí)行條件 X0 由 OFF → ON 時(shí)， [D10]+[D12] → [D14] 。運(yùn)算是代數(shù)運(yùn)算，如 5+ （ -8 ） =-3 。
ADD 加法指令有 3 個(gè)常用標(biāo)志。 M8020 為零標(biāo)志， M8021 為借位標(biāo)志， M8022 為進(jìn)位標(biāo)志。
如果運(yùn)算結(jié)果為 0 ，則零標(biāo)志 M8020 置 1 ；如果運(yùn)算結(jié)果超過 32767 （ 16 位）或 2147483647 （ 32 位），則進(jìn)位標(biāo)志 M8022 置 1 ；如果運(yùn)算結(jié)果小于 -32767 （ 16 位）或 -2147483647 （ 32 位），則借位標(biāo)志 M8021 置 1 。
在 32 為運(yùn)算中，被指定的字元件是低 16 位元件，而下一個(gè)元件為高 16 位元件。
源和目標(biāo)可以用相同的元件號。若源和目標(biāo)元件號相同而采用連續(xù)執(zhí)行的 ADD 、（ D ） ADD 指令時(shí)，加法的結(jié)果在每個(gè)掃描周期都會(huì)改變。
（ 2 ）減法指令
該指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)、程序步如表 8-2 所示。
表 8-2 減法指令的要素
|
指令名稱 |
助記符 |
指令代碼位數(shù) |
操作數(shù)范圍 |
程序步 | ||
|
S1(.) |
S2(.) |
D(.) | ||||
|
減法 |
SUB
SUB(P) |
FNC21
(16/32) |
K 、 H
KnX 、 KnY 、 KnM 、 KnS
T 、 C 、 D 、 V 、 Z |
KnY 、 KnM 、 KnS
T 、 C 、 D 、 V 、 Z |
SUB 、 SUBP…7 步
DSUB 、 DSUBP…13 步 | |
SUB 減法指令是將指定的源元件中的二進(jìn)制數(shù)相減，結(jié)果送到指定的目標(biāo)元件中去。 SUB 減法指令的說明如圖 8-3 表示。
圖 8-3 減法指令使用說明
當(dāng)執(zhí)行條件 X0 由 OFF → ON 時(shí)， [D10]-[D12] → [D14] 。運(yùn)算是代數(shù)運(yùn)算，如 5- （ -8 ）=13 。
各種標(biāo)志的動(dòng)作、 32 位運(yùn)算中軟元件的指定方法、連續(xù)執(zhí)行型和脈沖執(zhí)行型的差異均與上述加法指令相同。
（ 3 ）乘法指令
該指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)、程序步如表 8-3 所示。
表 8-3 乘法指令的要素
|
指令名稱 |
助記符 |
指令代碼位數(shù) |
操作數(shù)范圍 |
程序步 | ||
|
S1(.) |
S2(.) |
D(.) | ||||
|
乘法 |
MUL
MUL(P) |
FNC22
(16/32) |
K 、 H
KnX 、 KnY 、 KnM 、 KnS
T 、 C 、 D 、 V 、 Z |
KnY 、 KnM 、 KnS
T 、 C 、 D 、 V 、 Z |
MUL 、 MULP…7 步
DMUL 、 DMULP…13 步 | |
MUL 乘法指令是將指定的源元件中的二進(jìn)制數(shù)相乘，結(jié)果送到指定的目標(biāo)元件中去。 MUL 乘法指令使用說明如圖 8-4 所示。它分 16 位和 32 位兩種情況。
圖 8-4 乘法指令使用說明
當(dāng)為 16 位運(yùn)算，執(zhí)行條件 X0 由 OFF → ON 時(shí)， [D0]x[D2] → [D5 ， D4] 。源操作數(shù)是 16 位，目標(biāo)操作數(shù)是 32 位。當(dāng) [D0]=8 ， [D2]=9 時(shí)， [D5 ， D4]=72 。最高位為符號位， 0 為正， 1 為負(fù)。
當(dāng)為 32 位運(yùn)算，執(zhí)行條件 X0 由 OFF → ON 時(shí)， [D1 、 D0]x[D3 、 D2] → [D7 、 D6 、 D5 、D4] 。源操作數(shù)是 32 位，目標(biāo)操作數(shù)是 64 位。當(dāng) [D1 、 D0]=238 ， [D3 、 D2]=189 時(shí)， [D7 、 D6 、 D5 、 D4]=44982 ，最高位為符號位， 0 為正， 1 為負(fù)。
如將位組合元件用于目標(biāo)操作數(shù)時(shí)，限于 K 的取值，只能得到低位 32 位的結(jié)果，不能得到高位 32 位的結(jié)果。這時(shí)，應(yīng)將數(shù)據(jù)移入字元件再進(jìn)行計(jì)算。
用字元件時(shí)，也不可能監(jiān)視 64 位數(shù)據(jù)，只能通過監(jiān)視高位 32 位和低 32 位。 V 、 Z 不能用于 [D] 目標(biāo)元件。
（ 4 ）除法指令
該指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)、程序步如表 8-4 所示。
