PLCFX2N小数点浮点运算编程研究讲义.docx

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PLCFX2N小数点浮点运算编程研究讲义

gPLC（FX2N）浮点（小数点）运算编程研究讲义2012

◆PLC（FX2N）浮点（小数）运算编程概要

◆实验一将一个整数转变为一个二进制小数，并存入FX2N的Dn中（产生一个浮点数，存入FX2N的Dn中）

◆实验二将2个二进制小数（或其中一个常数K、H）进行四则运算

◆实验三一个二进制小数，如何在LED数码显示器，或者组态王上显示监控

◆实验四二进制浮点数运算实例

◆实验五任意位浮点数（小数）的输入

◆附1：

PLC数值显示（LED数码显示器）含小数点方法

◆附2：

PLC（FX2N）中输入小数小结、要点：

PLC（FX2N）浮点（小数）运算编程概要

1、PLC（FX2N）浮点数（小数）概论：

◆二进制小数概念：

二进制小数在PLC（FX2N）中存储占用32位（即占用2个连续编号的Dn、Dn+1），最高位bit31位是符号位（1是负数，0是正数），其他位（bit30~bit0）是数值位，数值位分尾数段和指数段，bit0~bit22共23位是尾数段，bit23~bit30共8位是指数段；注：

二进制小数不是按2的补码处理；

◆浮点数（小数）运算规则概念

✧进行浮点数（小数）运算的各Dn只能是二进制小数、常数K、H；不能是整数或十进制小数；

✧若Dn中数据是整数，需用FLT指令转化为二进制小数形式，再参与运算；

✧若Dn中数据是十进制小数，需用EBIN指令转化为二进制小数形式，再参与运算；

✧若Dn中数据是常数K、H，可直接参与运算，无需转化，因其在参与运算过程中会自动转化；

✧浮点数运算中指令前一般应加D，因参与运算的二进制小数都占有二个连续的Dn、为32位数据；

✧浮点数运算的种类在PLC（FX2N）中有加9EADD）、减（ESUB）、乘（EMUL）、除（EDIV）、正弦（SIN）、余弦（COS）、正切（TAN）、数类转化（FLT、INT、EBIN、EBCD）、比较（ECMP、CZCP）等等；

◆二进制小数的PLC处理中的监控：

因二进制小数数值与指数占用了二个连续的Dn，且难以区别，故难以在组态王等上监控（如LED数码显示器、组态王等）、监控的数据只是乱码，故若要监控需将这些二进制小数用EBCD指令转化为十进制小数，十进制小数占用连续二个Dn，编号大的为指数段，编号小的为尾数值、区别明确，易于监控；如：

