算术运算指令,整数算术运算指令

时间：2023-06-27 理论教育 版权反馈

【摘要】：图4-74 算术运算程序示例图4-75 程序运行结果递增/递减运算指令递增/递减运算指令，在输入端上加1或减1，并将结果置入OUT。表4-31 递增字运算指令格式1）递增字节/递减字节运算。

算术运算指令,整数算术运算指令

1.整数算术运算指令

S7-200 SMART的整数算术运算分为加法运算、减法运算、乘法运算和除法运算，其中每种运算方式又有整数型和双精度整数型两种。

（1）加整数（ADD_I）

当允许输入端EN为高电平时，输入端IN1和IN2中的整数相加，结果送入OUT中。IN1和IN2中的数可以是常数。加整数的表达式是：IN1＋IN2＝OUT。加整数（ADD_I）指令和参数见表4-27。

表4-27 加整数（ADD_I）指令和参数

【例4-33】梯形图和指令表如图4-70所示。MW0中的整数为11，MW2中的整数为21，则当I0.0闭合时，整数相加，结果MW4中的数是多少？

【解】当I0.0闭合时，激活加整数指令，IN1中的整数存储在MW0中，这个数为11，IN2中的整数存储在MW2中，这个数为21，整数相加的结果存储在OUT端的MW4中的数是32。由于没有超出计算范围，所以Q0.0输出为“1”。假设IN1中的整数为9999，IN2中的整数为30000，则超过整数相加的范围。由于超出计算范围，所以Q0.0输出为“0”。

【关键点】整数相加未超出范围时，当I0.0闭合时，Q0.0输出为高电平，否则Q0.0输出为低电平。

图4-70 加整数（ADD_I）指令应用举例

加双精度整数（ADD_DI）指令与加整数（ADD_I）类似，只不过其数据类型为双精度整数，在此不再赘述。

（2）减双精度整数（SUB_DI）

当允许输入端EN为高电平时，输入端IN1和IN2中的双精度整数相减，结果送入OUT中。IN1和IN2中的数可以是常数。减双精度整数的表达式是：IN1－IN2＝OUT。

减双精度整数（SUB_DI）指令和参数见表4-28。

表4-28 减双精度整数（SUB_DI）指令和参数

【例4-34】梯形图和指令表如图4-71所示，IN1中的双精度整数存储在MD0中，数值为22，IN2中的双精度整数存储在MD4中，数值为11，当I0.0闭合时，双精度整数相减的结果存储在OUT端的MD4中，其结果是多少？

【解】当I0.0闭合时，激活减双精度整数指令，IN1中的双精度整数存储在MD0中，假设这个数为22，IN2中的双精度整数存储在MD4中，假设这个数为11，双精度整数相减的结果存储在OUT端的MD4中的数是11。由于没有超出计算范围，所以Q0.0输出为“1”。

图4-71 减双精度整数（SUB_DI）指令应用举例

减整数（SUB_I）指令与减双精度整数（SUB_DI）类似，只不过其数据类型为整数，在此不再赘述。

（3）乘整数（MUL_I）

当允许输入端EN为高电平时，输入端IN1和IN2中的整数相乘，结果送入OUT中。IN1和IN2中的数可以是常数。乘整数的表达式是：IN1×IN2＝OUT。乘整数MUL_I）指令和参数见表4-29。

表4-29 乘整数（MUL_I）指令和参数

【例4-35】梯形图和指令表如图4-72所示。IN1中的整数存储在MW0中，数值为11，IN2中的整数存储在MW2中，数值为11，当I0.0闭合时，整数相乘的结果存储在OUT端的MW4中，其结果是多少？

【解】当I0.0闭合时，激活乘整数指令，OUT=IN1×IN2，整数相乘的结果存储在OUT端的MW4中，结果是121。由于没有超出计算范围，所以Q0.0输出为“1”。

图4-72 乘整数（MUL_I）指令应用举例

两个整数相乘得双精度整数的乘积指令（MUL），其两个乘数都是整数，乘积为双精度整数，注意MUL和MUL_I的区别。

双精度乘整数（MUL_DI）指令与乘整数（MUL_I）类似，只不过双精度乘整数数据类型为双精度整数，在此不再赘述。

（4）除双精度整数（DIV_DI）

当允许输入端EN为高电平时，输入端IN1中的除双精度整数以IN2中的双精度整数，结果为双精度整数，送入OUT中，不保留余数。IN1和IN2中的数可以是常数。除双精度整数（DIV_DI）指令和参数见表4-30。

