Приложение

A.3 Типы данных и типы параметров

A.3.1 Введение в типы данных и типы параметров

Все данные в программе пользователя должны быть идентифицированы типом данных. Доступны следующие типы данных:

•элементарные типы данных, предоставляемые STEP 7

•составные типы данных, которые Вы создаете сами, комбинируя элементарные типы данных

•типы параметров, с помощью которых Вы определяете параметры, передаваемые в FB или FC

Общие сведения

Команды списка операторов, контактного плана и функционального плана работают с объектами данных определенного размера. Например, команды двоичной логики работают с битами. Команды загрузки и передачи (STL) и команды пересылки (LAD и FBD) работают с байтами, словами и двойными словами.

Бит – это двоичная цифра "0" или "1". Байт состоит из восьми битов, слово – из 16 битов, а двойное слово – из 32 битов.

Математические команды тоже работают с байтами, словами или двойными словами. По адресам этих байтов, слов или двойных слов Вы можете закодировать числа разного формата, такие как целые числа и числа с плавающей точкой.

Когда Вы используете символьную адресацию, Вы определяете символы и задаете тип данных для этих символов (см. таблицу ниже). Разные типы данных имеют различные варианты формата и системы записи чисел.

Эта глава описывает только некоторых из способов записи чисел и констант. Следующая таблица перечисляет форматы чисел и констант, которые не будут объясняться подробно.

Приложение

A.3.2 Элементарные типы данных

A.3.2.1 Элементарные типы данных

Каждый элементарный тип данных имеет определенную длину. Следующая таблица перечисляет элементарные типы данных .

Приложение

A.3.2.2 Формат типа данных INT (16-битные целые числа)

Целое число имеет знак, указывающий, является ли оно положительным или отрицательным целым числом. Целое число (16 битов) занимает в памяти пространство размером в одно слово. Следующая таблица показывает диапазон целых чисел (16 битов).

A.3.2.3 Формат типа данных DINT (32битные целые числа)

Целое число имеет знак, указывающий, является ли оно положительным или отрицательным целым числом. Двойное целое число занимает в памяти пространство размером в два слова. Следующая таблица показывает диапазон двойных целых чисел.

Следующий рисунок показывает целое число -500 000 как двоичное число. В двоичной системе исчисления отрицательное целое число представляется дополнением положительного целого числа до 2. Вы получаете дополнение целого числа до 2, изменяя значения всех битов на противоположные и прибавляя затем +1 к результату.

Приложение

A.3.2.4 Формат типа данных REAL (числа с плавающей точкой)

Числа в формате с плавающей точкой представляются в общем виде как "число = m * b, возведенное в степень E". Основание "b" и показатель "E" являются целыми числами; мантисса "m" является рациональным числом.

Этот тип представления чисел имеет то преимущество, что он способен представлять как очень большие, так и очень малые значения в ограниченном пространстве памяти. При ограниченном количестве битов для мантиссы и порядка можно охватить широкий диапазон чисел.

Недостатком является ограниченная точность вычислений. Например, при формировании суммы двух чисел показатели нужно согласовывать, сдвигая мантиссу (то есть плавающую десятичную точку), так как можно складывать только числа с одинаковыми показателями степени.

Формат числа с плавающей точкой в STEP 7

Числа с плавающей точкой в STEP 7 соответствуют основному формату для одинарной ширины, описанному в стандарте ANSI/IEEE 754–1985: IEEE Standard for Binary Floating-Point Arithmetic [Стандарт IEEE для двоичной арифметики с плавающей точкой]". Они состоят из следующих компонентов:

•Знак S

•Порядок e = E + смещение, увеличенный на константу (смещение = +127)

•Дробная часть мантиссы m.

Приложение

С помощью этих трех компонентов S, e и m значение числа, представленного в этой форме, определяется формулой:

Число = 1.m 2 в степени (e-смещение), где

•e: 1 ≤ e ≤ 254

•Смещение: смещение = 127. Это означает, что дополнительный знак для порядка не требуется.

