S7-200系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)及其格式

S7-200 CPU收集操作指令、現(xiàn)場(chǎng)狀況等信息，把這些信息按照用戶程序指定的規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算、處理，然后輸出控制、顯示等信號(hào)。

所有這些信息在S7-200 PLC中，都表示為不同格式的數(shù)據(jù)，作為數(shù)據(jù)來(lái)處理；按照其自身定義，格式不同的數(shù)據(jù)表示不同含義的信息。

在S7-200中，各種指令對(duì)數(shù)據(jù)格式都有一定要求，指令與數(shù)據(jù)之間的格式要一致才能正常工作。例如，為一個(gè)整數(shù)數(shù)據(jù)使用實(shí)數(shù)（浮點(diǎn)數(shù)）運(yùn)算指令，顯然會(huì)得到不正確的結(jié)果。

數(shù)據(jù)有不同的長(zhǎng)度（以二進(jìn)制表示它們時(shí)，占據(jù)的位數(shù)不同），也就決定了數(shù)值的大小范圍。模擬量信號(hào)在進(jìn)行模/數(shù)（A/D）和數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換時(shí)，一定會(huì)存在誤差；代表模擬量信號(hào)的數(shù)據(jù)，只能以一定的精度表示模擬量信號(hào)。

• 所有的數(shù)據(jù)在PLC中都是以二進(jìn)制形式表示的
• 數(shù)據(jù)都有其特定的長(zhǎng)度和表示方式，稱(chēng)為格式
• 數(shù)據(jù)的格式與用于運(yùn)算、處理它的指令相關(guān)
• 以不同的格式查看一個(gè)數(shù)據(jù)，或是使用不同格式的指令處理它，會(huì)得到不同的效果

表1. S7-200支持的數(shù)據(jù)格式

二進(jìn)制、十六進(jìn)制和十進(jìn)制

二進(jìn)制和二進(jìn)制數(shù)： 所有通過(guò)S7-200 PLC處理的數(shù)據(jù)（數(shù)值、字符等等）都以二進(jìn)制形式表示。在S7-200中，特別指出一個(gè)數(shù)據(jù)是二進(jìn)制數(shù)并沒(méi)有什么意義。

十六進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)：在二進(jìn)制數(shù)中，每4個(gè)二進(jìn)制位可以分為一組；這組二進(jìn)制數(shù)值的不同變化可以表示16個(gè)狀態(tài)，正好是16進(jìn)制數(shù)每一位數(shù)字的變化范圍。因此，可以用十六進(jìn)制數(shù)值方便地表示二進(jìn)制數(shù)。

例如，二進(jìn)制數(shù)1000_1111b分為兩組來(lái)看，分別是1000b和1111b，正好可以表示16進(jìn)制數(shù)字8h和Fh（0000b對(duì)應(yīng)于0h，...，1111b對(duì)應(yīng)于Fh）；那么這個(gè)二進(jìn)制數(shù)就可以表示為8Fh。

十進(jìn)制和十進(jìn)制數(shù)：十進(jìn)制是S7-200的數(shù)學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)，在S7-200中，一般都使用十進(jìn)制的體系，除了時(shí)間（12/24或60進(jìn)制）等特殊數(shù)據(jù)外。

 二進(jìn)制數(shù)用于在PLC中表示十進(jìn)制數(shù)值、或者其他（如字符等）數(shù)據(jù)，而16進(jìn)制用來(lái)比較簡(jiǎn)單地描述二進(jìn)制數(shù)。

 在S7-200中，二進(jìn)制立即數(shù)表示為2#xxxx_xxxx（1字節(jié)長(zhǎng)度），16進(jìn)制立即數(shù)表示為16#xx（1字節(jié)長(zhǎng)度）。

 

二進(jìn)制位邏輯（bit）

PLC中以二進(jìn)制“位”的數(shù)據(jù)形式來(lái)表示邏輯“1”、“0”（或者“開(kāi)”、“關(guān)”）。位是最基本的數(shù)據(jù)單位。

在數(shù)據(jù)字節(jié)（Byte）中，二進(jìn)制邏輯只用一個(gè)位（bit）來(lái)表示。每個(gè)字節(jié)由8個(gè)位組成。

• 在S7-200中，某些類(lèi)型的數(shù)據(jù)兼有成組的字節(jié)（字）訪問(wèn)形式，也有位的訪問(wèn)形式，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等
• 在編程軟件Micro/WIN中，對(duì)位數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算操作的指令都在指令樹(shù)的Bit Logic（位邏輯）分支中

 “位”的邏輯值為“1”或者“0”，但是在實(shí)際應(yīng)用中，某種狀態(tài)的“有效值”可以是“1”，也可以是“0”。“有效”就是我們認(rèn)為某個(gè)狀態(tài)已經(jīng)“激活”

整數(shù)、無(wú)符號(hào)整數(shù)和有符號(hào)整數(shù)

字節(jié)、字、雙字都可以用來(lái)表示十進(jìn)制整數(shù)，顯然它們的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不同，能夠表示的數(shù)的大小范圍也不同。

無(wú)符號(hào)整數(shù)只有0和正整數(shù)；有符號(hào)整數(shù)可以有正數(shù)和負(fù)數(shù)。

有符號(hào)整數(shù)采用二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式來(lái)表示負(fù)數(shù)。