表4-30 除双精度整数（DIV_DI）指令和参数

【例4-36】梯形图和指令表如图4-73所示。IN1中的双精度整数存储在MD0中，数值为11，IN2中的双精度整数存储在MD4中，数值为2，当I0.0闭合时，双精度整数相除的结果存储在OUT端的MD8中，其结果是多少？

【解】当I0.0闭合时，激活除双精度整数指令，IN1中的双精度整数存储在MD0中，数值为11，IN2中的双精度整数存储在MD4中，数值为2，双精度整数相除的结果存储在OUT端的MD8中的数是5，不产生余数。由于没有超出计算范围，所以Q0.0输出为“1”。

图4-73 除双精度整数（DIV_DI）指令应用举例

【关键点】除双精度整数法不产生余数。

整数除（DIV_I）指令与除双精度整数（DIV_DI）类似，只不过其数据类型为整数，在此不再赘述。整数相除得商和余数指令（DIV），其除数和被除数都是整数，输出OUT为双精度整数，其中高位是一个16位余数，其低位是一个16位商，注意DIV和DIV_I的区别。

【例4-37】算术运算程序示例如图4-74所示，其中开始时AC1中内容为4000，AC0中内容为6000，VD100中内容为200，VW200中内容为41，问执行运算后，AC0、VD100和VD202中的数值是多少？

【解】程序运行结果图如图4-75所示，累加器AC0和AC1中可以装入字节、字、双字和实数等数据类型的数据，可见其使用比较灵活。DIV指令的除数和被除数都是整数，而结果为双精度整数，对于本例被除数为4000，除数为41，双精度整数结果存储在VD202中，其中余数23存储在高位VW202中，商97存储在低位VW204中。

图4-74 算术运算程序示例

图4-75 程序运行结果

（5）递增/递减运算指令

递增/递减运算指令，在输入端（IN）上加1或减1，并将结果置入OUT。递增/递减指令的操作数类型为字节、字和双字。递增字的指令格式见表4-31。

表4-31 递增字运算指令格式

1）递增字节/递减字节运算（INC_B/DEC_B）。使能端输入有效时，将一个字节的无符号数IN增1/减1，并将结果送至OUT指定的存储器单元输出。

2）双递增字/双字递减运算（INC_DW/DEC_DW）。使能端输入有效时，将双字长的符号数IN增1/减1，并将结果送至OUT指定的存储器单元输出。

【例4-38】递增/递减运算程序如图4-76所示。初始时AC0中的内容为125 VD100中的内容为128000，试分析运算结果。

图4-76 程序和运行结果

【例4-39】有一个电炉，加热功率有1000W、2000W和3000W三个档次，电炉有1000W和2000W两种电加热丝。要求用一个按钮选择三个加热档，当按一次按钮时，1000W电阻丝加热，即第一档；当按两次按钮时，2000W电阻丝加热，即第二档；当按三次按钮时，1000W和2000W电阻丝同时加热，即第三档；当按四次按钮时停止加热，请编写程序。

【解】梯形图如图4-77所示。

图4-77 梯形图

2.浮点数运算函数指令

浮点数函数有浮点算术运算函数、三角函数函数、对数函数、幂运函数和PID等。浮点算术函数又分为加法运算、减法运算、乘法运算和除法运算函数。浮点数运算函数见表4-32。

加实数（ADD_R）。当允许输入端EN为高电平时，输入端IN1和IN2中的实数相加，结果送入OUT中。IN1和IN2中的数可以是常数。加实数的表达式是：IN1＋IN2＝OUT。加实数（ADD_R）指令和参数见表4-33。

表4-32 浮点数运算函数

表4-33 加实数（ADD_R）指令和参数

用一个例子来说明加实数（ADD_R）指令，梯形图和指令表如图4-78所示。当I0.0闭合时，激活加实数指令，IN1中的实数存储在MD0中，假设这个数为10.1，IN2中的实数存储在MD4中，假设这个数为21.1，实数相加的结果存储在OUT端的MD8中的数是31.2。

