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1.二进制数
所有的数据在PLC中都以二进制形式储存，在编程软件中可以使用不同的数制。
（1）用1位二进制数表示数字量
二进制数的1位（bit）只能取0和1这两个不同的值，可以用一个二进制位来表示开关量（或称为数字量）的两种不同的状态，例如触点的断开和接通、线圈的通电和断电等。如果该位为1，梯形图中对应的位编程元件（例如M和Q）的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开，以后称该编程元件为1状态，或称该编程元件为ON（接通）。如果该位为0，对应的编程元件的线圈和触点的状态与上述的相反，称该编程元件为0状态，或称该编程元件为OFF（断开）。
（2）多位二进制数
可以用多位二进制数来表示大于1的数字，二进制数遵循逢2进1的运算规则，每一位都有一个固定的权值，从右往左的第 n 位（最低位为第0位）的权值为2 n ，第3位至第0位的权值分别为8、4、2、1，所以二进制数又称为8421码。
S7-200 SMART用2#来表示二进制常数。16位二进制数2#0000 0100 1000 0110对应的十进制数为2 10 +2 7 +2 2 +2 1 =1158。
（3）有符号数的表示方法
PLC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，为1时为负数。正数的补码是它本身，最大的16位二进制正数为2#0111 1111 1111 1111，对应的十进制数为32767。
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。例如将1158对应的补码2#0000 0100 1000 0110逐位取反后，得到2#1111 1011 0111 1001，加1后得到-1158的补码1111 1011 0111 1010。
将负数的补码的各位取反后加1，得到它的绝对值对应的正数。例如将-1158的补码2#1111 1011 0111 1010逐位取反后得到2#0000 0100 1000 0101，加1后得到1158的补码2#0000 0100 1000 0110。表3-1给出了不同进制的数的表示方法。常数的取值范围见表3-2。
2.十六进制数
多位二进制数的读、写很不方便，为了解决这个问题，可以用十六进制数来表示多位二进制数。十六进制数使用16个数字符号，即0～9和A～F，A～F分别对应于十进制数10～15。可以用数字后面加“H”来表示十六进制常数，例如AE75H。S7-200 SMART用数字前面的“16#”来表示十六进制常数。4位二进制数对应于1位十六进制数，例如二进制常数2#1010 1110 0111 0101可以转换为16#AE75。
表3-1 不同进制的数的表示方法
表3-2 常数的取值范围
十六进制数采用逢16进1的运算规则，从右往左第 n 位的权值为16 n （最低位的 n 为0），例如16#2F对应的十进制数为2×16 1 +15×16 0 =47。
3.BCD码
BCD（Binary Coded Decimal）码是各位按二进制编码的十进制数。每位十进制数用4位二进制数来表示，0～9对应的二进制数为0000～1001，各位BCD码之间的运算规则为逢十进1。以BCD码1001 0110 0111 0101为例，对应的十进制数为9675，最高的4位二进制数1001表示9000。4位BCD码用16位二进制数（即一个字）来表示，允许的最大数字为9999，最小的数字为0。
人们熟悉十进制数，因此PLC的输入和输出的数据一般采用BCD码格式。拨码开关（见图3-5）内部可转动的圆盘圆周面上有0～9这10个数字，用它面板上的按钮来增、减各位要输入的数字。它用内部的硬件将显示的十进制数转换为4位二进制数。PLC用输入点读取的多位拨码开关的输出值就是BCD码，需要用数据转换指令BIN将它转换为16位二进制整数。编程软件用十六进制格式（16#）表示BCD码。例如从图3-5中的拨码开关读取的12位二进制数为2#1000 0010 1001，对应的BCD码用16#829来表示。
用PLC的4个输出点给译码驱动芯片4547提供输入信号（见图3-6），可以用共阴极LED七段显示器显示一位十进制数。需要用数据转换指令BCD将PLC中的16位二进制整数转换为BCD码，然后分别送给各个译码驱动芯片。
