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所谓数值运算,就是通过加减乘除来实现数值的变换。然,在三菱FX PLC 2N中,这些个加减乘除具体又是怎样实现的呢?
一、BIN数的四则运算指令
BIN数,即带符号的二进制整数,它的四则运算指令包括加、减、乘、除指令。
(1)ADD(加)指令、SUB(减)指令
从编程手册的截图中,可以看到,ADD指令和SUB指令都有脉冲执行型和连续执行型两种,且都可用于16位和32位。当然,它们的适用软元件为字软元件。
加、减指令都有两个源操作数(S1·)、(S2·)和一个目的操作数(D·),它们在梯形图中的形式如下图所示。在ADD指令中,其代表的含义为(S1) (S2)=(D),将S1中的数值加上S2中的数值,然后把和存放到D中。同理,在SUB指令中,其代表的含义为(S1)-(S2)=(D),将S1中的数值减去S2中的数值,然后把差存放到D中。
看过上篇文章的都知道,BIN数是带有符号的,所以它们在运算的过程中,也要考虑到符号的影响。加、减指令在执行后要影响到三个标志位,如下图所示。
M8022这个进位标志位,看过我系列文章的人可能还有点印象,其实我在写到移位指令就提到过它。不记得的可以回顾一下移位指令的内容。
小学生都知道,两个数相加减会涉及到借位和进位的问题,例如十进制数运算7 8=15,其中的1就是进位,15-7=8中的1被借位。同理,PLC的BIN数四则运算也要考虑进位和借位问题,当两个数相加,它们的和大于(D)所能保存的大值后,M8022状态为ON。同理,两个数相减,它们的差小于(D)所能保存的小值后,M8021状态为ON。
所谓(D)所能保存的大值或小值,是指这些参与运算的字软元件所能保存的数值限值,包括符号位在内。例如上图的例子,(D0)=K32767,执行指令ADD D0 K1 D10后,和为K32768,一个16位的字元件,所能保存的大正整数为K32767(包括符号位),所以D10**出大值,此时进位标志位M8022为ON,另外,从图中可以看到,D10的值变为0,所以此时M8020也为ON。同理,减法的溢出也是大同小异,我在此就不再举例,大家感兴趣的,可以用软件编程验算一下结果。
ADD指令和SUB指令比较简单,实际运用不用我多说大家也知道,反正哪里需要加减,哪里就会出现它们。但要注意的一点是,PLC每扫描一个周期,这些指令就执行一次,此时,重复执行加、减运算可能不是我们需要的,所以应该选择脉冲执行型指令ADDP、SUBP或边沿触发型驱动条件。
(2)MUL(乘)指令、DIV(除)指令
从编程手册的截图中,可以看到,MUL指令和DIV指令也有脉冲执行型和连续执行型两种,且都可用于16位和32位,但终址D只有在16位运算时才可以用V、Z字元件。和加、减指令一样,乘、除指令都有两个源操作数(S1·)、(S2·)和一个目的操作数(D·),它们在梯形图中的形式如下图所示。不一样的地方在于乘法指令和除法指令的目的操作数,在用于16位运算时目的操作数占两个字元件D、D 1,用于32位运算时目的操作数占四个字元件D、D 1、D 2、D 3。这是很显然的,因为乘法所得的积往往比因数大很多,若此时仅用一个字元件(16位运算时)保存结果是不够的。另外,除法运算在无法整除的时候,就会有余数,所以就要用多一个字元件来保存余数(16位运算时)。在MUL指令中,这些操作数代表的含义为(S1)×(S2)=(D 1,D),将S1中的数值乘以S2中的数值,然后把积存放到D 1,D两个连续字元件中。同理,在DIV指令中,其代表的含义为(S1)÷(S2)=(D)…(D 1),将S1中的数值除以S2中的数值,然后把商存放到D中,把余数存放到D 1中。其梯形图形式如下图所示,16位和32位所占用的字元件有所不同。
MUL指令和DIV指令也比较简单,实际运用也不用我多说。和加、减指令一样,PLC每扫描一个周期,这些指令就执行一次,此时,重复执行乘、除运算可能不是我们需要的,所以应该选择脉冲执行型指令MULP、DIVP或边沿触发型驱动条件。
除法运算的除数是不能为零的,PLC中也一样,若除数为0,错误标志位M8067=ON。
知道了BIN数的四则运算指令后,我们接着来看加1、减1指令。
二、加1指令INC和减1指令DEC
加1、减1,顾名思义,是指该指令执行一次,数值加1或减1,。INC指令和DEC指令只有目的操作数(D·),其梯形图形式如下图所示。
INC指令和DEC指令在执行的过程中不会影响到标志位M8020、M8021、M8022。当采用连续执行型时,显然,D会不断地进行加1或减1操作,此时若**出其限值会怎样呢?其实,INC指令和DEC指令是一个单位累加(累减)环形计数器,如下图所示。
在执行INC指令时,若当前值为-1,加1 后其值就变为0,再加1就变为1;若当前值为32767(H7FFF),加1后变为-32768(H8000)。同理,在执行DEC指令时,若当前值为1,减1 后其值就变为0,再减1就变为-1;若当前值为-32768(H8000),减1后变为32767(H7FFF)。
谈及INC指令,我就会想到一道题:求1 2 3 …… 99的和。这道题用INC指令显然可以很简单的实现计算,如下图所示。这是我随手编的一段程序,结合INC指令和ADD指令就可以算出1 2 3 …… 99=4950。当然,这只是随手编的,大家也可以尝试一下其他方法。
INC指令和DEC指令
经常和变址寻址配合应用在累加或累减及检索等程序中。例如把D0~的D100的数值相加等,在这里我就不编程序啦。
知道了四则运算指令和加1、减1指令后,我们继续来学习一个比较绕的指令:求补码指令NEG。
三、求补码指令NEG
NEG指令和INC指令、DEC指令一样,只有一个操作数,驱动条件成立时,将D的数值求补码,然后将结果送回到D中去。
上篇文章提到,在PLC中,正数(符号位为0)直接用其原码表示,而(符号位为1)负数就用其补码表示。而NEG指令是直接对数值进行求反加1(包括符号位),不管当前值是正数还是负数,所以,其求出来的,和定义上的补码有所出入。
例如-3在寄存器中用补码表示(HFFFD),用NEG指令求补后,结果为 3(H0003);再如 6在寄存器中用原码表示(H0006),用NEG指令求补后,结果为-6的补码(HFFFA)。
显然,NEG指令其实是求相反数的指令,当然,这是基于负数本就是用补码表示的前提下的。
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