图4-78 加实数（ADD_R）指令应用举例

减实数（SUB_R）、乘实数（MUL_R）和除实数（DIV_R）指令的使用方法与前面的指令用法类似，在此不再赘述。

MUL_DI/DIV_DI和MUL_R/DIV_R的输入都是32位，输出的结果也是32位，但前者的输入和输出是双精度整数，属于双精度整数运算，而后者输入和输出的是实数，属于浮点运算，简单地说，后者的输入和输入数据中有小数点，而前者没有，后者的运算速度要慢得多。

值得注意的是，乘/除运算对特殊标志位SM1.0（零标志位）、SM1.1（溢出标志位）、SM1.2（负数标志位）、SM1.3（被0除标志位）会产生影响。若SM1.1在乘法运算中被置1，表明结果溢出，则其他标志位状态均置0，无输出。若SM1.3在除法运算中被置1，说明除数为0，则其他标志位状态保持不变，原操作数也不变。

【关键点】浮点数的算术指令的输入端可以是常数，必须是带有小数点的常数，如5.0，不能为5，否则会出错。

3.转换指令

转换指令是将一种数据格式转换成另外一种格式进行存储。例如，要让一个整型数据和双整型数据进行算术运算，一般要将整型数据转换成双整型数据。STEP7-Micro/Win的转换指令见表4-34。

表4-34 转换指令

1）整数转换成双精度整数（ITD）

整数转换成双精度整数指令是将IN端指定的内容以整数的格式读入，然后将其转换为双精度整数码格式输出到OUT端。整数转换成BCD指令和参数见表4-35。

表4-35 整数转换成双精度整数指令和参数

【例4-40】梯形图和指令表如图4-79所示。IN中的整数存储在MW0中（用十六进制表示为16＃0016），当I0.0闭合时，转换完成后OUT端的MD2中的双精度整数是多少？(www.daowen.com)

【解】当I0.0闭合时，激活整数转换成双精度整数指令，IN中的整数存储在MW0中（用十六进制表示为16＃0016），转换完成后OUT端的MD2中的双精度整数是16＃00000016。但要注意，MW2=16#0000，而MW4=16#0016。

图4-79 整数转换成双精度整数指令应用举例

（2）双精度整数转换成实数（DTR）

双精度整数转换成实数指令是将IN端指定的内容以双精度整数的格式读入，然后将其转换为实数码格式输出到OUT端。实数格式在后续算术计算中是很常用的，如3.14就是实数形式。双精度整数转换成实数指令和参数见表4-36。

表4-36 双精度整数转换成实数指令和参数

【例4-41】梯形图和指令表如图4-80所示。IN中的双精度整数存储在MD0中，用十进制表示为16），转换完成后OUT端的MD4中的实数是多少？

【解】当I0.0闭合时，激活双精度整数转换成实数指令，IN中的双精度整数存储在MD0中（用十进制表示为16），转换完成后OUT端的MD4中的实数是16.0。一个实数要用4个字节存储。

图4-80 双精度整数转换成实数指令应用举例

【关键点】应用I_DI转换指令后，数值的大小并未改变，但转换是必需的，因为只有相同的数据类型，才可以进行数学运算，例如要将一个整数和双精度整数相加，则比较保险的做法是先将整数转化成双精度整数，再做双精度加整数法。

DI_I是双精度整数转换成整数的指令，并将结果存入OUT指定的变量中。若双精度整数太大，则会溢出。

DI_R是双精度整数转换成实数的指令，并将结果存入OUT指定的变量中。

（3）BCD码转换为整数（BCD_I）

BCD_I指令是将二进制编码的十进制WORD数据类型值从“IN”地址输入，转换为整数WORD数据类型值，并将结果载入分配给“OUT”的地址处。IN的有效范围为0～9999的BCD码。BCD码转换为整数指令和参数见表4-37。

表4-37 BCD码转换为整数指令和参数

（4）取整指令（ROUND）

ROUND指令是将实数进行四舍五入取整后转换成双精度整数的格式。实数四舍五入为双精度整数指令和参数见表4-38。

表4-38 实数四舍五入为双精度整数指令和参数

【例4-42】梯形图和指令表如图4-81所示。IN中的实数存储在MD0中，假设这个实数为3.14，进行四舍五入运算后OUT端的MD4中的双精度整数是多少？假设这个实数为3.88，进行四舍五入运算后OUT端的MD4中的双精度整数是多少？

【解】当I0.0闭合时，激活实数四舍五入指令，IN中的实数存储在MD0中，假设这个实数为3.14，进行四舍五入运算后OUT端的MD4中的双精度整数是3，假设这个实数为3.88，进行四舍五入运算后OUT端的MD4中的双精度整数是4。