•S: S = 0 для положительного числа, и S = 1 для отрицательного числа.

Диапазон значений чисел с плавающей точкой

Использование указанного выше формата с плавающей точкой приводит к следующему:

•Минимальное число с плавающей точкой = 1.0 2 в степени (1-127) = 1.0 2 в степени (-126) = 1.175 495E–38

•Максимальное число с плавающей точкой = 2-2 в степени (-23) 2 в

степени (254-127) = 2-2 в степени (-23) 2 в степени (+127) = 3.402 823E+38

Число «нуль» представляется посредством e = m = 0; «бесконечность» представляется посредством e = 255 и m = 0.

Следующая таблица показывает состояния сигналов битов в слове состояния для результатов команд над числами с плавающей точкой, которые не лежат в пределах допустимого диапазона:

Примечание к использованию математических операций:

Результат "Недопустимое число с плавающей точкой" получается, например, когда Вы пытаетесь извлечь квадратный корень из -2. Поэтому Вам всегда следует сначала оценивать биты состояния в математических операциях прежде, чем продолжать вычисления, основанные на результате.

Примечание к изменению переменных:

Приложение

В частности, если значения для операций с плавающей точкой хранятся в двойных словах памяти, то Вы можете изменять эти значения с помощью любых битовых комбинаций. Однако не каждая битовая комбинация является допустимым числом.

Точность вычисления чисел с плавающей точкой

!Предостережение

Вычисления, влекущие за собой длинный ряд значений, включая очень большие и очень малые числа, могут давать неточные результаты.

Числа с плавающей точкой в STEP 7 имеют точность до 6 десятичных разрядов. Поэтому при вводе констант с плавающей точкой Вы можете задавать только до 6 десятичных разрядов.

Примечание

Точность вычисления в 6 десятичных разрядов означает, в частности, что число1 + число2 = число1, если число1 больше, чем число 2 * 10 в степени y, где y> 6:

100 000 000 + 1 = 100 000 000.

Примеры чисел в формате с плавающей точкой

Следующий рисунок показывает формат с плавающей точкой для следующих десятичных значений:

•10.0

•π (3.141593)

•квадратный корень из 2 (√2 = 1.414214)

В первом примере число 10.0 получается из формата с плавающей точкой (шестнадцатеричное представление: 4120 0000) следующим образом:

e = 2 в степени 1 + 2 в степени 7 = 2 + 128 = 130 m = 2 в степени (-2) = 0.25

Это приводит к следующему: 1.m 2 в степени (e – смещение) = 1.25 2 в

степени (130 – 127) = 1.25 2 в степени 3 = 10.0]

Приложение

A.3.2.5 Формат типов данных WORD и DWORD для двоичнодесятичных чисел

Двоично-десятичный формат (BCD) представляет десятичное число посредством групп двоичных цифр (битов). Одна группа из 4 битов представляет одну цифру десятичного числа со знаком или знак десятичного числа. Группы по 4 бита объединяются, чтобы сформировать слово (16 битов) или двойное слово (32 бита). Четыре старших значащих бита показывают знак числа (1111 обозначает «минус», а 0000 обозначает «плюс»). Команды с адресами в двоично-десятичном коде оценивают только самый старший бит (бит 15 в слове, бит 31 в двойном слове). Следующая таблица показывает формат и диапазон BCD-чисел двух типов.

Следующие рисунки представляют пример двоично-десятичного числа в следующих форматах:

• Формат слова

• Формат двойного слова

База времени для S5TIME:

Вы можете предварительно загружать значение времени, используя любой из следующих синтаксических форматов:

• L1) W#16#wxyz,

где w = база времени (т.е. интервал времени или разрешение)

xyz = значение времени в двоично-десятичном формате

•L1) S5T#aH_bbM_ccS_dddMS,

где a = часы, bb = минуты, cc = секунды и dd = миллисекунды

База времени выбирается автоматически, и значение округляется до ближайшего меньшего числа с такой базой времени.