视频“容易混淆的BCD码和十六进制数”可通过扫描二维码3-1播放。
二维码3-1
图3-5 拨码开关
图3-6 LED七段显示器电路
数据类型定义了数据的长度（位数）和表示方式。S7-200 SMART的指令对操作数的数据类型有严格的要求。
1.位
位（bit）数据的数据类型为BOOL（布尔）型，BOOL变量的值为2#1和2#0。BOOL变量的地址由字节地址和位地址组成，例如I3.2中的区域标示符“I”表示输入（Input），字节地址为3，位地址为2（见图3-7）。这种访问方式称为“字节.位”寻址方式。
2.字节
一个字节（Byte）由8个位数据组成，例如输入字节IB3（B是Byte的缩写）由I3.0～I3.7这8位组成（见图3-7）。其中的第0位I3.0为最低位，第7位I3.7为最高位。
3.字和双字
相邻的两个字节组成一个字（Word），相邻的两个字组成一个双字（Double Word）。字和双字都是无符号数，它们用十六进制数来表示。
VW100是由VB100和VB101组成的一个字（见图3-8），VW100中的V为变量存储器的区域标示符，W表示字。双字VD100由VB100～VB103（或VW100和VW102）组成，VD100中的D表示双字。字的取值范围为16#0000～16#FFFF，双字的取值范围为16#0000 0000～16#FFFF FFFF。
图3-7 位数据与字节
图3-8 字节、字和双字
需要注意下列问题：
1）以组成字VW100和双字VD100的编号中最小的字节VB100的编号100作为VW100和VD100的编号。
2）组成VW100和VD100的编号最小的字节VB100为VW100和VD100的最高位字节，编号最大的字节为字和双字的最低位字节。
3）数据类型字节、字和双字都是无符号数，它们的数值用十六进制数表示。从图3-9可以看出字节、字和双字之间的关系。
图3-9 状态图表
4.16位整数和32位双整数
16位整数（Integer, INT）和32位双整数（Double Integer, DINT）都是有符号数。整数的取值范围为-32768～32767，双整数的取值范围为-2147483648～2147483647。
5.32位浮点数
浮点数（REAL）又称为实数，可以表示为1. m ×2 E ，尾数中的 m 和指数 E 均为二进制数， E 可能是正数，也可能是负数。ANSI/IEEE 754—1985标准格式的32位实数的格式为1. m ×2 e ，式中的指数 e = E +127（1≤ e ≤254）为8位正整数。
ANSI/IEEE标准浮点数的格式如图3-10所示，共占用一个双字（32位）。最高位（第31位）为浮点数的符号位，最高位为0时为正数，为1时为负数；8位指数 e 占第23～30位；因为规定尾数的整数部分总是为1，只保留了尾数的小数部分 m （第0～22位）。第22位的权值为2 -1 ，第0位的权值为2 -23 。浮点数的范围为±1.175 495 ×10 -38 ～±3.402 823 ×10 38 。
图3-10 浮点数的结构
浮点数的优点是用很小的存储空间（4B）可以表示非常大和非常小的数。PLC的输入、输出变量（例如模拟量输入值和模拟量输出值）大多是整数，用浮点数来处理这些数据需要进行整数和浮点数之间的相互转换，浮点数的运算速度比整数的运算速度慢一些。
在编程软件中，一般并不使用二进制格式或十六进制格式表示的浮点数，而是用十进制小数来输入或显示浮点数，例如在编程软件中，50是16位整数，而50.0为浮点数（见图3-9）。
6.ASCII码字符
ASCII码（美国信息交换标准代码）由美国国家标准局（ANSI）制定，它已被国际标准化组织（ISO）定为国际标准（ISO 646标准）。标准ASCII码也叫作基础ASCII码，用7位二进制数来表示所有的英文大写、小写字母，数字0～9、标点符号，以及在美式英语中使用的特殊控制字符。数字0～9的ASCII码为十六进制数30H～39H，英文大写字母A～Z的ASCII码为41H～5AH，英语小写字母a～z的ASCII码为61H～7AH。
7.字符串
数据类型为STRING的字符串由若干个ASCII码字符组成，第一个字节定义字符串的长度（0～254，见图3-11），后面的每个字符占一个字节。变量字符串最多255个字节（长度字节加上254个字符字节）。
图3-11 字符串的格式
1.过程映像输入寄存器（I）
