四則運算式的實現
一、 實例
某控制程序中要進行以下算式的運算： 38X/255+2式中“ X ”代表輸入端口 K2X0 送入的二進制數，運算結果需送輸出口 K2Y0 ；X020 為起停開關。
二、 問題的提出
1 、 四則及邏輯運算的功能是什么？
四則及邏輯運算指令是基本運算指令。可完成四則運算或邏輯運算，可通過運算實現數據的傳送、變位及其他控制功能。
可編程控制器中兩種四則運算，即整數四則運算和實數四則運算。前者指令較簡單，參加運算的數據只能是整數。非整數參加運算需先取整，除法運算的結果分為商和余數。整數四則運算進行較高準確度要求的計算時，需將小數點前后的數值分別計算再將數據組合起來，除法運算時要對余數再做多次運算才能形成最后的商。這就使程序的設計非常繁瑣。而實數運算是浮點運算，是一種高準確度的運算。 FX2 系列可編程控制器僅有整數運算指令。 FX2n 系列可編程控制器具有實數運算指令。
（ 1 ）加法指令
該指令的助記符、指令代碼、操作數、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 |
操作數范圍 |
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制數相加，結果送到指定的目標元件中去。 ADD 加法指令的說明如圖 8-1 表示。
當執行條件 X0 由 OFF → ON 時， [D10]+[D12] → [D14] 。運算是代數運算，如 5+ （ -8 ） =-3 。
ADD 加法指令有 3 個常用標志。 M8020 為零標志， M8021 為借位標志， M8022 為進位標志。
如果運算結果為 0 ，則零標志 M8020 置 1 ；如果運算結果超過 32767 （ 16 位）或 2147483647 （ 32 位），則進位標志 M8022 置 1 ；如果運算結果小于 -32767 （ 16 位）或 -2147483647 （ 32 位），則借位標志 M8021 置 1 。
在 32 為運算中，被指定的字元件是低 16 位元件，而下一個元件為高 16 位元件。
源和目標可以用相同的元件號。若源和目標元件號相同而采用連續執行的 ADD 、（ D ） ADD 指令時，加法的結果在每個掃描周期都會改變。
（ 2 ）減法指令
該指令的助記符、指令代碼、操作數、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 |
操作數范圍 |
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制數相減，結果送到指定的目標元件中去。 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
當執行條件 X0 由 OFF → ON 時， [D10]-[D12] → [D14] 。運算是代數運算，如 5- （ -8 ）=13 。
各種標志的動作、 32 位運算中軟元件的指定方法、連續執行型和脈沖執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、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 |
操作數范圍 |
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制數相乘，結果送到指定的目標元件中去。 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
當為 16 位運算，執行條件 X0 由 OFF → ON 時， [D0]x[D2] → [D5 ， D4] 。源操作數是 16 位，目標操作數是 32 位。當 [D0]=8 ， [D2]=9 時， [D5 ， D4]=72 。最高位為符號位， 0 為正， 1 為負。
當為 32 位運算，執行條件 X0 由 OFF → ON 時， [D1 、 D0]x[D3 、 D2] → [D7 、 D6 、 D5 、D4] 。源操作數是 32 位，目標操作數是 64 位。當 [D1 、 D0]=238 ， [D3 、 D2]=189 時， [D7 、 D6 、 D5 、 D4]=44982 ，最高位為符號位， 0 為正， 1 為負。
如將位組合元件用于目標操作數時，限于 K 的取值，只能得到低位 32 位的結果，不能得到高位 32 位的結果。這時，應將數據移入字元件再進行計算。
用字元件時，也不可能監視 64 位數據，只能通過監視高位 32 位和低 32 位。 V 、 Z 不能用于 [D] 目標元件。
（ 4 ）除法指令
該指令的助記符、指令代碼、操作數、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 |
操作數范圍 |
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制數相除， [S1] 為被除數， [S2] 為除數，商送到指定的目標元件 [D] 中去，余數送到 [D] 的下一個目標元件。 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
當為 16 位運算。執行條件 X0 由 OFF → ON 時，[D0]/[D2] → [D4] 。當 [D0]=19 ， [D2]=3 時， [D4]=6 ，[D5]=1 。 V 和 Z 不能用于 [D] 中。
當為 32 位運算。執行條件 X0 由 OFF → ON 時，[D1 、 D0]/[D3 、 D2] 。商在 [D5 、 D4] ，余數在 [D7 、D6] 中。 V 和 Z 不能用于 [D] 中。
商數為 0 時，有運算錯誤，不執行指令。若 [D] 指定位元件，得不到余數。商和余數的最高位是符號位。被除數或余數中有一個為負數，商為負數；被除數為負數時，余數為負數。
2 、怎樣用四則運算指令來實現上述功能？
三、 PLC 硬件的實現
1 、 I/O 的分配
|
輸入 |
功能說明 |
輸出 |
功能說明 | ||
|
K2X0 |
X0 |
二進制數輸入 |
K2Y0 |
Y0 |
二進制數輸出 |
|
X1 |
Y1 | ||||
|
X2 |
Y2 | ||||
|
X3 |
Y3 | ||||
|
X4 |
Y4 | ||||
|
X5 |
Y5 | ||||
|
X6 |
Y6 | ||||
|
X7 |
Y7 | ||||
|
X20 |
啟動 |
||||
2 、 I/O 的外部接線
四、 PLC 軟件的實現
用功能指令實現以下算式的運算： 38X/255+2 的梯形圖如圖所示。
五、知識的拓展
|
指令名稱 |
助記符 |
指令代碼位數 |
操作數范圍 |
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 |
操作數范圍 |
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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