；其中D30为尾数值、D31为指数段；注：

在FX2N仿真软件上易监控仿真结果；

◆十进制小数概念：

十进制小数在PLC（FX2N）中占用32位，在PLC内部存储时采用2个连续编号的Dn、Dn+1，编号小的保存尾数段（Dn），编号大的保存指数段（Dn+1）；如：

；其中D30为尾数值、D31为指数段；

◆十进制小数的运算：

十进制小数无法在PLC（FX2N）中直接进行运算处理，需用EBIN指令转化为二进制小数再进行运算；

◆十进制小数的数值监控作用：

十进制小数易于数值监控，而二进制小数难以直接监控，直接监控数值往往为乱码，故PLC中二进制小数若需监控，可用EBCD指令将其转化为十进制小数；注：

十进制小数在FX2N仿真软件上监控反而出现乱码；

◆二~十进制数相互转化中的误差：

✧在二进制小数转化为十进制小数、或十进制小数转化为二进制小数过程中，易产生一定的误差，因有效数字四舍五入的缘故；

✧因某些自动控制采用浮点数可提高控制精度与品质，故需浮点数运算及处理；

✧因某些自动控制部件只能采用整数，故需将浮点数转化为整数，其转化过程有四舍五入，将产生一定的误差。

2、得到一个二进制小数的方法概要（与得到一个十进制小数的方法互为逆运算）：

◆方法一：

如产生一个二进制小数254.6（往D20中存入一个二进制小数254.6）；

✧先往D0中送入一个整数（2546）；MOVK2546D0；

✧再用二进制整数转化为二进制小数指令FLT转化得到二进制小数形式，存入D10（2546.00）；FLTD0D10；注：

FLT指令仅是将整数的表示形式转化为小数的表现形式（2546---2546.00），但此数值实质上仍是整数；

✧最后将二进制小数形式除以常数10的倍数，得到所需小数后为几位的二进制小数（254.6）；DEDIVD10K10D20；注：

小数处理指令与整数处理指令类似，只是前面加E，表示属小数处理指令；另外小数数值占二个Dn，为32位，故运算指令前需加D；

✧注：

二进制小数因是32位数值，整个数值254.6占了（D21）D20；

✧注:

方案一PLC软件监控仿真结果正常；组态王监控为乱码；

✧例程：

◆方法二：

如产生一个二进制小数254.6（往D10中存入一个二进制小数254.6）；

✧将一个需转化的整数送入D0（2546）；MOVK2546D0；；

✧再将一个负数（为小数的位数）送入D1；MOV-1D1；

✧注：

上述二个Dn标号必须连续、且存放整数的Dn标号应在前（D0）、存放负数的Dn标号应在后（D1）；

✧最后用十进制小数转化为二进制小数指令EBIN转化得到所需的二进制小数（254.6）；DEBIND0D10；注：

小数处理指令与整数处理指令类似，只是前面加E，表示属小数处理指令；另外小数数值占二个Dn，为32位，故运算指令前需加D；

✧注：

二进制小数因是32位数值，整个数值254.6占了（D21）D20；

✧注:

方法二PLC软件监控仿真为乱码；组态王监控为乱码；

✧例程：

3、得到一个十进制小数的方法概要（与得到一个二进制小数的方法互为逆运算）：

◆方法一:

将一个二进制小数通过EBCD指令（二进制小数转化为十进制小数指令）转化得到；注:

直接结果显示PLC监控仿真为乱码,可在组态王等上用尾数\指数形式显示结果Dn-Dn+1；

◆方法二：

先往Dn中送入一个整数；再往Dn+1中送入一个负数（为小数的位数）；注：

上述二个Dn标号必须连续、且存入整数的Dn标号在前（Dn）、存入负数的Dn标号在后（Dn+1）。

注:

直接结果显示PLC监控仿真为乱码,可在组态王等上用尾数\指数形式显示结果Dn-Dn+1；

实验一将一个整数转变为一个二进制小数，并存入FX2N的Dn中（产生一个浮点数，存入FX2N的Dn中）

1、具体实例：

将一个整数12，转变为二进制小数1.2，存入（D21）D20中；为了在组态王上易监控，再转化为十进制小数存入（D31）D30中；并用D30-D31方式在组态王显示结果。

2、程序1段及分析：

先将常数（整数）12存入D0中；再用FLT指令将D0中的常数（整数）转变为二进制小数形式（12.00）存入D11（D10）中；最后用二进制小数除法指令DEDIV得到1位小数的二进制小数（1.200）存入（D21）D20中；

