西门子信号模块6ES75221BF000AB0

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I/O 模块是 SIMATIC S7-1500 与过程之间的接口：

• 数字量和模拟量模块可***提供每种任务所需的输入/输出。

• SIMATIC S7-1500 和 ET 200MP 的工艺模块

  • 具有高速计数和位置检测集成功能

  • 具有用于完成过程级别的任务且响应时间较短的集成输入和输出

• 用于 SIMATIC S7-1500 和 ET 200MP 的通信模块

  • 用于采用点对点连接的数据交换

  • 用于连接至 PROFIBUS

  • 用于连接到工业以太网

• 用于方便、轻松地对 S7-1500 和 ET 200MP 模块进行接线的连接系统

1847年10月1日，维尔纳·冯·西门子（Werner von Siemens）在其发明的使用指针是来指出字

母顺序而不是摩尔斯电码的电报技术基础上建立了公司。公司随后被称为Telegraphen-Bauanst

alt von Siemens & Halske。

西门子

西门子

1848年，公司建造了欧洲条远距离电报线，从柏林到法兰克福跨度为500公里。

1850年，创始人的弟弟，卡尔·威廉·西门子（Carl Wilhelm Siemens）在伦敦设立代表处。

十九世纪五十年代，公司参与了俄罗斯远距离电报网络的建设工作。

1855年，创始人的另一个弟弟卡尔·海因里希·冯·西门子（Carl Heinrich von Siemens）在

圣彼得堡建立了一个新的分支机构。

公司不断地成长并开始涉足电气列车和灯泡。1890年，创始人退休，把公司留给了他的弟弟卡

尔·海因里希和两个儿子阿诺德·西门子（Arnold von Siemens）以及乔治·威廉·西门子（

Georg Wilhelm von Siemens）。

1897年，西门子和哈尔斯克（Halske）联合成立了公司S&H。

1919年，S&H和其它两家公司共同成立了欧司朗灯泡公司（Osram Lightbulb Company）。

1923年，成立了日本分公司。

二战期间

在二十世纪二十年代至三十年代之间，S&H开始生产收音机、电视机和电子显微镜。在***次世

界大战之前，S&H被卷入了德国的秘密战备。

在1937年至1938年间（日军对南京城进行南京大屠杀），德国西门子公司驻南京办事处经理拉贝

以自己时任德国国家社会主义工人党（纳粹党）南京分部副部长的特殊身份，在中国南京建立南

京战时安全区，并出任安全区委员会主席，保护了约25万中国平民，被称为“活菩萨”、“中国

的辛德勒”。

战后发展

在二十世纪五十年代，S&H开始生产计算机、半导体设备、洗衣机和心脏起搏器。

1966年，西门子股份公司（Siemens AG）成立。

1967年，西门子股份公司和罗伯特·博世有限公司成立主要生产白色家电的合资企业博西家用电

器公司（BSH），后成为德国和西欧家电市场的***。

1980年，公司的台数字电话交换机下线。

1988年，西门子和通用电气收购英***务和技术公司Plessey。因为Plessey公司的持有人分裂，

因此西门子接收了其航空电子、雷达和交通控制部分，并更名为Siemens Plessey。

节 PLC概念

1、PLC的基本概念

可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的

。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主

要

用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围

，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Comput

er)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC 

2、PLC的基本结构 

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图所示：

a. 中央处理单元(CPU)

中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的

用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错

误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映

象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数

运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，***将I/O映象区的

各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。

为了进一步提高PLC的可*性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系

统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。

b、存储器

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。

C、电源 

PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可*得电源系统是无法正常工

作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内

，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。

3、PLC的工作原理

一. 扫描技术

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶

段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执

行上述三个阶段。

(一) 输入采样阶段

在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的

相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入

状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲

信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能***在任何情况下，该输入均能被读入。

(二) 用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯

形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对

由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储

区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯

形图所规定的特殊功能指令。

即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出

点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯

形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面

的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作

用。

(三) 输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和

数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。

比较下二个程序的异同：

程序1：

程序2：

这两段程序执行的结果完全一样，但在PLC中执行的过程却不一样。

※ 程序1只用一次扫描周期，就可完成对%M4的刷新；

※ 程序2要用四次扫描周期，才能完成对%M4的刷新。

这两个例子说明：同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。另外，也可以看

到：采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然，

如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么区别了。

一般来说，PLC的扫描周期包括自诊断、通讯等，如下图所示，即一个扫描周期等于自诊断、通讯

、输入采样、用户程序执行、输出刷新等所有时间的总和。

二. PLC的I/O响应时间

为了增强PLC的抗干扰能力，提高其可*性，PLC的每个开关量输入端都采用光电隔离等技术。

为了能实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制，PLC采用了不同于一般微型计算机的运行方式(扫

描技术)。

以上两个主要原因，使得PLC得I/O响应比一般微型计算机构成的工业控制系统满的多，其响应时间

至少等于一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至***。

所谓I/O响应时间指从PLC的某一输入信号变化开始到系统有关输出端信号的改变所需的时间。其最

短的I/O响应时间与最长的I/O响应时间如图所示： 

第(n-1)个

扫描周期

***I/O响应时间：

最长I/O响应时间

SIEMENS PLC在中国的产品，根据规模和性能的大小，主要有 S7-200 S7-300 和S7-400三种，下面

就简单介绍一下该三种产品的一些特性。

S7-200

针对低性能要求的摸块化小控制系统，它最多可有7个模块的扩展能力，在模块中集成背板总线，

它的网络联接有RS-485通讯接口和Profibus两种，可通过编程器PG访问所有模块，带有电源、CPU

和I/O的一体化单元设备。

其中的扩展模块（EM）有以下几种：数字量输入模块（DI）——24VDC 和 120/230VAC；数字量输

出（DO）——24VDC 和 继电器；模拟量输入模块（AI）——电压、电流、电阻和热电偶；模拟量

输出模块——电压和电流。  还有一个比较特殊的模块-通讯处理器（CP）——该块的功能是可以

把S7-200作为主站连接到AS-接口（传感器和执行器接口），通过AS-接口的从站可以控制多达248

个设备，这样就可以***的扩展S7-200的输入和输出点数。