Максимальное значение времени, которое Вы можете ввести, равно 9 990

секунд или 2H_46M_30S.

1) = L нужно задавать только при программировании в форме STL

Приложение

A.3.3 Составные типы данных

A.3.3.1 Составные типы данных

Составные типы данных определяют группы данных, занимающих более 32 битов, или группы данных, состоящие из других типов данных. STEP 7 допускает следующие составные типы данных:

•DATE_AND_TIME

•STRING

•ARRAY

•STRUCT

•UDT (типы данных, определяемые пользователем)

•FB и SFB

Следующая таблица описывает составные типы данных. Вы определяете структуры и массивы либо в разделе описания переменных логического блока, либо в блоке данных.

Структурированные типы данных хранятся в памяти с соблюдением границ слов (выравнивание по WORD).

Приложение

A.3.3.2 Формат типа данных DATE_AND_TIME

Когда Вы вводите дату и время, используя тип данных DATE_AND_TIME (DT), вводимые вами данные сохраняются в двоично-десятичном формате в 8 байтах. Тип данных DATE_AND_TIME имеет следующий диапазон значений:

от DT#1990-1-1-0:0:0.0 до DT#2089-12-31-23:59:59.999

Следующие примеры показывают синтаксис даты и времени для четверга 25 декабря 1993 года, утром в 8 часов 01 минуту и 1.23 секунды. Возможны два следующих формата:

•DATE_AND_TIME#1993–12–25–8:01:1.23

•DT#1993-12-25-8:01:1.23

Для работы с типом данных DATE_AND_TIME имеются в распоряжении следующие специальные функции стандарта IEC (International Electrotechnical Commission [Международная электротехническая комиссия]):

•Преобразование даты и времени суток в формат DATE_AND_TIME FC3: D_TOD_DT

•Извлечение даты из формата DATE_AND_TIME

FC6: DT_DATE

•Извлечение дня недели из формата DATE_AND_TIME FC7: DT_DAY

•Извлечение времени суток из формата DATE_AND_TIME

FC8: DT_TOD

Следующая таблица показывает содержимое байтов, которые содержат информацию о дате и времени для примера «четверг 25 декабря 1993 года, утром в 8 часов 01 минуту и 1.23 секунды»..

Приложение

Допустимый диапазон значений для типа данных DATE_AND_TIME:

•min.: DT#1990-1-1-0:0:0.0

•max.: DT#2089-12-31-23:59:59.999

A.3.3.3 Использование составных типов данных

Вы можете формировать новые типы данных, объединяя элементарные и составные типы данных, чтобы создать следующие составные типы данных:

•Массив (тип данных ARRAY): массив объединяет группу данных одного типа, образуя одно целое.

•Структура (тип данных STRUCT): структура объединяет данные разного типа, образуя одно целое.

•Символьная строка (тип данных STRING): символьная строка определяет одномерный массив длиной максимум 254 символа (тип данных CHAR). Символьная строка может передаваться только как одно целое. Длина символьной строки должна соответствовать формальному и фактическому параметру блока.

•Дата и время (тип данных DATE_AND_TIME): тип данных «дата и время» хранит год, месяц, день, часы, минуты, секунды, миллисекунды и день недели.

Приложение

Следующий рисунок показывает, как массивы и структуры могут структурировать типы данных в одной области памяти и хранить информацию. Вы определяете массив или структуру либо в DB, либо в разделе описания переменных FB, OB или FC.

Структуры

A.3.3.4 Использование массивов для доступа к данным

A.3.3.5 Массивы

Массив объединяет группу данных одного типа (элементарного или составного), образуя одно целое. Вы можете создавать массив, состоящий из массивов. Определяя массив, Вы должны сделать следующее:

•Присвоить массиву имя.

•Описать массив с помощью ключевого слова ARRAY.

•Определить размер массива, используя индекс. Вы определяете номер первого и последнего элемента по отдельным измерениям массива (максимум 6 измерений). Индекс вводят в квадратных скобках, разделяя измерения посредством запятой, а номера первого и последнего элемента измерения – двумя точками. Например, следующий индекс определяет, трехмерный массив:

[1..5,–2..3,30..32]

• Вы указываете тип данных, которые должны содержаться в массиве.

