西门子PLC数字量输入模块SM1221     西门子PLC数字量输入模块SM1221

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PLC的发展趋势

1、功能向增强化和专业化的方向发展，针对不同行业的应用特点，开发出专业化的PLC产品。以此来提高产品的性能和降低产品的成本，提高产品的易用性和专业化水平。

2、规模向小型化和大型化的方向发展，小型化是指提高系统可靠性基础上，产品的体积越来越小，功能越来越强；大型化是指应用在工业过程控制领域较大的应用市场，应用的规模从几十点扩展到上千点，应用功能从单一的逻辑运算扩展几乎能满足所有的用户要求。

3、系统向标准化和开放化方向发展，以个人计算机为基础，在windows平台上开发符合全新一体化开放体系结构的PLC。

通过提供标准化和开放化的接口，可以很方便地将PLC接入其它系统[2]。

PLC的功能特点

PLC的功能 随着自动化技术、计算机技术及网络通信技术的迅速发展，PLC的功能日益增多。它不仅能实现单机控制，而且能实现多机群控制；不仅能实现逻辑控制，还能实现过程控制、运动控制和数据处理等，其主要功能如下：

1、开关量逻辑控制    

这是PLC的zui基本的功能。PLC具有强大的逻辑运算能力，它提供了与、或、非等各种逻辑指令，可实现继电器触点的串联、并联和串并联等各种连接的开关控制，常用于取代传统的继电器控制系统。使用PLC提供的定时、计数指令，可实现定时、计数功能，其定时值和计数值既可由用户在编程时设定，也可用数字拨码开关来设定，其值可进行在线修改，操作十分灵活方便。

2、模拟量控制

在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。PLC提供了各种智能模块，如模拟量输入模块、模拟量输出模块、模拟量输入输出模块、热电阻用模拟量输入模块、热电阻用模拟量输出模块等，通过使用这些模块，把现场输入的模拟量经A/D转换后送CPU处理；而CPU处理的数字结果，经D/A转换成模拟量去控制被控设备，以完成对连续量的控制。

3、闭环过程控制

使用PLC不仅可以对模拟量进行开环控制，而且还可以进行闭环控制。配置PID控制单元或模块，对控制过程中某一变量（如速度、温度、电流、电压等）进行PID控制。

4、定时、定位、计数控制

PLC具有定时控制的功能，它为用户提供了若干个定时器，定时器的时间可以由用户在编写程序时设定，也可以用拨盘开关在外部设定，实现定时或延时控制。定位控制是PLC*的控制功能之一。PLC提供了定位模块、脉冲输出模块等智能模块，以实现各种需求的定位控制。PLC具有计数控制的功能，它为用户提供了若干个计数器或高速计数模块。计数器的计数值可以由用户在编写程序时设定，也可以用拨盘开关在外部设定，实现计数控制。、 5、顺序（步进）控制

在工业控制中，选用PLC实现顺序控制，可以采用IEC规定的用于顺序控制的标准化语言——顺序功能图进行设计，可以用移位寄存器和顺序控制指令编写程序。

6、网络通信

现代PLC具有网络通信的功能，它既可以对远程I/O进行控制，又能实现PLC与计算机之间的通信，从而构成“集中管理，分散控制”的分布式控制系统，实现工厂自动化。PLC通过RS232接口可与各种RS232设备进行通信。PLC还可与其它智能控制设备（如变频器、数控装置）实现通信。PLC与变频器组成联合控制系统，可提高交流电动机的自动化控制水平。

7、数据处理

现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、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别的智能装置，或将它们打印制表[2]。

PLC的特点

1、通用性强、灵活性好、功能齐全 PLC是专为在工业环境下应用而设计的，具有面向工业控制的鲜明特点。通过选配相应的控制模块便可适用于各种不同的工业控制系统。同时，由于PLC采用存储逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，当生产工艺改变或生产设备更新时，不必改变

SIMATIC S7-300 一种通用型PLC，能适合自动化工程中的各种应用场合，尤其是在生产制造工程中的应用。模块化、无排风扇结构、易于实现分布式的配置、以及用户易于掌握等 特点，使得在以下工业部门中实施各种控制任务时，成为一种既经济又切合实际的解决方案S7－300 是由各种模块部件所组成，各模块能以各种不同方法组合在一起。这标明可将控制体系设计成完整契合运用的须要。除了模块之外，用户其余所须要的就是一种 DIN 规范导轨。各模块装置在导轨上，并用螺丝固定。这种构造 既牢靠又电磁兼容。背板总线集成在各模块上，通过将总线衔接器插在模块机壳的面前，使背板总线 联成一体。zui多8个模板可一起装在一个机架上（中心控制器÷ 扩展单元）。

