SCL变换函数与数学运算中的缩放功能详解

最编程 2024-07-31 19:27:25

...

一、数据类型转换

Portal的转换函数位于Portal的“基本指令/转换操作”目录下。由于SCL为强类型转换，不同类型的变量无法直接进行运算（个人觉得下几代软件会更改转换的相应操作），所以在实行不同类型的数据运算时，需要进行数据类型转换，将数据类型转换为一致之后，再进行数据运算。

SCL中大部分类型转换都是隐式转换，对于无法进行隐式转换的类型，软件在编译过程中会提示。在强制转换中，转换统一格式如下：

原数据类型_To_目标数据类型

也可以使用“CONVERT：转换值”对话框进行数据类型的转换，直接双击CONVERT

基本函数

函数名	功能	例子
ROUND	“取整”指令用于将输入 IN 的值取整为最接近的整数。该指令将输入 IN 的值解释为浮点数，并将其转换为一个整数或浮点数。如果输入值恰好是在一个偶数和一个奇数之间，则选择偶数。	"Tag_Result" := ROUND("Tag_Value");
CEIL	使用“浮点数向上取整”指令将值取整为最近接的整数。该指令将输入值解释为浮点数，并将其转换为紧邻的较大整数。函数值可以大于或等于输入值。	"Tag_Result1" := CEIL("Tag_Value"); "Tag_Result2" := CEIL_REAL("Tag_Value");
FLOOR	使用“浮点数向下取整”指令将一个浮点数的值取整为紧邻的较小整数。该指令将输入值解释为浮点数，并将其转换为紧邻的较小整数。函数值可等于或小于输入值。	"Tag_Result1" := FLOOR("Tag_Value"); "Tag_Result2" := FLOOR_REAL("Tag_Value");
TRUNC	截尾取整”指令用于直接从输入值中截取整数。该指令仅选择输入值的整数部分，并将这一部分（不含小数位）作为函数值返回。	"Tag_Result1" := TRUNC("Tag_Value1"); "Tag_Result2" := TRUNC("Tag_Value2"+"Tag_Value3"); "Tag_Result3" := TRUNC_SINT("Tag_Value4");

基本缩放与传统缩放

缩放函数：SCALE_X与SCALE

标准化：NORM_X

取消缩放：UNSCALE

注：SCALE与UNSCALE只支持1500

SCALE_X：缩放

数模转换中常用到缩放，缩放函数实际上就是一个线性映射的过程

官方的解释如下：

使用“缩放”指令将浮点数映射到指定的取值范围来进行缩放。可使用 MIN 和 MAX 参数指定取值范围。缩放的结果为整数。

具体计算公式如下：OUT = [VALUE ∗ (MAX – MIN)] + MIN

这个过程实际上非常简单，拿个最简单的例子，生产一把1M的尺子，标刻度的过程就是先取1米的长度，然后10等分，得到dm，然后每段10等分得到cm，再10等分就有mm。

对于线性变换的量来说就是一个等分加映射的过程。

如果需要在SCALE_X中更改结果的数据类型，在其后加“_数据类型”即可。

具体示例如下：

"Tag_Result1" := SCALE_X(MIN := "Tag_Value1",

VALUE := "Tag_Real",

MAX := "Tag_Value2");

"Tag_Result2" := SCALE_X_REAL(MIN := "Tag_Value1",

VALUE := "Tag_Real",

MAX := "Tag_Value2");

其结果如下：

变量	计算结果
Tag_Real	0.5
Tag_Value1	10
Tag_Value2	30
Tag_Result1	20
Tag_Result2	20.0

NORM_X

标准化过程

可以使用“标准化”指令，通过将输入 VALUE 中变量的值映射到线性标尺对其进行标准化。可以使用参数 MIN 和 MAX 定义（应用于该标尺的）值范围的限值。输出 OUT 中的结果经过计算并存储为浮点数，这取决于要标准化的值在该值范围中的位置。如果要标准化的值等于输入 MIN 中的值，则该指令将返回结果“0.0”。如果要标准化的值等于输入 MAX 中的值，则该指令将返回结果“1.0”。

由缩放函数，相对应就会有标准化函数，缩放相当于量的初转换，要想得到能够使用的量，一般要使用标准换转换

“标准化”指令通过以下公式进行计算：

OUT = (VALUE – MIN) / (MAX – MIN)

示例如下：

"Tag_Result1" := NORM_X(MIN := "Tag_Value1",

VALUE := "Tag_InputValue",

MAX := "Tag_Value2");

"Tag_Result2" := NORM_X_LREAL(MIN := "Tag_Value1",

VALUE := "Tag_InputValue",

MAX := "Tag_Value2");

运算结果如下：

变量	结果
Tag_InputValue	20
Tag_Value1	10
Tag_Value2	30
Tag_Result1	0.5
Tag_Result2	0.5

SCALE：缩放

数模转换在后期的文章会单出一篇，所以在此只列出SCALE函数

可以使用“缩放”指令将参数 IN 上的整数转换为浮点数，该浮点数在介于上下限值之间的物理单位内进行缩放。通过参数 LO_LIM 和 HI_LIM 来指定缩放输入值取值范围的下限和上限。指令的结果在参数 OUT 中输出。

“缩放”指令将按以下公式进行计算：

OUT = [((FLOAT (IN) – K1)/(K2–K1)) ∗ (HI_LIM–LO_LIM)] + LO_LIM

常数“K1”和“K2”的值取决于参数 BIPOLAR 的信号状态。参数 BIPOLAR 可能的信号状态为：

信号状态“1”：假设参数 IN 的值为双极性且取值范围是 -27648 到 27648。此时，常数“K1”的值为 -27648.0，而常数“K2”的值为 +27648.0。
信号状态“0”：假设参数 IN 的值为单极性且取值范围是 0 到 27648。此时，常数“K1”的值为 0.0，而常数“K2”的值为 +27648.0。

