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              西門子S7-200系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)及其格式
              2020/11/22 22:26:47

              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
              • 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

              尋址格式 數(shù)據(jù)長度
              (二進制位)
              數(shù)據(jù)類型 取值范圍
              BOOL(位) 1(位) 布爾數(shù)
              (二進制位)
              真(1);假(0)
              BYTE(字節(jié)) 8
              (字節(jié))
              無符號整數(shù) 0 ~ 255;0 ~ FF(Hex)
              INT(整數(shù)) 16
              (字)
              有符號整數(shù) - 32768 ~ 32767;
              8000 ~ 7FFF(Hex)
              WORD(字) 無符號整數(shù) 0 ~ 65535;
              0 ~ FFFF(Hex)
              DINT
              (雙整數(shù))
              32
              (雙字)
              有符號整數(shù) - 2147483648 ~ 2147483647
              8000 0000 ~ 7FFF FFFF(Hex)
              DWORD
              (雙字)
              無符號整數(shù) 0 ~ 4294967295;
              0 ~ FFFF FFFF(Hex)
              REAL
              (實數(shù))
              IEEE 32位
              單精度浮點數(shù)
              -3.402823E+38 ~ -1.175495E-38(負數(shù));
              +1.175495E-38 ~+3.402823E+38(正數(shù)); 0.0
              ASCII 8/個
              (字節(jié))
              字符列表 ASCII字符、
              漢字內(nèi)碼(每個漢字2字節(jié))
              STRING
              (字符串)
              字符串 1 ~ 254個ASCII字符、
              漢字內(nèi)碼(每個漢字2字節(jié))

              ※ 實數(shù)不能絕對準確地表示“零”

               

              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對應于0h,...,1111b對應于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)學計算的基礎,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”)。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)和負數(shù)。

              有符號整數(shù)采用二進制補碼的形式來表示負數(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)當前值(HCx)和設定值都是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標準的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)當作整數(shù)運算的時候會導致數(shù)值的錯誤;而整數(shù)當作實數(shù)應用可能會使數(shù)據(jù)非法(不符合標準)
              • 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(美國信息交換標準碼)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,其結構是在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數(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果。

              BCD編碼往往在使用BCD編碼開關輸入數(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》關于PLC概念的一章非常有用,建議初學者必讀。

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