在每个扫描周期开始时，CPU对物理输入点进行采样，用过程映像输入寄存器来保存采样值。
过程映像输入寄存器是PLC接收外部输入的数字量信号的窗口。外部输入电路接通时，对应的过程映像输入寄存器为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，也可以接多个触点组成的串并联电路。在梯形图中，可以多次使用输入位的常开触点和常闭触点。
I、Q、V、M、S、SM和L存储器区均可以按位、字节、字和双字来访问，例如I3.5、IB2、IW4和ID6。
2.过程映像输出寄存器（Q）
在扫描周期的末尾，CPU将过程映像输出寄存器的数据传送给输出模块，再由后者驱动外部负载。如果梯形图中Q0.0的线圈“通电”，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的常开触点闭合，使接在Q0.0对应的端子的外部负载通电，反之则该外部负载断电。输出模块中的每一个硬件继电器仅有一对常开触点，但是在梯形图中，每一个输出位的常开触点和常闭触点都可以被多次使用。
3.变量存储器（V）
变量（Variable）存储器用来在程序执行过程中存放中间结果，或者用来保存与过程或任务有关的其他数据。
4.位存储器（M）
位存储器（M0.0～M31.7）又称为标志存储器，它类似于继电器控制系统的中间继电器，用来存储中间状态或其他控制信息。S7-200 SMART的M存储器只有32B，如果不够用，可以用V存储器来代替M存储器。
5.定时器（T）
定时器相当于继电器系统中的时间继电器。S7-200 SMART有三种时间基准（1ms、10ms和100ms）的定时器。定时器的当前值为16位有符号整数，用于存储定时器累计的时间基准增量值（1～32767）。预设值是定时器指令的一部分。
定时器位用来描述定时器的延时动作的触点状态，定时器位为ON时，梯形图中对应的定时器的常开触点闭合、常闭触点断开；定时器位为OFF时，梯形图中触点的状态相反。
用定时器地址（例如T5）来访问定时器的当前值和定时器位，带位操作数的指令用来访问定时器位，带字操作数的指令用来访问当前值。
6.计数器（C）
计数器用来累计其计数输入脉冲电平由低到高（即上升沿）的次数，S7-200 SMART有加计数器、减计数器和加减计数器。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。用计数器地址（例如C20）来访问计数器的当前值和计数器位。带位操作数的指令访问计数器位，带字操作数的指令访问当前值。
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。其当前值和预设值为32位有符号整数，当前值为只读数据。高速计数器的地址由区域标示符HC和高速计数器号组成，例如HC2。
8.累加器寄存器（AC）
累加器寄存器简称为累加器，它是一种特殊的存储单元，可以用来向子程序传递参数和从子程序返回参数，或用来临时保存中间的运算结果。CPU提供了4个32位累加器（AC0～AC3），可以按字节、字和双字来访问累加器中的数据。按字节、字只能访问累加器的低8位或低16位，按双字访问全部的32位，访问的数据长度由所用的指令决定。例如在指令“MOVW AC2，VW100”中，按字（W）访问AC2。
9.特殊存储器（SM）
特殊存储器用于CPU与用户程序之间交换信息，例如SM0.0一直为ON，SM0.1仅在执行用户程序的第一个扫描周期为ON。SM0.4和SM0.5分别提供周期为1min和1s的时钟脉冲。SM1.0、SM1.1和SM1.2分别是零标志、溢出标志和负数标志。
10.局部存储器（L）
S7-200 SMART将主程序、子程序和中断程序统称为程序组织单元（POU），各POU都有自己的64B的局部（Local）存储器。使用梯形图和功能块图时，将保留局部存储器的最后4B。
局部存储器简称为L存储器，仅在它被创建的POU中有效，各POU不能访问其他POU的局部存储器。局部存储器作为暂时存储器，或用来作子程序的输入、输出参数。变量存储器（V）是全局存储器，可以被所有的POU访问。
S7-200 SMART给主程序和它调用的8个子程序嵌套级别、中断程序和它调用的4个子程序嵌套级别各分配64B局部存储器。
11.模拟量输入（AI）
