项目数据类型和寻址方式.doc

项目3 数制、数据类型和寻址方式

1． 数制
所有的数值在PLC中都是以二进制形式表示的，数据的长度和表示方式称为数据格式。S7-200 PLC 的指令对数据格式有一定的要求，指令与数据之间的格式一致才能正常工作。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
1） 计数体制
常用的技术体制有十进制、二进制、十六进制等。
（1） 十进制数
在十进制数中，用0，1，2，3，4，5，6，7，8，9这十个不同数码按照一定的规律排列起来表示数值的大小，其计数规律是“逢十进一”。十进制数是以10为基数的计数体制。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
各位数表示的数值就是该位数码（系数）乘以相应的权。按此规律，任意一个十进制数（N）都可以写成按权展开式残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
=
=
（2） 二进制
二进制是以2为计数的计数体制。它只有0和1两个数码，采用“逢二进一”的计数规律。任意一个二进制数都可以写成按权展开式酽锕极額閉镇桧猪訣锥。

=
二进制数比较简单，只有0和1两个数码，并且算术运算也很简单。
（3） 十六进制数
十六进制数是以16为基数的计数体制，它用0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F这16个数码表示，采用“逢十六进一”的计数规律。四位二进制码可以用一位十六进制码来表示。任意十六进制数可以写成按权展开式彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。

=
表1 几种数制对照表
十进制数
二进制数
十六进制数
0
0000
0
1
0001
1
2
0010
2
3
0011
3
4
0100
4
5
0101
5
6
0110
6
7
0111
7
8
1000
8
9
1001
9
10
1010
A
11
1011
B
12
1100
C
13
1101
D
14
1110
E
15
1111
F

（4） 数制转换
1） 二进制数转换成十进制数
例如：将二进制数转换成十进制数
=
2） 十进制数转换成二进制数
例如：将45转换成二进制数
用短除取余法

数值从下往上记
3） 十六进制数转换成十进制数
例如：将十六进制数转换成十进制数
=
4） 十进制转换成十六进制数
10进制数转换成16进制的方法，和转换为2进制的方法类似，唯一变化：除数由2变成16。
同样是45，转换成16进制则为： 2DH
5） 　二进制数转换成十六进制数
二进制数要转换为十六进制，就是以4位一段，分别转换为十六进制。
　　如：上行为二制数，下面为对应的十六进制；
　　1111 1101 ， 1010 0101 ， 1001 1011
　 　F D ， A 5 ， 9 B
2#111111011010010110011011=16#FDA59B

6） 十六进制数转换成二进制数
反过来，当我们看到 FDA59BH时，如何迅速将它转换为二进制数呢？
　　 F D A 5 9 B
1111 1101 1010 0101 1001 1011
16#FDA59B=2#111111011010010110011011

（5） 奇偶校验码
数码在传送和存取过程中，会发生将“1”码误成“0”码、“0”码误成“1”码的错误。为了。为了检查出这种错误，可采取奇偶校验码的编码方式。代码有两部份组成：一部分是信息位，一部分是检误位。若加上去的检误位中的“1”码的个数和信息位中的“1”码的个数之和为奇数个，则为奇校验码，否则为偶校验码。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。
例如，对8位一组的二进制码来说，若低7位为信息位，最高位位检误位，码组1011011的奇校验码为01011011，而偶校验码为11011011。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。
在代码传送过程中，对所收到的码组中“1”码的个数进行计算，如“1”码的个数与预定的不同，则可判断已经产生了误码。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。