图4-81 取整指令应用举例

【关键点】ROUND是取整（四舍五入）指令，而TRUNC是截取指令，将输入的32位实数转换成整数，只有整数部分保留，舍去小数部分，结果为双精度整数，并将结果存入OUT指定的变量中。例如输入是32.2，执行ROUND或者TRUNC指令，结果转换成32。而输入是32.5，执行TRUNC指令，结果转换成32；执行ROUND指令，结果转换成33。请注意区分。

【例4-43】将英寸转换成厘米，已知单位为英寸的长度保存在VW0中，数据类型为整数，英寸和厘米的转换单位为2.54，保存在VD12中，数据类型为实数，要将最终单位厘米的结果保存在VD20中，且结果为整数。编写程序实现这一功能。

【解】要将单位为英寸的长度转化成单位为厘米的长度，必须要用到实数乘法，因此乘数必须为实数，而已知的英寸长度是整数，所以先要将整数转换成双精度整数，再将双精度整数转换成实数，最后将乘积取整就得到结果。梯形图和指令表如图4-82所示。

图4-82 梯形图和指令表

4.数学功能指令

数学功能指令包含正弦（SIN）、余弦（COS）、正切（TAN）、自然对数（LN）、自然指数（EXP）和平方根（SQRT）等。这些指令的使用比较简单，仅以正弦（SIN）和自然对数（LN）为例说明数学功能指令的使用，见表4-39。

表4-39 求正弦值（SIN）指令和参数

用一个例子来说明求正弦值（SIN）指令，梯形图和指令表如图4-83所示。当I0.0闭合时，激活求正弦值指令，IN中的实数存储在VD0中，假设这个数为0.5，实数求正弦的结果存储在OUT端的VD8中的数是0.479。

图4-83 正弦运算指令应用举例

【关键点】三角函数的输入值是弧度，而不是角度。

求余弦（COS）和求正切（TAN）的使用方法与前面的指令用法类似，在此不再赘述。

5.编码和解码指令

编码指令（ENCO）将输入字IN的最低有效位的位号写入输出字节OUT的最低有效“半字节”（4位）中。解码指令（DECO）根据输入字的输出字IN的低4位所表示的位号，置输出字OUT的相应位为1。也有人称解码指令为译码指令。编码和解码的格式见表4-40。

表4-40 编码和解码指令格式

用一个例子说明以上指令的应用，如图4-84所示是编码和解码指令程序示例。

图4-84 编码和解码指令程序示例

a)程序 b)运行结果

6.时钟指令

（1）读取实时时钟指令

读取实时时钟指令（TODR）从硬件时钟中读当前时间和日期，并把它装载到一个8字节，起始地址为T的时间缓冲区中。设置实时时钟指令（TODW）将当前时间和日期写入硬件时钟，当前时钟存储在以地址T开始的8字节时间缓冲区中。必须按照BCD码的格式编码所有的日期和时间值（例如：用16＃97表示1997年）。梯形图如图4-85所示。如果PLC系统的时间是2009年4月8日8时6分5秒，星期六，则运行的结果如图4-86所示。年份存入VB0存储单元，月份存入VB1单元，日存入VB2单元，小时存入VB3单元，分钟存入VB4单元，秒钟存入VB5单元，VB6单元为0，星期存入VB7单元，可见共占用8个存储单元。读实时钟（TODR）指令和参数见表4-41。

表4-41 读实时钟（TODR）指令和参数

图4-85 读取实时时钟指令应用举例

图4-86 读取实时时钟指令的结果（BCD码）

【关键点】读实时钟（TODR）指令读取出来的日期是用BCD码表示的，这点要特别注意。

（2）设置实时时钟指令

设置实时时钟（TODW）指令将当前时间和日期写入用T指定的在8个字节的时间缓冲区开始的硬件时钟。设置实时时钟的参数见表4-42。

表4-42 设置实时钟（TODW）指令和参数

用一个例子说明设置实时时钟指令，假设要把2012年9月18日8时6分28秒设置成PLC的当前时间，先要做这样的设置：VB0=16#12，VB1=16#09，VB2=16#18，VB3=16#18，VB4=16#08，VB5=16#06，VB6=16#00，VB7=16#28，然后运行如图4-87所示的程序。