西门子PLC模块 如何实现 S7-1x00 字符串转换功能
一 概 述
在我这么多年的西门子PLC模块技术支持生涯中，在编程相关的问题里面，字符串编程保守估计得占四分之一，而这其中字符串转换占了绝大多数，今天我们就盘点一下常见的字符串转换问题。

二 字符串转换
2.1 字符串
西门子的 SIMATIC 字符串和第三方常见的字符串有所不同，SIMATIC 字符串的结构与占用空间，如图 1 所示。


SIMATIC 字符串数据类型zui大字符长度与占用空间的关系，如图 2 所示。


SIMATIC 字符串还可以自定义zui大字符长度数据类型，如图 3 所示。

String 的每个字符的类型是 Char，遵循 ASCII 码，当然如果操作系统的区域语言设置为中文（简体，中国），可以使用 GB2312 编码用连续两个字符表示汉字。WString 的每个字符的类型是 WChar，遵循 Unicode 编码。每个汉字都有独立的字符表示，但是与 GB2312 不同。
图 4 展示了不同编码下的汉字。一个 String[10] 类型变量，一个 WString[20] 类型变量，值都是“西门子”，以“西”字为例，String 类型变量值为 16#CEF7，WString 类型变量值为 16#897F。此外可以观察一下zui大长度和实际长度在字符串中的位置和值。


上面所说的是西门子的 SIMATIC 字符串，而一般市面常见上位机或者仪表等所指的字符串其实对应的是图 1 所示的 SIMATIC 字符串后半截的字符部分，对于西门子来说，这叫做字符数组，Array Of Char，或者 Array Of WChar。对于上位机来说还好，只是格式不相同，编码通常是一样的。困难的是仪表，除了格式不同，仪表的字符编码通常也是各式各样的，为程序的读取转换造成了很多麻烦，字符串转换问题也主要是因为这个而产生。

2.2 字符串转换指令
前面聊了字符串的基本知识，下面简单介绍一下字符串转换的相关指令，更多指令说明需要查阅 TIA Portal 帮助。如图 5 红框所示为 TIA Portal 自带的字符串转换指令。


这部分指令又细分成三类。
第 一类是数值和字符串之间的转换
这里注意，数值都是十进制数，不论是浮点数还是整数，如图 6 所示。


第二类是字符数组与字符串之间的转换
主要用在通信前的zui后一次、通信后的第 一次转换。如前所述通信对象通常都是字符数组，需要将字符串转为字符数组（通信前）、将字符数组转换为字符串（通信后），详细介绍如图 7 所示。


第三类是字符和十六进制之间的转换
从名字就能看出来，ATH和HTA，A就是ASCII，H就是Hex（十六进制Hexadecimal），记住这两个缩写就能知道转换方向，在与第三方通信时经常需要用到，详细介绍如图 8 所示。


2.3 字符串转换案例
下面就用几个常见的例子为大家演示字符串的转换。

案例1
某扫码枪将扫描到的二维码，通过 Profinet IO 将这一串字符送入 西门子PLC模块 的 String字符串变量，如图 9 所示。


编程思路：
通常我们的做法是新建一个非优化 DB 块，然后建立 String 类型变量（这里是String[15]），然后通过 SCL 的 PEEK 指令将每个 IB 的字符送入 String 的每个字符，zui后为 String 变量的实际字符长度赋值（这里是15），然后结束。

这么做肯定是没有问题的，不过推荐使用 Chars_TO_Strg 指令，这个指令需要字符数组作为输入，我们可以通过将 西门子PLC模块 变量（案例中的 IB100-IB114）设置为字符数组类型，然后进行转换。这里的 String 是优化变量，也不专门为实际字符长度赋值。

虽然 PLC 变量不能直接设置为数组类型，但是可以设置为 PLC 数据类型，所以我们可以考虑新建 PLC 数据类型，里面添加数组类型变量，然后就可以间接地将PLC 变量设置为数组，如图 10 所示。（注：如果 PLC 数据类型中包含字符串类型，那么 PLC 变量无法定义为该 PLC 数据类型，否则无需编程即可实现）


之后就可以编写相关转换程序，查看转换结果。如图 11 所示。


案例2
某仪表需要进行给定，西门子PLC模块 设定的浮点数值传送到字符数组后通过 TCP 传送给仪表，如图 12 所 示。


编程思路：
因为 S_CONV 进行浮点数转换时，只会将浮点数转换的字符串显示为科学计数法形式，所以在没有 VAL_STRG 指令的 S7-300/400 上，这个问题编程会很麻烦，比如通过放大/缩小倍数取整得到每一位，然后把每一位连同小数点转换成对应字符。
现在有了 VAL_STRG 指令，就可以直接指定转换为正常小数显示的字符串。SCL编程如图 13 所示。


这里需要注意的是 VAL_STRG 转换后是右对齐，所以前面会产生很多空格，如图 14 所示。所以需要使用 delet 指令删除空格得到zui终的字符串。


zui后得到的字符数组 “strData”.setChars 变量通过 TCP 发送程序传送到仪表，如图 15 所示为输出结果。


案例3
某仪表将浮点数的十六进制表示方式以字符的形式，通过串口通信的方式传递给西门子PLC模块，如图 16 所示。


编程思路：
通过串口接收指令（Receive_P2P）可以直接将对方发送的字符数组接收为字符串，通过串口发送指令（Send_P2P）可以直接发送字符串，对方将会收到字符数组，这样就无需使用 Strg_TO_Chars 与 Chars_TO_Strg 指令进行转换了。
注意：通过 TCP、UDP 等开放式用户通信的方式与串口是不一样的，需要使用上面的转换指令。
因为西门子PLC模块 接收到的是十六进制对应的 ASCII 组成的字符串，所以需要先转换成十六进制数，这时需要使用 ATH 进行转换，转换成 DWord 类型后，再转换成Real 即可，程序如图 17 所示，结果如图 18 所示。


对案例 3 再进行修改，如果仪表传递的是十六进制每个字符的 ASCII 数值的 ASCII 码呢，如图 19 所示。


此时 西门子PLC模块 需要使用两次 ATH 指令，第 一次把每两个连续 ASCII 码转换成一个十六进制对应的 ASCII 码，第二次再把 ASCII 转换成十六进制，如图 20 所示。


图 17 中第二行程序替换程序，如图 21 所示，注意第 一次 ATH 转换16个字符，第二次转换8个字符，结果如图 22 所示。


三 总结
从以上案例能总结出，编好字符串转换需要掌握的要点如下：
1、深刻理解字符串的格式，SIMATIC 字符串与第三方的不同
2、弄清楚第三方所提供/所需要的编码方式
3、了解西门子字符串转换指令区别，适用范围