回忆N年前玩电时代的美好时光----软件篇【独创+连载】

只看该作者 · 2015-12-20 19:59

本帖最后由 laoxu 于 2015-12-20 20:04 编辑

回忆往事，玩过的设计不计其数，分布在机电化光各领域。唯独这个软件编的最辛苦。

那时，客户指定产品要配三菱PLC, 让玩单片机的我没了方向，那时一个FX1S要2千多，运算精度要求又高，最好用浮点运算，而支持浮点数的三菱FX2N, 必须要外扩好几个高速模块才能达到要求，一算下来要近万元，成本实在太高了，吃不消，最后选择了FX1N, 3千多，凑合用用吧。

FX1N浮点数不支持，咱就用32位长整数吧，加减乘除里面就算32位/32位除法精度最低，故扩展编制了64位/32位整数除法, 程序编好试运行中，偶而会出错，经分析，数据的动态范围太大，计算溢出所造成的。

因此，恨下心来要搞浮点运算，玩过PLC的都知道，那个梯型图啊，比汇编都难弄，要扩展浮点运算，就要先搞些最基本的指令组合，比如，扩展的加减法，玩过单片机的都知道, 两个补码相加，溢出时尾数还留在ACC中,并且是正确的。
而三菱PLC, 两数相加减，一但上溢出或下借位，其结果不知为啥数，研究了半天也搞不懂，只能放弃。更要命的，FX1N不支持常用的移位指令，让我想了足足一个多月，白天想晚上睡觉也在思考，总算找到变通之法。

从此，N年过去了，全世界都没有过类似的设计，支持FX1N（FX1S）的专用浮点运算库，在上一世纪诞生了！

只看该作者 · 2015-12-20 20:00

本帖最后由 laoxu 于 2015-12-21 08:37 编辑

由于年代久远，现找出来重新编译了一下，加了点文字说明。

使用方法：

先在全局软元件中，定义几个DW型数据寄存器，DW_A, DW_B, DW_C

程序规定：
DW_A, DW_B 为输入, DW_C 为计算值输出

由此可得：

DW_C = FWADD(DW_A, DW_B);    // 浮点数 DW_A + DW_B
DW_C = FWSUB(DW_A, DW_B);    // 浮点数 DW_A - DW_B
DW_C = FWMUL(DW_A, DW_B);    // 浮点数 DW_A * DW_B
DW_C = FWDIV(DW_A, DW_B);    // 浮点数 DW_A / DW_B
DW_C = FWABS(DW_A);          // 浮点数 DW_A 求绝对值
DW_C = FWNEG(DW_A);          // 浮点数 DW_A 求补码

只看该作者 · 2015-12-20 20:00

本帖最后由 laoxu 于 2015-12-21 08:41 编辑

程序实例：

浮点数加法 D100 + D102 , 结果送 D104

浮点数减法 D100 - D102 , 结果送 D104

浮点数乘法 D100 * D102 , 结果送 D104

只看该作者 · 2015-12-20 20:00

本帖最后由 laoxu 于 2015-12-21 08:45 编辑

浮点数除法 D100 / D102 , 结果送 D104

浮点数求补码， D100 求补后 , 结果送 D104

浮点数求绝对值，求得 D100 的绝对值, 送 D104

只看该作者 · 2015-12-20 20:00

本帖最后由 laoxu 于 2015-12-21 12:57 编辑

三菱公司新版的 GX Works2 ，支持 FB库，将上述子程序打个包，包装一下，组成 FB库，调用更方便。

程序实例：

浮点数加法 D100 + D102 , 结果送 D104

浮点数减法 D100 - D102 , 结果送 D104

浮点数乘法 D100 * D102 , 结果送 D104

只看该作者 · 2015-12-20 20:00

本帖最后由 laoxu 于 2015-12-21 12:58 编辑

浮点数除法 D100 / D102 , 结果送 D104

浮点数求绝对值，求得 D100 的绝对值, 送 D104

浮点数求补码， D100 求补后 , 结果送 D104

只看该作者 · 2015-12-20 20:00

本帖最后由 laoxu 于 2015-12-21 13:09 编辑

浮点数PID运算，经验公式 uk = Kp * (2.45 * ek - 3.5 * ek-1 + 1.25 * ek-2),
其中：Kp = D90  ;
   ek = D100 ;
   ek-1 = D102 ;
   ek-2 = D104 ;
结算结果：
   uk 存放在 D110 中。