概述

S7-1500 自动化系统具有模块化的结构，可包含zui多 32个模块。 它拥有丰富的模块，且这些模块均可以独立地组合使用。S7-1500自动化系统支持单层配置，其中

的所有模块均安装在一个安装导轨上（请参见手册以了解前提条件）。一个系统包含下列组件：控制器：CPU 具有不同性能等级，并具有集成 PROFINET 接口或 PR

OFINET和PROFIBUS 接口，用于连接分布式 I/O 或用于编程设备、操作装置、其它 SIMATIC 控制器或第三方设备间的通信。用于数字量和模拟量输入/输出的信号模块。

工艺模块用于高速计数、位置检测或测量等功能。通信模块和通信处理器可通过通信接口将控制器进行扩展根据要求，也可使用下列模块：在CPU 向背板总线的输出

对于所有连接的模块来说不够充分的情况下，电源模块 (PS) 通过背板总线为 S7-1500 模块的内部电路供电。用于将 SIMATIC S7-1500 连接到 120/230 VAC 电源的

负载电源模块 (PM)。接口模块用于连接基于 S7-1500 的分布式 I/O。简单的设计使得 SIMATIC S7-1500 十分灵活，便于维护。集成背板总线集成的背板总线；背

板总线集成在模块上。 模块通过 U 形连接器相连，总线连接器插在外壳的背面。 可以节省安装时间。 不久将会提供具有“无响应热插拔”功能的有源背板。模块组装在

S7-1500 安装导轨上：具有各种长度，包括切割至定长的型号。 由于具有集成式 DIN 导轨，可以卡装广泛的标准部件，如附加端子、小型断路器或小型继电器。性能

可靠，接线方便：I/O 信号是通过统一的 40 针前连接器来连接的。 信号模块和前连接器之间具有机械编码，可防止因意外的错误插入而对电路造成破坏。为了对前连

接器进行简单接线，可将该连接器置于“预接线位置”。 在此位置上，插头尚未与模块电路接触。 此位置还可用于在运行过程中进行改动。 用户可借助于前盖内侧的一个

印制电缆连接图进行连接。前连接器作为带螺钉型端子或推入式端子的型号提供。 两个型号都可以连接线芯截面积为 0.25²~ 1.5 mm²（AWG 24 ~ AWG 16）的导线。

另外，数字量信号模块可通过 TOP Connect 进行系统接线。 通过 TOP Connect，可以快速而清晰地连接到现场的传感器和执行器，并可在控制柜中进行简便接线。对于

模拟量模块，可以直接在模块上进行屏蔽；随模块提供了一个屏蔽连接套件，无需工具即可进行安装。针对 S7-1500 的信号模块提供了标签条。可使用一台标准激光打

印机来打印这些 DIN A4 标签纸上的标签。 可以从 TIA Portal 进行自动打印，而无需重新输入符号或地址。 通过这些标签条的设计形式，可为通道或诊断显示 1:1 分配标

签。 如果前盖打开，则诊断显示到端子的这种 1:1 分配会保留。可变和可扩展的站配置：信号模块和通信处理器可以不受限制地以任何方式连接。 系统可自行组态。较大

配置包括带有31个模块（30 个模块 + 1 个电源）的 CPU。 在CPU 向背板总线的输出对于所有连接的模块来说不够充分的情况下，需要由电源 (PS) 通过背板总线为 S7-

