西门子CPU221

西门子cpu221

cpu416-2和cpu416-3是功能强大的simatics7-400系列plc的cpu。集成的profibus-dp接口，使它能作为主站直接连接到profibus-dp现场总线。cpu416-3有一条额外的dp线，可用if964-dp接口子模块进行连接。可编程序控制器是结合继电接触器控制和计算机技术而不断发展完善的一种自动控制装置，具有编程简单、使用方便、通用性强、可在传统的工业生产过程中存在着大量的开关量顺序控制，按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行联锁保护动作的控制，另外还有大量离散量的数据采集。这些功能是通过继电接触器控制系统来实现的。20世纪60年代，汽车生产流水线的自动控制系统就是继电接触器控制的典型代表。当时汽车的每一次改型都直接导致继电接触器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新的周期越来越短，这样，继电接触器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时、费工、费料。为了改变这一现状，美国通用汽车公司公开招标，要求用新的控制装置取代继电接触器控制装置，并提出了以下十项招标指标。

① 编程方便，现场可修改程序。

② 维修方便，采用模块化结构。

③ 可靠性高于继电接触器控制装置。

④体积小于继电接触器控制装置。早期的plc（20世纪60年代末~20世纪70年代中期）可以看作是继电接触器控制装置的替代物，其主要功能只是执行原先用继电接触器完成的顺序控制、定时控制等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在i/o接口电路上做了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的元器件主要采用分立元器件和中小规模集成电路，存储器采用磁心存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电接触器控制线路的方式——梯形图。早期的plc性能要优于继电接触器控制装置，其优点是简单易懂、便于安装、体积小、能耗低、有故障显示及能重复使用等，其中plc特有的编程语言——梯形图一直沿用至今。

中期的plc（20世纪70年代中期~20世纪80年代中后期）由于微处理器的出现而发生了巨大的变化。美国、日本及德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为plc的中央处理单元（cpu），使plc的功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时及计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通信、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关量模块以外，还增加了模拟量模块、远程i/o模块及各种特殊功能模块，并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使plc的应用范围得以扩大。

近期（20世纪80年代中后期至今）由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，各种类型的plc所采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高plc的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片，使得plc软、硬件功能发生了巨大变化。当前，随着网络技术的迅猛发展，plc的网络通信功能进一步增强。

1.1.2plc的定义plc中*常用的编程语言是与继电接触器电路图类似的梯形图语言，这种编程语言形象直观，容易掌握，使用者不需要专门的计算机知识和语言，即可在短时间内掌握。当生产流程需要改变时，可使用编程器在线或离线修改程序，使用方便、灵活。对于大型复杂的控制系统，还有各种图形编程语言使设计者只需要熟悉工艺流程即可编制程序。5.体积小、维护方便

plc体积小，质量轻，结构紧凑，硬件连接方式简单，接线少，便于安装维护。维修时，通过更换各种模块，可以迅速排除故障。另外，plc具有自诊断、故障报警功能，面板上的各种指示便于操作人员检查调试，有的plc还可以实现远程诊断调试功能。6.系统的设计、实施工作量小

plc用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及实施的周期大为缩短，非常适合多品种、小批量的生产场合。同时，系统维护也变得容易，更重要的是使同一设备经过程序修改来改变生产过程成为可能。

1.2.2 plc的技术性能指标

plc*基本的应用是取代传统的继电接触器进行逻辑控制，此外还可以用于定时/计数控制、步进控制、数据处理、过程控制、运动控制、通信联网和监控等场合。plc具有可靠性高、抗干扰能力强、功能完善、编程简单、组合灵活、扩展方便、体积小、质量轻及功耗低等特点，其主要性能通常由以下各种指标进行描述。

（1）i/o点数

i/o点数通常指plc的外部数字量的输入和输出端子数，这是一项重要技术指标，可以用cpu本机自带i/o点数来表示，或者以cpu的i/o*大扩展点数来表示。通常小型机*多有几十个点，中型机有几百个点，大型机超过千点。另外，还可以用plc外部扩展的*大模拟量数来表示。

（2）存储器容量

存储器容量指plc所能存储用户程序的多少，一般以“字节（b）”为单位。

（3）扫描速度模块种类、自诊断、监控、主要硬件型号、工作环境及电源等级等。

1.2.3 s7-1200 plc的技术性能指标s7-1500 plc是目前西门子公司主推的自动化系统，是在s7-300/400plc的基础上开发的中高性能控制器，

s7-1200plc是西门子公司2009年推出的面向离散自动化系统和独立自动化系统的紧凑型自动化产品，定位在原有的simatic s7-200plc和s7-300 plc产品之间。s7-1200 plc涵盖了s7-200plc的原有功能并且新增了许多功能，可以满足更广泛领域的应用。

plc的处理速度一般用基本指令的执行时间来衡量，即一条基本指令的扫描速度，主要取决于所用芯片的性能。目前，plc在国内外已广泛应用于钢铁、现代plc具有数学运算（含矩阵运算、函数运算及逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表及位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到其他智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金及食品工业中的一些大型控制系统。6.通信及联网

plc通信含plc间的通信及plc与其他智能设备间的通信。随着计算机控制技术和网络技术的发展，工厂自动化网络发展得很快，各plc厂商都十分重视plc的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的plc都具有支持以太网通信的接口，通信非常方便。

plc的应用范围已从传统的产业设备和机械的自动控制，扩展到以下应用领域：中小型过程控制系统、远程维护服务系统、节能监视控制系统，以及与生活、环境相关联的机器，而且均有急速上升的趋势。值得注意的是，随着plc、dcs的相互渗透，两者的界线日趋模糊，plc正从传统的应用于离散制造业向应用到连续的流程工业扩展。