无符号数据类型的转换、比较及运算解决方案

最近这段时间，重庆疫情猖獗，单日新增破4K+，除了特殊及重要工作岗位的人员和机构，大部分都处于居家办公状态。当然，现场项目也就没办法进行了，利用这个空档，专门来解决之前没解决完的西门子200Smart PLC没有无符号数据的转换、比较和运算功能的问题。

开发背景

对于自动化工程师，我们在项目实际应用过程中，经常会遇到对工件计件、脉冲计数、运行时间记录等情况，并且希望寄存器拥有更大的数据存储容量，所以这个时候，我们会选择无符号数据类型，但奈何西门子200smart又没有无符号数据类型的转换、比较及运算指令(I_DI、DI_I、除了Byte以外的整数和双整数比较指令、ADD、SUB、MUL、DIV等基础指令均为有符号指令)，这就严重限制了我们对无符号数据类型的处理使用。

开发目的

解决西门子200smart没有无符号数据类型的转换、比较及运算指令的痛点，扩展并增强200smart运用无符号数据类型在实际项目中的数据处理能力。

有符号和无符号数据类型的区别

无符号数据类型主要包括UByte、Uint、UDint，分别对应200smart的Byte(严格来讲，Byte应为Signed Byte，简称SByte或SB，但200Smart中Byte为UByte，此处西门子规定有点混乱)、Word、DWord数据类型；有符号数据类型主要包括SByte、Int、Dint，其中，Signed Byte数据类型在200smart的转换、比较及运算指令中是缺失的。有符号数据和无符号数据的本质是，数据的最高位是主要参与了数据的符号记录还是容量存储，如果是前者，则-128≤SByte≤127，-32768≤Int≤32767，-2147483648≤Dint≤2147483647，对于只需要正数的情况来说，数据存储器的容量就相当于减半；如果是后者，则0≤Byte≤255，0≤Word≤65535，0≤DWord≤4294967295，容量得到正常释放。

解决方案

1. 转换

无符号数据类型的转换相对比较容易。如果是小转大，先清空目标数据，然后直接将源数据传送至目标数据的低字节或字；如果是大转小，则要先判断目标数据是否会溢出，如果会，则直接将目标数据赋最大值，如果不会，将源数据的低字节或字传送至目标数据，这里，我增加了大转小的间接溢出功能（如有溢出，SM1.1会置位）。

有 无符号数据的转换，当然就有无符号和实型数据的相互转换需求。这里我增加了"B_R"、"W_R"、"DW_R"、"ROUND_B"、"ROUND_W"、"ROUND_DW"、"TRUNC_B"、"TRUNC_W"和"TRUNC_DW"，分别是无符号字节转实型、无符号整型转实型、无符号双整型转实型、实型四舍五入小数后转无符号字节、实型四舍五入小数后转无符号整型、实型四舍五入小数后转无符号双整型、实型丢弃小数后转无符号字节、实型丢弃小数后转无符号整型、实型丢弃小数后转无符号双整型。关于整型和实型数据的相互转换，我在这里不详细说明，有兴趣的朋友可以去查阅相关资料。

另外，由于系统没有SByte数据类型，当然就没有相应的转换指令，基于此，我增加了"SB_I"、"SB_DI"和"SB_R",即有符号字节转有符号整型、有符号字节转有符号双整型和有符号字节转实型。

2. 比较

无符号数据类型的比较是利用系统现有有符号比较指令实现的。具体办法是将数分成负数和非负数两部分，那么两个相互比较的数就有四种排列组合，即非负数和非负数比较、非负数和负数比较、负数和负数比较、负数和非负数比较，四种情况比较后即可得到想要的bool结果。其实从应用结果来看，可以归纳成同号比较和异号比较。

另外，我的无符号数据比较指令中没有"=="指令，是因为可以利用系统现有有符号"=="比较指令进行比较，而不影响比较结果。

同样，由于系统没有SByte数据类型，我增加了">SB"、">=SB"、"<SB"、"<=SB"，即有符号字节大于比较指令、有符号字节大于等于比较指令、有符号字节小于比较指令和有符号字节小于等于比较指令。

3. 运算

无符号数据类型的运算解决方案我还在思考中，目前初步想到的是用门电路去做，但这样做带来缺点很明显。有比较好的解决思路的兄弟朋友可以提供参考一下，感谢支持。运算指令后面完善后奉上。

说明：

1. 此程序为无偿奉献，不喜勿喷，程序已做测试和应用，但仍可能存在BUG，使用者风险自担；

2. 程序软件版本为STEP 7-MicroWIN SMART V2.6，请使用不低于此版本的软件打开；

3. 双精度整型LDint和双精度浮点型LReal在实际应用中较少，故本次不涉及。若后期应用的多，可随时增加。

附件：

无符号数据转换、比较及运算指令.rar