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。

• 所有的数据在PLC中都是以二进制形式表示的
• 数据都有其特定的长度和表示方式，称为格式
• 数据的格式与用于运算、处理它的指令相关
• 以不同的格式查看一个数据，或是使用不同格式的指令处理它，会得到不同的效果

表1. S7-200支持的数据格式

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。

• 在S7-200中，某些类型的数据兼有成组的字节（字）访问形式，也有位的访问形式，如定时器、计数器等
• 在编程软件Micro/WIN中，对位数据进行运算操作的指令都在指令树的Bit Logic（位逻辑）分支中

 “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S7-200中，字节、字、双字都可以按照无符号、有符号整数来查看
• Micro/WIN中，整数运算指令在指令树的Integer Math分支中
• 只有字节运算指令（带B符号的指令，如INC_B等）是无符号整数运算指令
• 凡带有I，或W，DW等（除字节B指令外）的数学运算指令，都是有符号整数运算指令
• 定时器、计数器的值都是有符号整数
• HSC（高速计数器）的计数当前值（HCx）和设定值都是32位的有符号整数
• 在编程软件Micro/WIN中输入立即数据时，如果不输入小数点，则认作整数

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。

• S7-200的实数运算指令都在指令树的Floating-Point Math（实数运算） 分支中
• 实数当作整数运算的时候会导致数值的错误；而整数当作实数应用可能会使数据非法（不符合标准）
• 在编程软件Micro/WIN中输入带小数点数据的数据，则认为实数（实数形式的整数值必须输入小数点和一位为零的小数位，如10.0）

ASCII字符和String（字符串）

在S7-200中，ASCII字符是由表示字母、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。

• 在编程软件中，用单字节（英文）的单引号（'）将作为字符的内容括起来可以在数据块和状态图中输入ASCII数据字节
• 在单字节的双引号（"）中间输入文本内容可以输入字符串
• 按上述方法输入的字符串会自动按字符串格式排列（在起始地址中放入字符个数）
• 使用程序，或人为组合成的ASCII字符串，使用ASCII字符串指令时，必须注意是否符合格式

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。