如果参数 IN 的值大于常数“K2”的值，则将指令的结果设置为上限值 (HI_LIM) 并输出一个错误。

如果参数 IN 的值小于常数“K1”的值，则将指令的结果设置为下限值 (LO_LIM) 并输出一个错误。

如果指定的下限值大于上限值 (LO_LIM > HI_LIM)，则结果将对输入值进行反向缩放。

二、数学函数

函数名	功能	示例
ABS	使用“计算绝对值”指令可计算输入值的绝对值，并将结果保存到指定的操作数中。	"Tag_Result1" := ABS("Tag_Value"); "Tag_Result2" := ABS("Tag_Value1"*"Tag_Value2");
MIN	使用“获取最小值”指令比较可用输入的值，并将最小的值作为结果返回。在该指令处，最少需要指定 2 个输入，最多可以指定 32 个输入。如果满足以下任何条件，则结果值无效：在执行该指令的过程中，后台转换数据类型失败。浮点数的值无效。	"Tag_Result" := MIN(IN1 := "Tag_Value1", IN2 := "Tag_Value2", IN3 := "Tag_Value3");
MAX	使用“获取最大值”指令，比较输入值，并将最大的值作为结果返回。在该指令处，最少需要指定 2 个输入，最多可以指定 32 个输入。如果满足以下任何条件，则结果值无效：在执行该指令的过程中，后台转换数据类型失败。浮点数的值无效。	"Tag_Result" := MAX(IN1 := "Tag_Value1", IN2 := "Tag_Value2", IN3 := "Tag_Value3");
LIMIT	可使用“设置限值”指令，将参数 IN 的值限制在参数 MN 和 MX 值之间。参数 MN 的值不能大于参数 MX 的值。如果参数 IN 的值满足条件 MN <= IN <= MX，则作为该指令的结果返回。如果不满足该条件，而且输入值 (IN) 小于下限 MN，则将参数 MN 的值作为结果返回。如果超出了上限 MX，则将参数 MX 的值作为结果返回。如果输入 MN 的值大于输入 MX 的值，则结果为 IN 参数中的指定值且使能输出 ENO 为“0”。只有当所有参数的操作数均为同一种数据类型时，才能执行该指令。	"Tag_Result" := LIMIT(MN := "Tag_Minimum", IN := "Tag_Value", MX := "Tag_Maximum");
SQR	使用“计算平方”指令，可以计算输入值的平方值，并将结果保存到指定的操作数中。	"Tag_Result1" := SQR("Tag_Value"); "Tag_Result2" := SQR((SQR("Tag_Value1"))*"Tag_Value2");
SQRT	使用“计算平方根”指令，可以计算输入值的平方根，并将结果保存到指定的操作数中。如果输入值大于零，则该指令的结果为正数。如果输入值小于零，则该指令返回一个无效浮点数。如果输入值为“0”，则结果也是“0”。	"Tag_Result1" := SQRT("Tag_Value"); "Tag_Result2" := SQRT((SQR("Tag_Value1"))+"Tag_Value2");
LN	使用“计算自然对数”指令，可以计算输入值的以 e (e=2.718282) 为底的自然对数。如果输入值大于零，则该指令的结果为正数。如果输入值小于零，则该指令返回一个无效浮点数。	"Tag_Result1" := LN("Tag_Value"); "Tag_Result2" := LN("Tag_Value1"+"Tag_Value2");
EXP	使用“计算指数值”指令，可通过底数 (e = 2.718282) 及输入值来计算指数，并将结果保存在指定的操作数中。	"Tag_Result1" := EXP("Tag_Value"); "Tag_Result2" := EXP("Tag_Value1"/"Tag_Value2");
SIN	使用“计算正弦值”指令，可以计算输入值的正弦值。输入值的单位必须为弧度。	"Tag_Result" := SIN("Tag_Value");
COS	使用“计算余弦值”指令，可以计算输入值的余弦值。输入值的单位必须为弧度。	"Tag_Result" := COS("Tag_Value");
TAN	使用“计算正切值”指令，可以计算输入值的正弦值。输入值的单位必须为弧度。	"Tag_Result" := TAN("Tag_Value");
ASIN	使用“计算反正弦值”指令，可以计算正弦值所对应的角度值。输入值只能是 -1 到 +1 范围内的有效浮点数。计算出的角度值以弧度为单位，范围在 -π/2 到 +π/2 之间。	"Tag_Result" := ASIN("Tag_Value");
ACOS	使用“计算反余弦值”指令，可以计算余弦值所对应的角度值。输入值只能是 -1 到 +1 范围内的有效浮点数。计算出的角度值以弧度为单位，范围在 0 到 +π 之间。	"Tag_Result" := ACOS("Tag_Value");
ATAN	使用“计算反正切值”指令，可以计算正切值所对应的角度值。输入值只能是有效的浮点数（或 -NaN/+NaN）。计算出的角度值以弧度为单位，范围在 -π/2 到 +π/2 之间。	"Tag_Result" := ATAN("Tag_Value");
FRAC	“返回小数”指令的结果将返回数值的小数位。例如，输入值 123.4567 时，将返回值 0.4567。	"Tag_Result1" := FRAC("Tag_Value"); "Tag_Result2" := FRAC_LREAL("Tag_Value");

1200与1500的浮点计算能力不错，完全可以使用以上所有函数进行控制函数或者控制算法的编辑，具体例程会在后面的文章展现。

上一篇： 2的指数表格 (包含十六进制显示)

下一篇： List Transfer System: Evolving into a More Advanced Version