Приложение

Пример 1

Следующий рисунок показывает массив с тремя целыми числами. Вы обращаетесь к данным, хранимым в массиве, используя индекс. Индекс – это номер в квадратных скобках. Например, вторым целым числом является

Op_temp[2]".

Индекс может быть любым целым числом (от -32768 до 32767), включая отрицательные значения. Массив на следующем рисунке можно было бы определить также как ARRAY [-1 .. 1]. Тогда первым целым числом было бы Op_temp[-1], вторым целым числом – Op_temp[0] и третьим целым числом –

Op_temp[1].

Пример 2

Массив может также описывать многомерную группу типов данных. Следующий рисунок показывает двумерный массив целых чисел.

Вы обращаетесь к данным в многомерном массиве, используя индекс. В этом примере первым целым числом является Op_temp[1,1]", третьим –

Op_temp[1,3]", четвертым – Op_temp[2,1]" и шестым – Op_temp [2,3]".

Вы можете определять в массиве до 6 измерений (6 индексов). Например, Вы могли бы определить переменную Op_temp как шестимерный массив следующим образом:

ARRAY [1..3,1..2,1..3,1..4,1..3,1..4]

Индексом первого элемента в этом массиве является [1,1,1,1,1,1]. Индексом последнего элемента является [3,2,3,4,3,4].

Приложение

Создание массивов

Вы определяете массивы, объявляя данные в DB или в разделе описания переменных. Когда Вы объявляете массив, Вы указываете ключевое слово (ARRAY), а затем размер в квадратных скобках следующим образом:

[значение нижней границы.. значение верхней границы]

В многомерном массиве Вы указываете также дополнительные верхние и нижние границы и разделяете отдельные измерения посредством запятой. Следующий рисунок показывает описание для создания массива размерности 2 x 3.

Ввод начальных значений для массива

Создавая массивы, Вы можете каждому элементу массива присваивать начальное значение. STEP 7 предоставляет два метода ввода начальных значений:

•Ввод индивидуальных значений: для каждого элемента массива Вы указываете значение, допустимое для типа данных этого массива. Значения указываются в порядке следования элементов: [1,1]. Помните, что отдельные элементы должны отделяться друг от друга запятой.

•Задание коэффициента повторения: при наличии последовательных элементов, имеющих одинаковое начальное значение, Вы можете указать число таких элементов (коэффициент повторения) и начальное значение для этих элементов. Формат ввода коэффициента повторения имеет вид: x (y), где x – коэффициент повторения, а y – повторяемое значение.

Если Вы используете массив, описанный на рисунке, показанном выше, то Вы можете задать начальное значение для всех шести элементов следующим образом: 17, 23, -45, 556, 3342, 0. Вы могли бы также установить начальное значение всех шести элементов равным 10, указав 6(10). Вы могли бы задать определенные значения для первых двух элементов, а затем установить остальные 4 элемента в 0, указав следующее: 17, 23, 4(0).

Доступ к данным в массиве

Вы обращаетесь к данным в массиве через индекс определенного элемента в массиве. Индекс используется в сочетании с символьным именем.

Пример: Если массив, описанный на рисунке выше, начинается в первом байте DB20 (motor), Вы обращаетесь ко второму элементу этого массива по следующему адресу:

Motor.Heat_2x3[1,2].

Приложение

Использование массивов в качестве параметров

Вы можете передавать массивы как параметры. Если параметр описан в разделе описания переменных как ARRAY, то Вы должны передать весь массив (а не отдельные элементы). Однако параметру может присваиваться элемент массива, когда Вы вызываете блок, если элемент массива соответствует типу данных параметра.