表 8-4 除法指令的要素
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指令名稱 |
助記符 |
指令代碼位數(shù) |
操作數(shù)范圍 |
程序步 | ||
|
S1(.) |
S2(.) |
D(.) | ||||
|
除法 |
DIV
DIV(P) |
FNC23
(16/32) |
K 、 H
KnX 、 KnY 、 KnM 、 KnS
T 、 C 、 D 、 Z |
KnY 、 KnM 、 KnS
T 、 C 、 D 、 |
DIV 、 DIVP…7 步
DDIV 、 DDIVP…13 步 | |
DIV 除法指令是將指定的源元件中的二進(jìn)制數(shù)相除， [S1] 為被除數(shù)， [S2] 為除數(shù)，商送到指定的目標(biāo)元件 [D] 中去，余數(shù)送到 [D] 的下一個(gè)目標(biāo)元件。 DIV 除法指令使用說明如圖 8-5 表示。它分 16 位和 32 位兩種情況。
圖 8-5 除法指令使用說明
當(dāng)為 16 位運(yùn)算。執(zhí)行條件 X0 由 OFF → ON 時(shí)，[D0]/[D2] → [D4] 。當(dāng) [D0]=19 ， [D2]=3 時(shí)， [D4]=6 ，[D5]=1 。 V 和 Z 不能用于 [D] 中。
當(dāng)為 32 位運(yùn)算。執(zhí)行條件 X0 由 OFF → ON 時(shí)，[D1 、 D0]/[D3 、 D2] 。商在 [D5 、 D4] ，余數(shù)在 [D7 、D6] 中。 V 和 Z 不能用于 [D] 中。
商數(shù)為 0 時(shí)，有運(yùn)算錯(cuò)誤，不執(zhí)行指令。若 [D] 指定位元件，得不到余數(shù)。商和余數(shù)的最高位是符號位。被除數(shù)或余數(shù)中有一個(gè)為負(fù)數(shù)，商為負(fù)數(shù)；被除數(shù)為負(fù)數(shù)時(shí)，余數(shù)為負(fù)數(shù)。
2 、怎樣用四則運(yùn)算指令來實(shí)現(xiàn)上述功能？
三、 PLC 硬件的實(shí)現(xiàn)
1 、 I/O 的分配
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輸入 |
功能說明 |
輸出 |
功能說明 | ||
|
K2X0 |
X0 |
二進(jìn)制數(shù)輸入 |
K2Y0 |
Y0 |
二進(jìn)制數(shù)輸出 |
|
X1 |
Y1 | ||||
|
X2 |
Y2 | ||||
|
X3 |
Y3 | ||||
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X4 |
Y4 | ||||
|
X5 |
Y5 | ||||
|
X6 |
Y6 | ||||
|
X7 |
Y7 | ||||
|
X20 |
啟動(dòng) |
||||
2 、 I/O 的外部接線
四、 PLC 軟件的實(shí)現(xiàn)
用功能指令實(shí)現(xiàn)以下算式的運(yùn)算： 38X/255+2 的梯形圖如圖所示。
五、知識(shí)的拓展
|
指令名稱 |
助記符 |
指令代碼位數(shù) |
操作數(shù)范圍 |
程序步 |
|
D （ . ） | ||||
|
加 1 |
INC
INC (P) |
FNC24 ◥
(16/32) |
KnY 、 KnM 、 KnS
T 、 C 、 D 、 V 、 Z |
INC 、 INCP…3 步
DINC 、 DINCP…5 步 |
|
減 1 |
DEC
DEC (P) |
FNC25 ◥
(16/32) |
KnY 、 KnM 、 KnS
T 、 C 、 D 、 V 、 Z |
DEC 、 DECP…3 步
DDEC 、 DDECP…5 步 |
|
指令名稱 |
助記符 |
指令代碼位數(shù) |
操作數(shù)范圍 |
程序步 | ||
|
S1(.) |
S2(.) |
D(.) | ||||
|
邏輯字與 |
AND
AND(P) |
FNC26
(16/32) |
K 、 H
KnX 、 KnY 、 KnM 、 KnS
T 、 C 、 D 、 V 、 Z |
KnY 、 KnM 、 KnS
T 、 C 、 D 、 V 、 Z |
WAND 、 WANDP…7 步
DANDC 、 DANDP…13 步 | |
|
邏輯字或 |
OR
OR(P) |
FNC27
(16/32) |
K 、 H
KnX 、 KnY 、 KnM 、 KnS
T 、 C 、 D 、 V 、 Z |
KnY 、 KnM 、 KnS
T 、 C 、 D 、 V 、 Z |
WOR 、 WORP…7 步
DORC 、 DORP…13 步 | |
|
邏輯字異或 |
XOR
XOR(P) |
FNC28
(16/32) |
K 、 H
KnX 、 KnY 、 KnM 、 KnS
T 、 C 、 D 、 V 、 Z |
KnY 、 KnM 、 KnS
T 、 C 、 D 、 V 、 Z |
WXOR 、 WXORP…7 步
DXORC 、 DXORP…13 步 | |
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