3、程序1段PLC仿真：

4、程序2段及分析：

为了实现（D21）D20中数值的组态王监控，先用DEBCD指令将其转化为十进制小数、存入（D31）D30中；

5、程序2段PLC仿真：

6、程序3段及分析、PLC仿真：

十进制小数（D31）D30中指数段（D31）值作正负值判别，若是负值则求补码，再显示；若是正值则不需处理，直接显示；（指数段作正负判别是为了：

若可能出现负数，需求补码处理成原码绝对值----十进制小数的指数一般都是负数，如此处-3）；

7、程序4段及分析、PLC仿真：

十进制小数（D31）D30中尾数段（D30）值作正负值判别，若是负值则求补码，再显示；若是正值则不需处理，直接显示；（尾数段作正负判别是为了：

若可能出现负数，需求补码处理成原码绝对值----为负数的十进制小数时才可能出现，此处不是）；

8、组态王监控结果及说明：

在组态王监控中，原数D0=12，将其转化为1.200存入（D31）D30，并用D30-D31方式显示（1199×10-3）：

9、总的PLC程序及解说、仿真结果：

10、几点说明：

◆将一个整数转变为二进制小数形式，用FLT指令；

◆二进制小数形式数在FX2N中：

✧占用二个连续Dn存储，占32位；

✧b0位—b22位（共23位）是尾数位；

✧b23位—b30位（共8位）是指数位；

✧b31位是符号位（1为负数，0为正数）；

✧二进制小数不是按2的补码处理；

◆因上述规则，故二进制小数难以直接监控，直接监控会出现乱码；一般可将其转变为十进制小数，再进行监控；

◆其整数后面（小数点后面）为三位小数形式；

◆例如：

一个整数12转变为二进制小数形式数，形式为12.000；

◆将二进制小数转变为十进制小数形式，用EBCD指令；

◆十进制小数形式在FX2N中：

✧占用二个连续Dn存储，占32位；

✧Dn编号小的是尾数段，Dn编号大的是指数段；

✧Dn的最高位都是符号位；

✧十进制小数是按2的补码处理；

✧例如：

一个二进制小数转变为十进制小数存入D31、D30中，其表示形式为：

，即

；即D30中存的是尾数段1199；D31中存的是指数段-3。

◆因上述规则，故十进制小数可以用于直接监控；

◆将二进制小数转变为十进制小数时，十进制小数的尾数段为4位，故转变可能会出现一定的误差。

实验二将2个二进制小数（或其中一个常数K、H）进行四则运算

1、具体实例：

产生2个二进制小数，（D21）D20=2.4，（D26）D25=1.2，再将这2个二进制小数进行加减乘除等四则运算处理；

2、FX2N程序及解说、仿真

3、程序说明

✧首先用MOV指令将整数24放入D1中、整数12放入D2中；

✧用FLT指令将D1中的整数24转变为二进制小数形式24.00存入D10中、将D2中的整数12转变为二进制小数形式12.00存入D15中；

✧用DEDIV指令将D10中的二进制小数形式数24.00成为具有一位小数的二进制小数2.400、用DEDIV指令将D15中的二进制小数形式数12.00成为具有一位小数的二进制小数1.200；