（6）机器数的编码及运算
对带符号数而言，有原码、反码、补码之分，计算机内一般使用补码。
1） 原码
将数“数码化”，原数前“+”用0表示，原数前“-”用1表示，数值部分为该数本身，这样的机器数叫原码。
设X——原数；则[X]原 = X（X 0）
[X]原 = 2n-1 – X （X 0），n为字长的位数。
如，[+3]原 = 00000011B [-3]原 = 27 - （-3） = 1000，0011B
0有两种表示方法：00000000 +0 ， 10000000 -0
原码最大、最小的表示：+127、-128鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
2）反码
规定正数的反码等于原码；负数的反码是将原码的数值位各位取反。
[X]反 = X （X 0）
[X]反 =（2n –1）+ X （X 0）
如：[+4]反 = [+4]原 = 0000，0100 B
[-4]反 = 1111，1011 B
反码范围：-128 ~ +127
两个0； +0 —— 00000000 B ， -0 —— 11111111 B
3） 补码
补码的概念：现在是下午3点，手表停在12点，可正拨3点，也可倒拨9点。即是说-9的操作可用+3来实现，在12点里：3、-9互为补码。
运用补码可使减法变成加法。
规定：正数的补码等于原码。
负数的补码求法：1）反码 + 1
2）公式：[X]补 = 2n + X （X<0）
如：设X = - 0101110 B ， 则[X]原 = 10101110 B
则[X]补 = [X]反 + 1 = 11010001 + 00000001 = 11010010 B
如：[+6]补 = [+6]原 = 00000110 B
[-6]补 = 28 + （-6） = 10000000 – 00000110 = 11111010 B籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。
位补码的范围 –128 ~ +127。
0 的个数：只一个，即00000000
而10000000 B是-128的补码。
原码、反码、补码对照表：表1-2 P10 預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。
　4）补码的运算
当X≥0时，[X]补= [X]反=[X]原
[ [X]补]补 = [X]原
[X]补+ [Y]补 = [ X+Y ]补
[ X-Y ]补= [ X+（-Y）]补
例：已知 X=52 Y=38 求X-Y渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。

计算机在做算术运算时，必需检查溢出，以防止发生错误
5）运算的溢出问题
资料字长（位数）有一定限制，所以资料的表示应有一个范围。
如字长8位时； 补码范围-128~+127
若运算结果超出这个范围，便溢出。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。

错：两个负数相加和为正数。
可见：结果正确（无溢出）时，Cs+1 = Cs
结果错误（溢出）时，Cs+1 ≠ Cs
溢出判断：溢出 = Cs+1 Cs（即结果是0为无溢出；1为有溢出）擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。

（7）BCD码
BCD码是Binary Coded Decimal Numbers(二进制编码的十进制数)的缩写。BCD码用四位二进制数的组合来表示1位十进制数。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。
例如：十进制数23对应的BCD码为16#23，或2#00100011，
BCD码常用于输入输出设备，例如拨码开关输入的是BCD码，送给七段显示器的数字也是BCD码。
表2 BCD码和十进制数
十进制数
BCD码
0
0000
1
0001
2
0010
3
0011
4
0100
5
0101
6
0110
7
0111
8
1000
9
1001
BCD码的运算：

1） BCD码加法规则
两个BCD数相加时，“某位”的和小于10则保持不变；
两个BCD数相加时，“某位”的和大于9，则和数应加6修正。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。
2）BCD码减法规则
两个BCD数相减时，“某位”的差未发生借位，则差数保持不变；
两个BCD数相减时，“某位”发生了借位，其差应减6修正。
这里“某位”指BCD数中的“个位”、“十位”、“百位”、……蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。

（9）负数的表示方法
PLC一般采用二进制补码来表示有符号数，其最高位为符号位，最高位为0时为正数，最高位为1时为负数，最大的16位正数为16#7FFF（即32767）。正数的补码是它的本身，将正数的补码逐位取反（0变为1，1变为0）后加1，得到绝对值与它相同的负数的补码。将负数的补码的各位取反后加1，得到它的绝对值。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。
例如：十进制正整数35对应的二进制补码为2#00100011，十进制数-35对应的二进制补码为2#11011101。不同数据的取值范围如下表。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。
数据的位数与取值范围
数据的位数
无符号整数
有符号整数
十进制
十六进制
十进制
十六进制
B（字节），8位值
0～255
0～FF
-128～127
80～7F
W（字）16位值
0～65535
0～FFFF
-32768～32767
8000～7FFF
D（双字）32位值
0～4294967295
0～FFFFFFFF
-2147483648～2147483647
8000000～7FFFFFFF

（10）用1位二进制数表示开关量
二进制数的1位（bit）只有0和1两种不同的取值，可以用来表示开关量的两种不同的状态。如果该位为1，梯形图中对应的元件的线圈“通电”，其常开触点接通，其常闭触点闭合。如果该位为0，则编程元件的线圈和触点的状态与上述相反。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。
（11）位
S7-200 的位存储单元的地址由字节和位地址组成，例如：I 3.2，其中的区域标识符“I”表示输入（Input），字节地址为3，位地址为2。这种存取方式称为“字节。位”寻址方式。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。

（12）字节
8位二进制组成一个字节（Byte）。其中的第0位为最低有效位（LSB），第7位为最高有效位（MSB）。输入字节IB3（B是Byte的缩写）是由I3.0,I3.1,I3.2,I3.3,I3.4,I3.5,I3.6,I3.7 这8位组成。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。
VB100
MSB LSB構氽頑黉碩饨荠龈话骛。
V100.7
V100.6
V100.5
V100.4
V100.3
V100.2
V100.1
V100.0

