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        西門(mén)子S7-200系統中的數據及其格式
        2020/11/22 22:26:47

        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

        尋址格式 數據長(cháng)度
        (二進(jìn)制位)
        數據類(lèi)型 取值范圍
        BOOL(位) 1(位) 布爾數
        (二進(jìn)制位)
        真(1);假(0)
        BYTE(字節) 8
        (字節)
        無(wú)符號整數 0 ~ 255;0 ~ FF(Hex)
        INT(整數) 16
        (字)
        有符號整數 - 32768 ~ 32767;
        8000 ~ 7FFF(Hex)
        WORD(字) 無(wú)符號整數 0 ~ 65535;
        0 ~ FFFF(Hex)
        DINT
        (雙整數)
        32
        (雙字)
        有符號整數 - 2147483648 ~ 2147483647
        8000 0000 ~ 7FFF FFFF(Hex)
        DWORD
        (雙字)
        無(wú)符號整數 0 ~ 4294967295;
        0 ~ FFFF FFFF(Hex)
        REAL
        (實(shí)數)
        IEEE 32位
        單精度浮點(diǎn)數
        -3.402823E+38 ~ -1.175495E-38(負數);
        +1.175495E-38 ~+3.402823E+38(正數); 0.0
        ASCII 8/個(gè)
        (字節)
        字符列表 ASCII字符、
        漢字內碼(每個(gè)漢字2字節)
        STRING
        (字符串)
        字符串 1 ~ 254個(gè)ASCII字符、
        漢字內碼(每個(gè)漢字2字節)

        ※ 實(shí)數不能絕對準確地表示“零”

         

        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。

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