✧二进制小数2.400与12.00进行加减乘除四则运算：

2.4+1.2=（D31）D30；2.4-1.2=（D36）D35；2.4×1.2=（D41）D40；2.4÷1.2=（D46）D45；

4、几点说明

⏹将FX2N中Dn的多个二进制小数进行四则运算，它们类型需都为浮点形式；

⏹若某个类型不是浮点形式，需用FLT转化，再参与运算；

⏹但常数K、H无需转化，因其在参与运算过程中会自动转化为浮点形式；

⏹二进制小数在进行四则运算过程中，都需应用FX2N的浮点四则运算指令，而不能应用普通四则运算指令；

⏹运算结果若需监控的（LED数码显示器、组态王等），可将其转换为十进制小数再监控。

实验三一个二进制小数，如何在LED数码显示器，或者组态王上显示监控

1、具体实例：

产生一个二进制小数1.2，并分别组态王上监控显示、在LED数码显示器上显示。

2、编程思路解读：

◆首先用FLT指令及DEDIV指令产生1个1位二进制小数1.2；存入（D11）D10中；

◆用DEBCD指令将该二进制小数1.2转化为十进制小数1.2，并存入（D101）D100中；

◆将十进制小数的指数段（高位Dn，即D101）进行正负符号判别：

✧正数则直接显示十进制小数的指数值D101；

✧负数则先求补码，再显示十进制小数的指数值；（显示数值前面加负号，大多如此）；D101=-3；

◆将十进制小数的尾数段（低位Dn，即D100）进行正负符号判别：

✧正数则直接显示十进制小数的尾数值D100=1199；

✧负数则先求补码，再显示十进制小数的尾数值D100；（显示数值前面加负号）；

◆十进制小数的总体表示形式为：

，具体的即：

D100-D101；此实验结果为1199-3；

◆十进制小数用LED数码显示器显示（结合硬件I/O图查看）：

✧先对Dn（十进制小数尾数，经正负判别与求补码处理D100）进行常规处理显示（BCD或SEGD等）；注意数值前面需加负号与否；

✧再对Dn+1（十进制小数指数，经正负判别与求补码处理D101）进行常规处理显示（BCD或SEGD等）；注意数值前面需加负号与否；

◆十进制小数用组态王显示监控：

✧按十进制小数的总体表示形式：

；设置Dn变量（D100）、Dn+1变量（D101）；并在画面按上述形式制作D100-D101；显示结果为1199-3；

3、PLC程序、解说及仿真

4、组态王监控图（略）

5、LED数码显示器显示硬件I/O图

实验四二进制浮点数运算实例

1、具体任务：

要求编制一解方程程序：

；其中X：

X0—X17（K4X0），由四位数字开关输入，范围为0—9999。

2、PLC程序、解说及仿真

3、程序编制思路：

◆程序编程：

✧采用DMOV指令、DFLT指令及DEDIV指令先产生1个二进制小数115.2=（D26）D25；

✧采用DMOV指令、DFLT指令及DEDIV指令先产生1个二进制小数375.23=（D7）D6；

✧采用DMOV指令、DFLT指令及DEDIV指令先产生1个二进制小数187.6=（D16）D15；

✧X0~X17输入数据处理：

先用BIN指令将输入的16位BCD码整数转换为二进制整数；再用FLT指令将此数转换为二进制小数形式存入（D36）D35；

✧用EDMUL指令将（D26）D25与（D36）D35进行二进制小数的乘法，结果存入（D41）D40中；

✧用DEADD指令将（D41）D40与（D7）D6进行二进制小数的加法；结果存入（D46）D45中；

✧用DEDIV指令将（D46）D45与（D16）D15进行二进制小数的除法，得到方程最终结果存入（D51）D50中。

◆方程编程运算过程：

◆方程编程中各变量Dn含义：

✧（D26）D25=115.2；

✧（D36）D35=K4X0（X0~X17）

✧（D7）D6=375.23；

✧（D16）D15=187.6；

✧（D26）D25×（D36）D35=（D41）D40；

✧（D41）D40+（D7）D6=（D46）D45；

✧（D51）D50=（D46）D45÷（D16）D15；即方程最后结果；

实验五任意位浮点数（小数）的输入

一、具体任务及编程解读：

1、设置加1/加5键（INC指令/ADD指令），减1/减5键（DEC指令/SUB指令），复位键，小数点1位键，小数点2位键，数据存入D0中；

2、减1/减5操作时，初始最大值设置为50，最小减至0；（触点比较指令）