（13）字
相邻的两个字节组成一个字，VW100是由VB100和VB101组成的一个字，V为区域标识符，W表示字（Word），100为起始字节的地址。注意：VB100是高位字节。輒峄陽檉簖疖網儂號泶。
VW100
MSB LSB
15 0
V100.7----V100.0
V101.7---V101.0

(14)双字
相邻的4个字节组成一个双字，VD100是由VB100---VB103组成的双字，V为区域标识符，D表示双字（Double Word）, 100为起始字节的地址。注意：VB100是高位字节。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。
VD100
MSB LSB
31 0
VB100
VB101
VB102
VB103

2． CPU存储区
（1） 输入过程映像寄存器（I）
输入过程映像寄存器是PLC接收外部输入的数字量信号的窗口。PLC通过光电偶合器，将外部信号的状态读入并存储在输入过程映象寄存器中，外部输入电路接通时对应的映像寄存器为ON（1状态），反之为OFF（0状态）。输入端可以外接常开触点或常闭触点，也可以接多个组成的串、并联电路。在梯形图中，可以多次使用输入位的常开触点和常闭触点。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。
（2） 输出过程映像寄存器（Q）
在扫描周期尾部，CPU将输出过程映像寄存器的数据传送给输出模块，再由后者驱动外部负载。在梯形图中，每一个输出位的常开触点和常闭触点都可以多次使用。凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。
（3） 变量存储区（V）
变量（Variable）存储器用来在程序执行过程中存放中间结果，或者用来保存与工序或任务有关的数据。
（4） 位存储区（M）
位存储器类似于继电器控制系统中的中间继电器，用来存储中间控制状态或其它控制信息。虽然名为“位存储区”，但是也可以按字节、字或双字来存取。恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。
有些编程人员习惯于用M区来作为中间地址，但是S7-200 的M区只有32个字节。如果不够用可以用V存储区来代替M存储区。可以按位、字节、字、双字来存储V区数据。如：V10.1,VB20,VW100,VD200等鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。
（5） 定时器存储区（T）
定时器相当于继电器控制系统中的中间继电器。S7-200 有3种定时器，他们的时间基准分别为1ms,10ms,100ms。定时器的当前值是16位有符号整数，用于存储定时器累计的时间基准量值（1-32767）。硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。
（6） 计数器存储区（C）
计数器用来累计其计数输入脉冲电平由低到高的次数。CPU提供加计数器、减计数器、加减计数器。计数器的当前值为16位有符号整数，用来存放累计的脉冲数（1-32767）。当计数器的当前值大于或等于设定值时，计数器被置为1。用计数器地址（例如C20）来存取当前值和计数器位。带位操作数的指令存取计数器位，带字操作数的指令存取当前值。阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。
（7） 高速计数器（HC）
高速计数器用来累计比CPU的扫描速率更快的事件，计数过程与扫描周期无关。其当前值与设定值为32位有符号整数，当前值为只读数据。（HC2）氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。
（8） 累加器（AC）
累加器是可以像存储器那样使用的读/写单元，例如可以用他来向子程序来传递参数，或从子程序返回参数，以及用来存放计算的中间值。CPU 提供4个32位的累加器（AC0、AC1、AC2、AC3），可以按字节、字、双字来存取累加器中的数据。按字节、字只能存取累加器中的低8位或低16位，按双字存取全部的32位，存取的长度由所用的指令决定。釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。
例如在指令“MOVW AC2，VW100”中，AC2按字（W）存取。
（9） 特殊存储器（SM）
特殊存储器用于CPU与用户之间的交换信息，例如：SM0.0一直为1状态。
（10） 局部存储器（L）
S7-200 有64个字节的局部（Local）存储器，其中60个可以作为暂时存储器，或者给子程序传递参数。如果用梯形图编程，编程软件保留局部存储器的后4个字节。如果用语句表编程，可以使用所有的64个字节。怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。
主程序、子程序、中断程序简称为POU（Program Organizational Uint，程序组织单元），个POU都有自己的局部变量表，局部变量只在它被创建的POU中有效。谚辞調担鈧谄动禪泻類。
（11） 模拟量输入（AI）
S7-200将连续变化的模拟量用A/D转换成一个字长为（16位）的数字量。用区域表示符AI、和表示长度的W和起始字节的地址来表示模拟量输入的地址。因为模拟量输入是一个字长，应从偶数字节地址开始存放。例如：AIW2，AIW4等等，模拟量输入只为只读数据。嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。
（12） 模拟量输出（AQ）
S7-200将一个字长的数字用D/A转换成连续变化的模拟量，用区域标示符AQ、表示数据长度的W和字节起始地址来表示存储模拟量输出的地址。因为模拟量输出是一个字长，应从偶数字节开始存放。例如：AQW2、AQW4等等。模拟量输出值是只写数据，用户不能读取模拟量数值。熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。
（13） 顺序控制继电器（S）
顺序控制继电器（SCR）用于组织设备的顺序操作，与顺序控制继电器指令配合使用。
（14） 常数的表示方法和范围
常数值可以是字节、字、双字，CPU以二进制方式存储常数，常数也可以用十进制、十六进制、ASCII码或浮点数形式来表示。鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。