Если Вы используете массивы как параметры, то не требуется, чтобы эти массивы имели такое же имя (для них даже не нужно имени). Однако оба массива (и формальный параметр, и фактический параметр) должны иметь одинаковую структуру. Например, массив размерности 2 x 3, состоящий из целых чисел, может передаваться как параметр только тогда, когда формальный параметр блока определен как массив размерности 2 x 3, состоящий из целых чисел, и фактический параметр, предоставляемый операцией вызова, тоже является массивом размерности 2 x 3, состоящим из целых чисел.

A.3.3.6 Использование структур для доступа к данным

Структуры

Структура объединяет различные типы данных (элементарные и составные типы данных, включая массивы и структуры), образуя одно целое. Вы можете группировать данные так, чтобы приспособить их к управлению вашим процессом. Поэтому Вы можете также передавать параметры как единицу данных, а не как отдельные элементы. Следующий рисунок показывает структуру, состоящую из целого числа, байта, символа, числа с плавающей точкой и булевой величины.

Структура может иметь до 8 вложенных уровней (например, структура, состоящая из структур, содержащих массивы).

Приложение

Создание структуры

Вы определяете структуры, описывая данные внутри DB или в разделе описания переменных логического блока.

Следующий рисунок иллюстрирует описание структуры (Stack_1), которая состоит из следующих элементов: целое число (для хранения количества), байт (для хранения исходных данных), символ (для хранения управляющего кода), число с плавающей точкой (для хранения температуры), и булев бит памяти (для завершения сигнала).

Присваивание структуре начальных значений

Если Вы хотите присвоить начальное значение каждому элементу структуры, то указывайте значение, допустимое для типа данных и имени элемента. Например, Вы можете присвоить следующие начальные значения (структуре, объявленной на рисунке выше):

Хранение и доступ к данным в структурах

У Вас есть доступ к отдельным элементам структуры. Вы можете использовать символьные адреса (например, Stack_1.Temperature). Однако Вы можете указывать абсолютный адрес, по которому расположен элемент (пример: если Stack_1 расположен в DB20, начиная с байта 0, то абсолютный адрес для amount – это DB20.DBW0 и адрес для temperature – это DB20.DBD6).

Использование структур в качестве параметров

Вы можете передавать структуры в качестве параметров. Если параметр описывается как STRUCT в разделе описания переменных, то Вы должны передавать структуру с теми же самыми компонентами. Однако параметру может присваиваться также элемент структуры, когда Вы вызываете блок, если элемент структуры соответствует типу данных параметра.

Если Вы используете структуры в качестве параметров, то обе структуры (для формальных параметров и для фактических параметров) должны иметь одинаковые компоненты, другими словами, одинаковые типы данных должны располагаться в одинаковой последовательности.

Приложение

A.3.3.7 Использование определяемых пользователем типов данных для доступа к данным

Типы данных, определяемые пользователем

Типы данных, определяемые пользователем (UDT), могут объединять элементарные и составные типы данных. Вы можете присваивать UDT имена и использовать их более одного раза. Следующий рисунок иллюстрирует структуру определяемого пользователем типа данных, состоящего из целого числа, байта, символа, числа с плавающей точкой и булевой величины.

Вместо ввода всех типов данных по одному или в виде структуры Вам нужно лишь определить "UDT20" как тип данных, и STEP 7 автоматически выделит соответствующее пространство памяти.

Создание определяемого пользователем типа данных

Вы определяете UDT с помощью STEP 7. Следующий рисунок показывает UDT, состоящий из следующих элементов: целое число (для хранения количества), байт (для хранения исходных данных), символ (для хранения управляющего кода), число с плавающей точкой (для хранения температуры), и булев бит памяти (для завершения сигнала). Вы можете присвоить UDT символьное имя в таблице символов (например, process data).

Как только Вы создали UDT, Вы можете использовать этот UDT подобно типу данных, например, когда Вы описываете тип данных UDT200 для переменной в DB (или в разделе описания переменных FB).

Следующий рисунок показывает DB с переменными process_data_1 с типом данных UDT200. Вы определяете только UDT200 и process_data_1. Массивы, показанные курсивом, создаются, когда Вы компилируете DB.