64位长整数，除 32位整数, 商为 32位整数。

其中 D100 为被除数低 32位值, D102 为被除数高 32位值, D102 为 32位除数, 计算结果（商）存放在 D110中。

只看该作者 · 2015-12-20 20:00

本帖最后由 laoxu 于 2015-12-22 04:37 编辑

浮点运算子程序设计要点：

由于FN1N支持的指令有限，在浮点运算中，使用软元件辅助继电器 M0-M31, M32-M63,模拟单片机的 32位累加器，进行加减及移位运算。

为提高运算精度，实际操作时，将数据扩大一倍，计算结果再缩小一倍，并对最末尾进行四舍五入处理。

在 64位/32位整数除法运算中，使用软元件辅助继电器 M0-M63,模拟单片机的 64位累加器，进行加减及移位运算。

只看该作者 · 2015-12-20 20:00

本帖最后由 laoxu 于 2015-12-22 04:38 编辑

有了模拟累加器，编程就简单了。

1. 浮点数加减运算，先取出符号、指数，对尾数进行对阶操作，再尾数相加减，最后结果规格化回送。

2. 浮点数乘法运算，先取出符号、指数，指数相加，再尾数相乘，由于FN1N支持32位整数乘法，故计算还算简单，最后结果规格化回送。

3. 浮点数除法运算，先取出符号、指数，指数相减，再尾数相除，由于精度要求，这个尾数相除比较麻烦，只能通过32位整数除法，先除取商，再用余数扩展后再除取商，一直循环到商为0, 最后将商按比例缩小后相加，得到运算结果，最后是规格化回送。

4. 64位/32位整数除法运算，先取出符号、将数据转换成正数，由于精度要求，只能通过32位整数除法，先除取商，再用余数扩展后再除取商，一直循环到商为0, 最后将商按比例缩小后相加，得到运算结果，最后是放回符号回送。

只看该作者 · 2015-12-20 20:00

本帖最后由 laoxu 于 2015-12-23 08:35 编辑

关于浮点数赋值：

由于FX1N不支持浮点数，因此需人工计算，将浮点数转换成十六进制数，以 DMOV 指令格式，对软元件赋值。

一种比较简单的方法是，先将 PLC类型改为支持浮点数赋值的型号，比如 FX3U , 用 DEMOV 指令格式，对软元件进行浮点数赋值。

再打开模拟调试，以十六进制方式显示赋值，记下，最后用 DMOV 指令格式，重新用此十六进制数，对软元件赋值即可。

下图中，两条指令等价。

上一条是指令格式, 是 FX3U 用 DEMOV 指令，将浮点数 E1.23456 赋值给软元件 d100-D101。

下一条是指令格式, 是 FX1N 用 DMOV 指令，将浮点数 H3F9E0610(即浮点数 E1.23456) 赋值给软元件 d100-D101。

FX1N浮点子程序库下载, GX Works2 工程格式

FX1N浮点子程序库.rar (188.89 KB)

======================= 全文连载完 =======================

3万 · 2015-12-20 20:42

坐等楼主讲解

2万 · 2015-12-20 21:25

占个位卖瓜子

只看该作者 · 2015-12-21 09:38

坐等楼主更新啦~！

只看该作者 · 2015-12-21 10:12

占个坑

只看该作者 · 2015-12-21 11:37

坐等~~~

只看该作者 · 2015-12-21 13:11

已更新！

只看该作者 · 2015-12-21 14:40

最关键的浮点运算子程序是怎么实现的没写出来

只看该作者 · 2015-12-21 15:08

电子老鹰发表于 2015-12-21 14:40
最关键的浮点运算子程序是怎么实现的没写出来

不用急。。。。。。

会全部贡献出来的，包括源程序，思路，等等。。。。。。

只看该作者 · 2015-12-22 04:37

本帖最后由 laoxu 于 2015-12-22 07:20 编辑

浮点运算子程序设计要点：

由于FN1N支持的指令有限，在浮点运算中，使用软元件辅助继电器 M0-M31, M32-M63,模拟单片机的 32位累加器，进行加减及移位运算。

为提高运算精度，实际操作时，将数据扩大一倍，计算结果再缩小一倍，并对最末尾进行四舍五入处理。

在 64位/32位整数除法运算中，使用软元件辅助继电器 M0-M63,模拟单片机的 64位累加器，进行加减及移位运算。

只看该作者 · 2015-12-22 04:38

本帖最后由 laoxu 于 2015-12-22 07:20 编辑

有了模拟累加器，编程就简单了。

1. 浮点数加减运算，先取出符号、指数，对尾数进行对阶操作，再尾数相加减，最后结果规格化回送。

2. 浮点数乘法运算，先取出符号、指数，指数相加，再尾数相乘，由于FN1N支持32位整数乘法，故计算还算简单，最后结果规格化回送。

3. 浮点数除法运算，先取出符号、指数，指数相减，再尾数相除，由于精度要求，这个尾数相除比较麻烦，只能通过32位整数除法，先除取商，再用余数扩展后再除取商，一直循环到商为0, 最后将商按比例缩小后相加，得到运算结果，最后是规格化回送。

4. 64位/32位整数除法运算，先取出符号、将数据转换成正数，由于精度要求，只能通过32位整数除法，先除取商，再用余数扩展后再除取商，一直循环到商为0, 最后将商按比例缩小后相加，得到运算结果，最后是放回符号回送。

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