表3 常数表示方式
常数
举例
十进制常数
20047
十六进制常数
16#4E4F
ASCII码常数
‘Text’
实数或浮点数格式
23．5 -1.175E-20
二进制格式
2#10110101

（15） 实数
实数（REAL）又称浮点数，可以表示为,其中尾数M和指数E均为二进制数，E可能是正数，也可能为负数。
标准格式的32位实数可以表示为浮点数，式中指数e=E+127(1《e〈〈254)为8位正整数。
实数最高位（第31位）为符号数，最高位为0时为整数，为1时为负数。因为规定为数的整数部分总是为1，只保留了尾数的小数部分m（0~22位）。纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。
浮点数的表示范围是。
（16） 字符串的格式
ASCII（美国信息交换标准码）是一种字符编码格式，用一个字节中不同的二进制值代表不同的字符。例如字母“A”的ASCII值为十六进制数41H，数字5的ASCII值是35H。颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。
字符串由若干个ASCII码字符组成，每个字符占一个字节。字符串的第一个字节定义了字符串的长度（0-254），即字符的个数。一个字符串的最大长度是255，一个字符串常量的最大长度是128字节。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。
字符串也能包括汉字编码，每个汉字的编码占两个字节。

3． CPU存储器的范围与特性
表：S7-200 CPU存储器的范围与特性
描述
CPU221
CPU222
CPU224
CPU224XP
CPU226
输入映像寄存器
I0.0～I15.7
输出映像寄存器
Q0.0～Q15.7
模拟量输入（只读）
AIW0～AIW30
AIW0～AIW62
模拟量输出（只写）
AQW0～AQW30
AQW0～AQW62
变量存储器（V）
VB0～VB2047
VB0～VB8191
VB0～VB10239
局部变量存储器（L）
LB0～LB63
位存储器（M）
M0.0～M31.7
特殊存储器（SM）
SM0.0～SM179.7
SM0.0～SM299.7
SM0.0～SM549.7
特殊存储器（只读）
SM0.0～SM29.7
SM0.0～SM29.7
SM0.0 SM0.0～SM29.7
定时器（T）
T0 ～T255
计数器（C）
C0～C255
高速计数器（HC）
HC0～HC5
顺序控制继电器
S0.0～S31.7
累加寄存器
AC0～AC3
跳转/标号
0～255
调用/子程序
0～63
0～127
中断子程序
0～127
正负跳变
256
PID回路
0～7
串行通信口
端口0
端口0，1

表 3 S7-200 操作数范围
寻址方式
CPU221
CPU222
CPU224
CPU224XP
CPU226
位存取
I0.0～I15.7 Q0.0～Q15.7 M0.0～M31.7
S0.0～S31.7 T0～T255 C0～C255 L0.0～L63.7
V0.0～V2047.7
V0.0～V8191.7
V0.0～V10239.7
SM0.0～SM165.7
SM0.0～SM299.7
SM0.0～SM549.7
字节存取
IB0～IB15 QB0～QB15 MB0～MB32
SB0～SB31 LB0～LB63 AC0～AC3
SMB0～165
SMB0～299
SMB0～549
字存取
IW0～IW14 QW0～QW14 MW0～MW30
SW0～SW30 T0～255 C0～255
LW0～LW62 AC0～AC3
VW0～2046
VW0～8190
VW0～10238
SMW0～164
SMW0～298
SMW0～548
AIW0～30
AQW0～30
AIW0～62
AQW0～62
双字存取
ID0～12 QD0～12 MD0～28
SD0～28 LD0～60 AC0～3 HC0～5
VD0～2044
VD0～8188
VD0～10236
SMD0～162
SMD0～296
SMD0～546