3、加1/加5操作时，初始最小值设置为0，最大加至50；（触点比较指令）

4、减1/减5、加1/加5操作中若D0数据需归零，可按复位键（RST指令）；

5、输入一个小数点后一位的小数；（FLT指令、DEDIV指令）D20

6、输入一个小数点后二位的小数；（FLT指令、DEDIV指令）D20

7、为了二进制小数的显示，用DEBCD指令将二进制小数转变为十进制小数；再用BON指令、NEG指令将数据变换为尾数、指数显示形式D30-D31；

二、编程思路

1、先用整数数据输入指令（如加1/加n、减1/减n指令，TKY指令、HKY指令、DSW指令等等）输入整数（即需输入的整数连小数，先不考虑小数点）至Dn；

2、再在外部Xn选择小数位（n位），编程处理存入Dm中，实现了小数的输入。

三、PLC程序及解说、仿真：

附1：

20

一、实验要求

显示一个含有小数点的实数，如12.6、23.8、5.6等。

二、实验实现分析

◆对于共阴LED数码显示器，将整数中最后一位的h（小数点）引脚通过一个限流电阻接+Vcc即可；其他硬件电路都类同；并且无需在软件中作任何处理。

◆对于共阳LED数码显示器，将整数中最后一位的h（小数点）引脚通过一个限流电阻接地即可；其他硬件电路都类同；并且无需在软件中作任何处理。

三、实验电路图

附2：

PLC（FX2N）中输入小数小结、要点：

◆FX2N中可外部输入或内部产生1个二进制小数或十进制小数；

◆PLC外部输入小数方案：

✧外部（Xn）按常规方法输入整数至PLC的Dn中，

✧再在PLC中用FLT指令的将整数转化为二进制小数形式，再用DEDIV指令来确定二进制小数的的位数；

✧还有第二种方法，可见前面论述，略；

✧若需转化为十进制小数，则可用DEBCD指令将二进制小数转化为十进制小数；

✧注：

因二进制小数在PLC内部可直接进行运算，而十进制小数则直接不行，故需要小数往往首选二进制小数；

◆PLC内部产生小数方案：

✧内部先用MOV指令在Dn中存入一个整数，

✧再用FLT指令的将整数转化为二进制小数形式，再用DEDIV指令来确定二进制小数的的位数；

✧还有第二种方法，可见前述，略；

✧若需转化为十进制小数，则可用DEBCD指令将二进制小数转化为十进制小数；

✧注：

因二进制小数在PLC内部可直接进行运算，而十进制小数则直接不行，故需要小数往往首选二进制小数；

◆PLC内部小数的运算：

✧PLC内部二进制小数可直接运算：

如加减乘除比较等等；

✧而十进制小数则不能直接运算，需用DEBIN指令将其转化为二进制小数后进行；

✧数据为K、K常数则可直接参与运算，无需转化；

✧二进制小数运算时，大多为32位，指令前应加D；并且运算结果存储的的存储器为连续编号的2个（Dn+1）Dn；高位在大编号、低位在小编号；程序语句上只需写小编号Dn；

✧遇到在PLC内部需要运算处理的工程小数，先需确定是属于何种性质（二进制小数、十进制小数），再作运算或变换后运算；

✧遇到在PLC内部需要运算的1个工程小数、1个为整数，工程小数得判断是否为二进制小数，否则即为十进制小数，用DEBCD指令转化之、整数则需将整数用FLT指令转化为二进制小数，二者才可进行运算处理。

◆FLT指令提要：

✧FLT指令仅是将二进制整数转化为二进制小数表现形式，

✧使用时需据二进制整数大小（占一个D16位、还是占二个D32位）前面加D还是不加；

✧经FLT指令转化后的二进制小数一般占连续2个Dn；

✧要将经FLT指令转化而来的二进制小数形式的（Dn+1）Dn，得到是几位小数的值，可用DEDIV指令，除10得到1位小数，除100得到2位小数，以此类推；

◆二进制小数的要点：

二进制小数可在FX2N中直接进行四则运算，可直接在PLC软件中仿真显示结果；但在组态王等监控易出现乱码；需用DEBCD指令将其转化为十进制小数后以尾数、指数形式显示监控结果；二进制小数为32位数，占用连续标号的二个Dn，最高位为符号位（1为负数、0为正数），余下的数值位：

次高及下8位为指数段，剩余的为23位为尾数段；组态王上较难显示；

◆十进制小数的要点：

十进制小数不能在FX2N中直接进行四则运算，需用DEBIN指令转化为二进制小数后进行；但十进制小数在PLC仿真软件中仿真显示是乱码，但可以尾数、指数形式在组态王等显示监控结果；十进制小数为32位数，占用连续标号的二个Dn，大编号的Dn+1存放指数段，小编号的Dn存放尾数段，可用Dn-Dn+1显示十进制小数；