• 在S7-200中，字節(jié)、字、雙字都可以按照無(wú)符號(hào)、有符號(hào)整數(shù)來(lái)查看
• Micro/WIN中，整數(shù)運(yùn)算指令在指令樹(shù)的Integer Math分支中
• 只有字節(jié)運(yùn)算指令（帶B符號(hào)的指令，如INC_B等）是無(wú)符號(hào)整數(shù)運(yùn)算指令
• 凡帶有I，或W，DW等（除字節(jié)B指令外）的數(shù)學(xué)運(yùn)算指令，都是有符號(hào)整數(shù)運(yùn)算指令
• 定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的值都是有符號(hào)整數(shù)
• HSC（高速計(jì)數(shù)器）的計(jì)數(shù)當(dāng)前值（HCx）和設(shè)定值都是32位的有符號(hào)整數(shù)
• 在編程軟件Micro/WIN中輸入立即數(shù)據(jù)時(shí)，如果不輸入小數(shù)點(diǎn)，則認(rèn)作整數(shù)

在不需要高精度運(yùn)算的條件下，使用整數(shù)可以簡(jiǎn)化編程，節(jié)省處理時(shí)間。

實(shí)數(shù)（浮點(diǎn)數(shù)）

在S7-200中，實(shí)數(shù)（浮點(diǎn)數(shù)）是符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)的32位實(shí)數(shù)，即單精度實(shí)數(shù)。實(shí)數(shù)格式按照一定的運(yùn)算規(guī)律把32個(gè)二進(jìn)制位分組，表示極小或極大的數(shù)。

• S7-200的實(shí)數(shù)運(yùn)算指令都在指令樹(shù)的Floating-Point Math（實(shí)數(shù)運(yùn)算） 分支中
• 實(shí)數(shù)當(dāng)作整數(shù)運(yùn)算的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致數(shù)值的錯(cuò)誤；而整數(shù)當(dāng)作實(shí)數(shù)應(yīng)用可能會(huì)使數(shù)據(jù)非法（不符合標(biāo)準(zhǔn)）
• 在編程軟件Micro/WIN中輸入帶小數(shù)點(diǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，則認(rèn)為實(shí)數(shù)（實(shí)數(shù)形式的整數(shù)值必須輸入小數(shù)點(diǎn)和一位為零的小數(shù)位，如10.0）

ASCII字符和String（字符串）

在S7-200中，ASCII字符是由表示字母、數(shù)字和一些特殊符號(hào)的ASCII編碼組成的二進(jìn)制數(shù)據(jù)字節(jié)，一個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)一個(gè)字符。

 ASCII（美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼）是一種字符編碼格式，在一個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度中不同的二進(jìn)制數(shù)值代表不同的字符。如字母A為41h（十六進(jìn)制數(shù)值），以十進(jìn)制看就是65；而數(shù)字5的ASCII值為35h，十進(jìn)制值為53。

S7-200中新引入了String（字符串）數(shù)據(jù)格式，其結(jié)構(gòu)是在ASCII字符字節(jié)串前面有一個(gè)串長(zhǎng)度。字符串最長(zhǎng)可以有255個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)。

字符串中也能包括漢字編碼，每個(gè)漢字占用兩個(gè)字節(jié)。

 這是S7-200內(nèi)部對(duì)ASCII字符串的格式定義，所有與字符串有關(guān)的指令都遵照這個(gè)格式。

• 在編程軟件中，用單字節(jié)（英文）的單引號(hào)（'）將作為字符的內(nèi)容括起來(lái)可以在數(shù)據(jù)塊和狀態(tài)圖中輸入ASCII數(shù)據(jù)字節(jié)
• 在單字節(jié)的雙引號(hào)（"）中間輸入文本內(nèi)容可以輸入字符串
• 按上述方法輸入的字符串會(huì)自動(dòng)按字符串格式排列（在起始地址中放入字符個(gè)數(shù)）
• 使用程序，或人為組合成的ASCII字符串，使用ASCII字符串指令時(shí)，必須注意是否符合格式

例如：

圖1. 在數(shù)據(jù)塊中輸入ASCII數(shù)據(jù)和字符串

下載項(xiàng)目到S7-200 CPU，使用狀態(tài)圖在線監(jiān)控可以看到：

圖2. 狀態(tài)圖

注意ASCII字節(jié)和字符串的區(qū)別。D6D0h是漢字“中”的編碼。

 STEP 7-Micro/WIN V4.0以上版本完全支持字符串?dāng)?shù)據(jù)格式。

BCD

BCD意為“二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)”。BCD是一種編碼方式，是以二進(jìn)制數(shù)對(duì)十進(jìn)制數(shù)字的編碼，并因?yàn)?6進(jìn)制的優(yōu)勢(shì)，改用十六進(jìn)制數(shù)字表示。

十進(jìn)制只有十個(gè)數(shù)字，所以以16進(jìn)制表示的BCD碼不會(huì)出現(xiàn)16進(jìn)制數(shù)字Ah - Fh。

十進(jìn)制數(shù)39用BCD碼表示就是39h，或16#39。BCD碼數(shù)值必須用16進(jìn)制查看才能得到正確結(jié)果。

BCD編碼往往在使用BCD編碼開(kāi)關(guān)輸入數(shù)據(jù)時(shí)用到；S7-200中讀出的時(shí)鐘日期數(shù)據(jù)也是以BCD編碼表示。

 《S7-200系統(tǒng)手冊(cè)》關(guān)于PLC概念的一章非常有用，建議初學(xué)者必讀。