PLC基礎篇之數據類型（Data type）

數據類型（Data type）是數據在PLC（計算機）中的組織形式，它包含了數據的長度及數據所支持的操作方式（支持哪些指令）。編程時給變數（Varibale）指定數據類型後，編譯器會給該變數分配一定長度的內存並明確該變數的操作方式。透徹的理解數據類型是程序設計的基本要求。

不同廠家的PLC對數據類型的支持可能會略有出入，但是基本數據類型幾乎相同（不僅僅是PLC的編程，在計算機高級語言的編程中，基本數據類型也相同）。這篇文章以西門子S7系列PLC為例，講解下PLC的基本數據類型。

首先說一說「位（bit）」。前一篇文章在講解數制的時候（參考：PLC基礎篇之數制及其表示方法），曾多次提到「位」的概念。「位」，英文名稱為「bit」，它是PLC（計算機）的最小存儲單位，其取值範圍為「0」和「1」兩種。

「位」是存儲單位，按位存放的數據，在數據類型中，被稱為「布爾型」（Bool）。布爾型數據的取值範圍為「0」和「1」，可用英文「TRUE」（真）和「FALSE」（假）表示。

在PLC的編程中，布爾型的數據使用頻率是很高的。對於數字量的輸入或輸出，都是以「位」（布爾型）的方式進行操作。比如「I0.0」就是一個布爾型變數，它表示輸入緩衝區（Input）的第0個位元組的第0位。「位」，也俗稱「點」，常把輸入通道稱為「I點」，把輸出通道稱為「Q點」。

第二種類型：位元組（Byte）。八個「位」組成一個「位元組（Byte）」，如下圖：

在PLC中，輸入模塊和輸出模塊的通道也是按照位元組的順序來存放的。比如「I0.0~I0.7」，這8個輸入「位」組成「IB0」。對於S7-300/400的PLC，Byte類型是無符號數，其取值範圍內為 0~255（0xFF）。對於S7-1200/1500PLC的編程（博途平台），Byte類型可以作為有符號數或者無符號數。當作為有符號數時，其取值範圍為「-128~+127」；當作為無符號數時，其取值範圍為0~255（0xFF）。

第三種類型：字元型（CHAR）。字元型類型的數據也佔用一個位元組，它內部存放的是該字元的ASCII碼值。比如字元「A」，其ASCII碼值為66（0x42）。當程序查詢到該數據屬於字元型，並且內部存儲的值為66時，將會在屏幕上顯示大寫的字元：「A」。

第四種類型：整型（INT）。整型數據佔用兩個位元組（Byte），屬於有符號數，其取值範圍為：-32768~+32767。整形數據的最高位為符號位，「0」表示正數，「1」表示負數。既然整形數據由兩個位元組組成，就有位元組順序的問題，哪個位元組是高位元組呢？西門子S7系列PLC採用大端（Big-Enidan）的存放方式，如下圖（關於位元組序，請參考文章：給你講個來自《格列佛遊記》的計算機故事）：

第五種類型：字（WORD）。「字」類型也佔用兩個位元組，但是它表示無符號數，其取值範圍為：0~65535（0xFFFF）。與整型數據一樣，也採用Big-Endina的方式存放。

在PLC中，用「W」來表示一個「字」類型的變數。比如變數「MW0」，其中「M」表示該變數存放在「M」區，「W」表示它是一個「字」類型的變數，「0」表示其起始地址為0。「MW0」由「MB0」和「MB1」組成，其中「MB0」為高位元組（Big-Endian位元組序）。

第六種類型：雙字（Double WORD）。「雙字」由兩個「字」組成，因此它包含四個位元組，其取值範圍為：0~4294967295（0xFFFFFFFF）。在PLC中，「雙字」用「D」表示。比如「MD0」，它表示M存儲區從地址0開始的4個位元組，即：MB0、MB1、MB2和MB3，位元組序依然為大端（Big-Endina）。

第六種類型：雙整型（Double INT）。「雙整型」類型由兩個「整型」組成，也佔用四個位元組，不過它表示的是有符號數，其取值範圍為：-2147483648~+2147483648。在PLC中，表示為「DINT」。

第七種類型：實型（Real）。「實型」數據佔用四個位元組，用來表示浮點數。實型數據總計32個「位」，被分成三個部分：

1）符號位（Sign）：最高位（第31位），正數為「0」，負數為「1」。

2）指數位（Exponent）：第23位到第30位，用於存儲科學計數法中的指數數據，並且採用移位存儲；

3）尾數部分（Mantissa）：第0位到第22位，表示浮點數的尾數部分；

對於「指數位」，為了處理負指數的需要，其存儲的值為實際指數加上偏移量「127」。比如，若實際指數為「0」，則存儲值為「127」；若實際指數為「-64」，則存儲值為「63」。

實型數據（浮點數）可以使用4個位元組的空間，可以表示非常大（10的38次方）和非常小（10的負38次方）的數，但是浮點數的運算速度相對整型會慢一些。在PLC編程中，可以輸入小數點來表示浮點數。比如「10」表示整數，「10.0」表示浮點數。

對於S7-1200/1500系列PLC，博途開發環境支持更多的數據類型。比如：UDINT表示無符號雙整型；SDINT表示有符號雙整型；SINT表示有符號整型；LReal表示雙精度浮點數（64位，8個位元組）。本文介紹的基本數據類型主要針對S7系列PLC，對其它PLC產品或計算機程序設計可能會略有出入。在某些高級語言中（比如：VB），布爾型變數的取值範圍雖然也是「0」和「1」，但是要佔用2個位元組（Byte），不同的操作系統對數據類型的定義也會有所不同（比如32位的Windows和64位的Windows）。為了防止初學者混淆，建議先搞清楚西門子PLC編程環境下的基本數據類型，如果以後需要在其它開發環境下編程，只要查詢下相關手冊，便可觸類旁通。

關於基本數據類型就先講到這裡了，西門子PLC還支持複雜數據類型，我們後續的文章再介紹。相關參考文章：

PLC基礎篇之數制及其表示方法

給你講個來自《格列佛遊記》的計算機故事

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