S7-200系統中的數據及其格式

S7-200 CPU收集操作指令、現場(chǎng)狀況等信息，把這些信息按照用戶(hù)程序指定的規律進(jìn)行運算、處理，然后輸出控制、顯示等信號。

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

在S7-200中，各種指令對數據格式都有一定要求，指令與數據之間的格式要一致才能正常工作。例如，為一個(gè)整數數據使用實(shí)數（浮點(diǎn)數）運算指令，顯然會(huì )得到不正確的結果。

數據有不同的長(cháng)度（以二進(jìn)制表示它們時(shí)，占據的位數不同），也就決定了數值的大小范圍。模擬量信號在進(jìn)行模/數（A/D）和數/模（D/A）轉換時(shí)，一定會(huì )存在誤差；代表模擬量信號的數據，只能以一定的精度表示模擬量信號。

• 所有的數據在PLC中都是以二進(jìn)制形式表示的
• 數據都有其特定的長(cháng)度和表示方式，稱(chēng)為格式
• 數據的格式與用于運算、處理它的指令相關(guān)
• 以不同的格式查看一個(gè)數據，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支持的數據格式

二進(jìn)制、十六進(jìn)制和十進(jìn)制

二進(jìn)制和二進(jìn)制數： 所有通過(guò)S7-200 PLC處理的數據（數值、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)數據是二進(jìn)制數并沒(méi)有什么意義。

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

例如，二進(jìn)制數1000_1111b分為兩組來(lái)看，分別是1000b和1111b，正好可以表示16進(jìn)制數字8h和Fh（0000b對應于0h，...，1111b對應于Fh）；那么這個(gè)二進(jìn)制數就可以表示為8Fh。

十進(jìn)制和十進(jìn)制數：十進(jìn)制是S7-200的數學(xué)計算的基礎，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）等特殊數據外。

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

 在S7-200中，二進(jìn)制立即數表示為2#xxxx_xxxx（1字節長(cháng)度），16進(jìn)制立即數表示為16#xx（1字節長(cháng)度）。

 

二進(jìn)制位邏輯（bit）

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

在數據字節（Byte）中，二進(jìn)制邏輯只用一個(gè)位（bit）來(lái)表示。每個(gè)字節由8個(gè)位組成。

• 在S7-200中，某些類(lèi)型的數據兼有成組的字節（字）訪(fǎng)問(wèn)形式，也有位的訪(fǎng)問(wèn)形式，如定時(shí)器、計數器等
• 在編程軟件Micro/WIN中，對位數據進(jìn)行運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)際應用中，某種狀態(tài)的“有效值”可以是“1”，也可以是“0”?！坝行А本褪俏覀冋J為某個(gè)狀態(tài)已經(jīng)“激活”

整數、無(wú)符號整數和有符號整數

字節、字、雙字都可以用來(lái)表示十進(jìn)制整數，顯然它們的數據長(cháng)度不同，能夠表示的數的大小范圍也不同。

無(wú)符號整數只有0和正整數；有符號整數可以有正數和負數。

有符號整數采用二進(jìn)制補碼的形式來(lái)表示負數。

• 在S7-200中，字節、字、雙字都可以按照無(wú)符號、有符號整數來(lái)查看
• Micro/WIN中，整數運算指令在指令樹(shù)的Integer Math分支中
• 只有字節運算指令（帶B符號的指令，如INC_B等）是無(wú)符號整數運算指令
• 凡帶有I，或W，DW等（除字節B指令外）的數學(xué)運算指令，都是有符號整數運算指令
• 定時(shí)器、計數器的值都是有符號整數
• HSC（高速計數器）的計數當前值（HCx）和設定值都是32位的有符號整數
• 在編程軟件Micro/WIN中輸入立即數據時(shí)，如果不輸入小數點(diǎn)，則認作整數

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

實(shí)數（浮點(diǎn)數）

在S7-200中，實(shí)數（浮點(diǎn)數）是符合IEEE標準的32位實(shí)數，即單精度實(shí)數。實(shí)數格式按照一定的運算規律把32個(gè)二進(jìn)制位分組，表示極小或極大的數。

• S7-200的實(shí)數運算指令都在指令樹(shù)的Floating-Point Math（實(shí)數運算） 分支中
• 實(shí)數當作整數運算的時(shí)候會(huì )導致數值的錯誤；而整數當作實(shí)數應用可能會(huì )使數據非法（不符合標準）
• 在編程軟件Micro/WIN中輸入帶小數點(diǎn)數據的數據，則認為實(shí)數（實(shí)數形式的整數值必須輸入小數點(diǎn)和一位為零的小數位，如10.0）

ASCII字符和String（字符串）

在S7-200中，ASCII字符是由表示字母、數字和一些特殊符號的ASCII編碼組成的二進(jìn)制數據字節，一個(gè)字節存儲一個(gè)字符。

 ASCII（美國信息交換標準碼）是一種字符編碼格式，在一個(gè)字節長(cháng)度中不同的二進(jìn)制數值代表不同的字符。如字母A為41h（十六進(jìn)制數值），以十進(jìn)制看就是65；而數字5的ASCII值為35h，十進(jìn)制值為53。

S7-200中新引入了String（字符串）數據格式，其結構是在A(yíng)SCII字符字節串前面有一個(gè)串長(cháng)度。字符串最長(cháng)可以有255個(gè)數據字節。

字符串中也能包括漢字編碼，每個(gè)漢字占用兩個(gè)字節。

 這是S7-200內部對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（英文）的單引號（'）將作為字符的內容括起來(lái)可以在數據塊和狀態(tài)圖中輸入ASCII數據字節
• 在單字節的雙引號（"）中間輸入文本內容可以輸入字符串
• 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）
• 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. 在數據塊中輸入ASCII數據和字符串

下載項目到S7-200 CPU，使用狀態(tài)圖在線(xiàn)監控可以看到：

圖2. 狀態(tài)圖

注意ASCII字節和字符串的區別。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數據格式。

BCD

BCD意為“二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數”。BCD是一種編碼方式，是以二進(jìn)制數對十進(jìn)制數字的編碼，并因為16進(jìn)制的優(yōu)勢，改用十六進(jìn)制數字表示。

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

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

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

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