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)場狀況等信息，把這些信息按照用戶程序指定的規(guī)律進行運算、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(shù)據(jù)，作為數(shù)據(jù)來處理；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，為一個整數(shù)數(shù)據(jù)使用實數(shù)（浮點數(shù)）運算指令，顯然會得到不正確的結(jié)果。

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

• 所有的數(shù)據(jù)在PLC中都是以二進制形式表示的
• 數(shù)據(jù)都有其特定的長度和表示方式，稱為格式
• 數(shù)據(jù)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數(shù)據(jù)，或是使用不同格式的指令處理它，會得到不同的效果

表1. S7-200支持的數(shù)據(jù)格式

二進制、十六進制和十進制

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

十六進制和十六進制數(shù)：在二進制數(shù)中，每4個二進制位可以分為一組；這組二進制數(shù)值的不同變化可以表示16個狀態(tài)，正好是16進制數(shù)每一位數(shù)字的變化范圍。因此，可以用十六進制數(shù)值方便地表示二進制數(shù)。

例如，二進制數(shù)1000_1111b分為兩組來看，分別是1000b和1111b，正好可以表示16進制數(shù)字8h和Fh（0000b對應(yīng)于0h，...，1111b對應(yīng)于Fh）；那么這個二進制數(shù)就可以表示為8Fh。

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

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

 在S7-200中，二進制立即數(shù)表示為2#xxxx_xxxx（1字節(jié)長度），16進制立即數(shù)表示為16#xx（1字節(jié)長度）。

二進制位邏輯（bit）

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

在數(shù)據(jù)字節(jié)（Byte）中，二進制邏輯只用一個位（bit）來表示。每個字節(jié)由8個位組成。

• 在S7-200中，某些類型的數(shù)據(jù)兼有成組的字節(jié)（字）訪問形式，也有位的訪問形式，如定時器、計數(shù)器等
• 在編程軟件Micro/WIN中，對位數(shù)據(jù)進行運算操作的指令都在指令樹的Bit Logic（位邏輯）分支中

 “位”的邏輯值為“1”或者“0”，但是在實際應(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)為某個狀態(tài)已經(jīng)“激活”

整數(shù)、無符號整數(shù)和有符號整數(shù)

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

無符號整數(shù)只有0和正整數(shù)；有符號整數(shù)可以有正數(shù)和負(fù)數(shù)。

有符號整數(shù)采用二進制補碼的形式來表示負(fù)數(shù)。

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

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

實數(shù)（浮點數(shù)）

在S7-200中，實數(shù)（浮點數(shù)）是符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)的32位實數(shù)，即單精度實數(shù)。實數(shù)格式按照一定的運算規(guī)律把32個二進制位分組，表示極小或極大的數(shù)。

• S7-200的實數(shù)運算指令都在指令樹的Floating-Point Math（實數(shù)運算） 分支中
• 實數(shù)當(dāng)作整數(shù)運算的時候會導(dǎo)致數(shù)值的錯誤；而整數(shù)當(dāng)作實數(shù)應(yīng)用可能會使數(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)點數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，則認(rèn)為實數(shù)（實數(shù)形式的整數(shù)值必須輸入小數(shù)點和一位為零的小數(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)字和一些特殊符號的ASCII編碼組成的二進制數(shù)據(jù)字節(jié)，一個字節(jié)存儲一個字符。

 ASCII（美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼）是一種字符編碼格式，在一個字節(jié)長度中不同的二進制數(shù)值代表不同的字符。如字母A為41h（十六進制數(shù)值），以十進制看就是65；而數(shù)字5的ASCII值為35h，十進制值為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)串前面有一個串長度。字符串最長可以有255個數(shù)據(jù)字節(jié)。

字符串中也能包括漢字編碼，每個漢字占用兩個字節(jié)。

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

• 在編程軟件中，用單字節(jié)（英文）的單引號（'）將作為字符的內(nèi)容括起來可以在數(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（"）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自動按字符串格式排列（在起始地址中放入字符個數(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，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“二進制編碼的十進制數(shù)”。BCD是一種編碼方式，是以二進制數(shù)對十進制數(shù)字的編碼，并因為16進制的優(yōu)勢，改用十六進制數(shù)字表示。

十進制只有十個數(shù)字，所以以16進制表示的BCD碼不會出現(xiàn)16進制數(shù)字Ah - Fh。

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

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

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