S7-200系统中的数据及其格式

S7-200 CPU收集操作指令、现场状况等信息,把这些信息按照用户程序指定的规律进行运算、处理,然后输出控制、显示等信号。

所有这些信息在S7-200 PLC中,都表示为不同格式的数据,作为数据来处理;按照其自身定义,格式不同的数据表示不同含义的信息。

在S7-200中,各种指令对数据格式都有一定要求,指令与数据之间的格式要一致才能正常工作。例如,为一个整数数据使用实数(浮点数)运算指令,显然会得到不正确的结果。

数据有不同的长度(以二进制表示它们时,占据的位数不同),也就决定了数值的大小范围。模拟量信号在进行模/数(A/D)和数/模(D/A)转换时,一定会存在误差;代表模拟量信号的数据,只能以一定的精度表示模拟量信号。

表1. S7-200支持的数据格式

寻址格式 数据长度
(二进制位)
数据类型 取值范围
BOOL(位) 1(位) 布尔数
(二进制位)
真(1);假(0)
BYTE(字节) 8
(字节)
无符号整数 0 ~ 255;0 ~ FF(Hex)
INT(整数) 16
(字)
有符号整数 - 32768 ~ 32767;
8000 ~ 7FFF(Hex)
WORD(字) 无符号整数 0 ~ 65535;
0 ~ FFFF(Hex)
DINT
(双整数)
32
(双字)
有符号整数 - 2147483648 ~ 2147483647
8000 0000 ~ 7FFF FFFF(Hex)
DWORD
(双字)
无符号整数 0 ~ 4294967295;
0 ~ FFFF FFFF(Hex)
REAL
(实数)
IEEE 32位
单精度浮点数
-3.402823E+38 ~ -1.175495E-38(负数);
+1.175495E-38 ~+3.402823E+38(正数); 0.0
ASCII 8/个
(字节)
字符列表 ASCII字符、
汉字内码(每个汉字2字节)
STRING
(字符串)
字符串 1 ~ 254个ASCII字符、
汉字内码(每个汉字2字节)

实数不能绝对准确地表示“零”

 

二进制、十六进制和十进制

二进制和二进制数: 所有通过S7-200 PLC处理的数据(数值、字符等等)都以二进制形式表示。在S7-200中,特别指出一个数据是二进制数并没有什么意义。

十六进制和十六进制数:在二进制数中,每4个二进制位可以分为一组;这组二进制数值的不同变化可以表示16个状态,正好是16进制数每一位数字的变化范围。因此,可以用十六进制数值方便地表示二进制数。

例如,二进制数1000_1111b分为两组来看,分别是1000b和1111b,正好可以表示16进制数字8h和Fh(0000b对应于0h,...,1111b对应于Fh);那么这个二进制数就可以表示为8Fh。

十进制和十进制数:十进制是S7-200的数学计算的基础,在S7-200中,一般都使用十进制的体系,除了时间(12/24或60进制)等特殊数据外。

二进制数用于在PLC中表示十进制数值、或者其他(如字符等)数据,而16进制用来比较简单地描述二进制数。

在S7-200中,二进制立即数表示为2#xxxx_xxxx(1字节长度),16进制立即数表示为16#xx(1字节长度)。

 

二进制位逻辑(bit)

PLC中以二进制“位”的数据形式来表示逻辑“1”、“0”(或者“开”、“关”)。位是最基本的数据单位。

在数据字节(Byte)中,二进制逻辑只用一个位(bit)来表示。每个字节由8个位组成。

“位”的逻辑值为“1”或者“0”,但是在实际应用中,某种状态的“有效值”可以是“1”,也可以是“0”。“有效”就是我们认为某个状态已经“激活”

 

整数、无符号整数和有符号整数

字节、字、双字都可以用来表示十进制整数,显然它们的数据长度不同,能够表示的数的大小范围也不同。

无符号整数只有0和正整数;有符号整数可以有正数和负数。

有符号整数采用二进制补码的形式来表示负数。

在不需要高精度运算的条件下,使用整数可以简化编程,节省处理时间。

 

实数(浮点数)

在S7-200中,实数(浮点数)是符合IEEE标准的32位实数,即单精度实数。实数格式按照一定的运算规律把32个二进制位分组,表示极小或极大的数。

 

ASCII字符和String(字符串)

在S7-200中,ASCII字符是由表示字母、数字和一些特殊符号的ASCII编码组成的二进制数据字节,一个字节存储一个字符。

ASCII(美国信息交换标准码)是一种字符编码格式,在一个字节长度中不同的二进制数值代表不同的字符。如字母A为41h(十六进制数值),以十进制看就是65;而数字5的ASCII值为35h,十进制值为53。

S7-200中新引入了String(字符串)数据格式,其结构是在ASCII字符字节串前面有一个串长度。字符串最长可以有255个数据字节。

字符串中也能包括汉字编码,每个汉字占用两个字节。

这是S7-200内部对ASCII字符串的格式定义,所有与字符串有关的指令都遵照这个格式。

例如:


图1. 在数据块中输入ASCII数据和字符串

下载项目到S7-200 CPU,使用状态图在线监控可以看到:


图2. 状态图

注意ASCII字节和字符串的区别。D6D0h是汉字“中”的编码。

STEP 7-Micro/WIN V4.0以上版本完全支持字符串数据格式。

 

BCD

BCD意为“二进制编码的十进制数”。BCD是一种编码方式,是以二进制数对十进制数字的编码,并因为16进制的优势,改用十六进制数字表示。

十进制只有十个数字,所以以16进制表示的BCD码不会出现16进制数字Ah - Fh。

十进制数39用BCD码表示就是39h,或16#39。BCD码数值必须用16进制查看才能得到正确结果。

BCD编码往往在使用BCD编码开关输入数据时用到;S7-200中读出的时钟日期数据也是以BCD编码表示。

 

《S7-200系统手册》关于PLC概念的一章非常有用,建议初学者必读