S7-200 SMART的AI模块将现实世界连续变化的模拟量（例如温度、电流、电压等）按比例转换为一个字长（16位）的数字量，用区域标识符AI、表示数据长度的W（字）和起始字节的地址来表示模拟量输入的地址，例如AIW16。因为模拟量输入的长度为一个字，应从偶数字节地址开始存放，模拟量输入值为只读数据。
12.模拟量输出（AQ）
S7-200 SMART的AO模块将长度为一个字的数字转换为现实世界的模拟量，用区域标识符AQ、表示数据长度的W（字）和起始字节的地址来表示存储模拟量输出的地址，例如AQW32。因为模拟量输出的长度为一个字，应从偶数字节地址开始存放，模拟量输出值是只写数据，用户不能读取模拟量输出值。
13.顺序控制继电器（S）
32B的顺序控制继电器（SCR）位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，详细的使用方法见5.4节。
14.CPU存储器的范围与特性
标准型CPU存储器的范围如表3-3所示。紧凑型CPU没有模拟量输入AIW和模拟量输出AQW。
表3-3 S7-200 SMART存储器的范围
在S7-200 SMART中，通过地址访问数据，地址是访问数据的依据，访问数据的过程称为“寻址”。几乎所有的指令和功能都与各种形式的寻址有关。
1.直接寻址
直接寻址指定了存储器的区域、长度和位置，例如VW90是V存储区中16位的字，其地址为90。
2.间接寻址的指针
间接寻址在指令中给出的不是操作数的值或操作数的地址，而是给出一个被称为指针的双字存储单元的地址，指针里存放的是真正的操作数的地址。
间接寻址用来在程序运行期间，通过改变指针中地址的值，动态地修改指令中的地址。间接寻址常用于循环程序和查表程序。用循环程序来累加一片连续的存储区中的数值时，每次循环累加一个数值。应在累加后修改指针中存储单元的地址值，使指针指向下一个存储单元，为下一次循环的累加运算做好准备。没有间接寻址，就不能编写循环程序。
地址指针就像收音机调台的指针，改变指针的位置，指针指向不同的电台。改变指针中的地址值，地址指针“指向”不同的地址。
旅客入住酒店时，在前台办完入住手续，酒店就会给旅客一张房卡，房卡里面有房间号，旅客根据房间号使用酒店的房间。修改房卡中的房间号，旅客用同一张房卡就可以入住不同的房间。这里房卡就是指针，房间相当于存储单元，房间号就是存储单元的地址。
S7-200 SMART CPU允许使用指针，对存储区域I、Q、V、M、S、AI、AQ、SM、T（仅当前值）和C（仅当前值）进行间接寻址。间接寻址不能访问单个位（bit）地址、HC、L存储区和累加器。
使用间接寻址之前，应创建一个指针。指针为双字存储单元，用来存放要访问的存储器的地址，只能用V、L或累加器作指针。建立指针时，用双字传送指令MOVD将需要间接寻址的存储器地址送到指针中，例如“MOVD &VB200，AC1”（见图3-12）。&VB200是VB200（即VW200的首字节）的地址，而不是VB200中的值。
图3-12 指针与间接寻址
3.用指针访问数据
用指针访问数据时，操作数前加“*”号，表示该操作数为一个指针。图3-12的“MOVW *AC1，AC0”是字操作指令，AC1是一个指针，*AC1是AC1所指的地址中的数据。图3-12存放在VB200和VB201组成的VW200中的数据字被传送到累加器AC0的低16位。
4.修改指针
用指针访问相邻的下一个数据时，因为指针是32位的数据，应使用双字指令来修改指针值，例如双字加法指令ADDD或双字递增指令INCD。修改时记住需要调整的存储器地址的字节数，访问字节时，指针值加1，访问字时，指针值加2，访问双字时，指针值加4。
【例3-1】 某发电机在计划发电时每个小时有一个有功功率给定值，从0点开始，这些给定值依次存放在VW100～VW146组成的表格中，一共24个字。从实时时钟读取的小时值（0～23）保存在VD20中，用VD10作指针，用间接寻址读取当时的功率给定值，送给VW30。下面是例程“计划发电”中的语句表程序。
一个字由两个字节组成，地址相邻的两个字的地址增量为2，所以用了两条双字加法指令。在程序运行时，启动程序状态监控。设置VD20的值为8（当前时间为上午8:00），执行两次加法指令后，指针VD10中是VW116的地址。*VD10的值是读取的上午8:00的有功功率给定值。附录图A-2是本例程的语句表程序状态监控，*VD10的监控值后面的括号中给出了操作数的地址VW116。
视频“间接寻址”可通过扫描二维码3-2播放。
二维码3-2
例4-7给出了在循环程序中使用间接寻址的例子。