1500 模块的内部电路供电。

SIMATIC S7-1500 的尺寸使其能够顺利安装到 SIMATIC S7-300 或 ET 200M 的可用安装空间中。

移动敷设：
SIMATIC S7-1500 及其模块可以垂直和水平安装，从而可以方式安装到可用空间内。

I/O 模块

以下模块类型可用于 SIMATIC S7-1500/ET 200MP：

数字量输入模块

数字量输出模块

数字量输入/输出模块

模拟量输入模块

模拟 I/O 模块

模拟量输出模块

包括高速 (HS) 模拟量模块，无论通道数如何，基本执行时间都是 62.5 µs

用于计数和定位的工艺模块

用于点到点通信和总线连接的通信模块

不久将可供货 用于面向安全的应用的故障安全模块

提供了各种模块等级，可使用户在其应用中实现扩展。 模块本身通过标签进行相应标记：

BA（基本型）： 简易低成本模块，无诊断功能，没有参数

ST（标准型）： 具有与模块或负载组相关的诊断的模块，如果适用，带有参数；模拟量模块： 准确度等级 0.3%

HF（高性能型）： 具有与通道相关的诊断和参数设置的模块；对于模拟量模块： 准确度等级 0.1%，抗扰度和电流隔离程度提高

HS（高速型）：具有滤波和转换时间的模块适用于超高速应用；例如 8 通道模拟量模块，无论的通道数如何，基本执行时间都是 62.5 µs。

I/O 模块的附件：

标签纸：
可插入到 I/O 模块中（10 张 DIN A4 标签纸，每张标签纸带有 10 个标签，预穿孔，可使用标准激光打印机进行打印；可用颜色： Al 灰）

屏蔽连接：
SIMATIC S7-1500 系统（模拟量模块和工艺模块）提供了一个简易屏蔽连接套件，无需使用工具即可安装。 此套件包含一个 24 V DC 馈电元件、一个屏蔽

夹和一个通用屏蔽端子。 该屏蔽端子可用于单根细干线电缆、多根细干线电缆或一根粗干线电缆。 由于对 24 V DC 电源和测量信号进行分离，并且在屏蔽

和信号电缆之间具有低阻抗连接，因此可确保较高的 EMC 稳定性和抗干扰性。

统一的 40 针前连接器

I/O 模块的前门或自组装背板总线的 U 型连接器等其它附件

S7-1500 具有不同的通信接口：

PROFINET IO IRT 接口（2 端换机），集成在 CPU 中；
用于获得确定的响应时间和高设备精度。

用于连接到 PROFIBUS 和工业以太网总线系统的通信模块（不久提供 PROFINET）

用于点到点连接的通讯模块。

CPU 1515 PN 具有一个附加的集成 PROFINET 接口，其具有单独的 IP 地址，例如，用于网络分离。 对于 CPU 1516-3 PN/DP，可通过该集成 PROFIBUS

接口来连接 PROFIBUS 节点。 通过一个 PROFIBUS CM，可方便地对不带集成 PROFIBUS 接口的 CPU 进行扩展。

通过 PROFINET IO 进行过程通信

SIMATIC S7-1500 通过集成的 PROFINET 接口连接到 PROFINET IO 总线系统，可实现具有确定响应时间和高精度设备性能的分布式自动化配置。

从用户的角度来看，PROFINET IO 上的分布式 I/O 处理与集中式 I/O 处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

可将下列设备作为 IO 控制器进行连接：

SIMATIC S7-1500

SIMATIC S7-1200

SIMATIC S7-300（使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

SIMATIC S7-400（使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

SIMATIC ET 200（通过带有 PROFINET 接口的 CPU）

以下设备可作为普通设备或智能设备来连接：

SIMATIC S7-1500

SIMATIC S7-1200（FW 4.0 或更高版本）

ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU

ET 200SP CPU 1510SP-1 PN、CPU 1512SP-1 PN

SIMATIC S7-300（使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

SIMATIC S7-400（使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

ET 200 分布式 I/O 设备

作为直接按键模块运行的人机界面设备

现场设备

PROFIBUS DP 进行过程通信

SIMATIC S7-1500 通过通信处理器或通过配备集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 连接到 PROFIBUS DP 总线系统。 通过带有 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或

通讯模块,可构建一个高速的分布式自动化系统，并且使得操作大大简化。

从用户的角度来看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O处理与集中式I/O处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

以下设备可作为主站连接：

SIMATIC S7-1500
（通过带 PROFIBUS DP 接口或 PROFIBUS DP 通信模块的 CPU）

SIMATIC S7-300
(使用带 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP)

SIMATIC S7-400
(使用带 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP)

SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，带IM 308

SIMATIC 505

以下设备可作为普通从站或智能从站来连接：

分布式 I/O 设备，例如 ET 200

现场设备

SIMATIC S7-200、S7-1200、S7-300

C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP

SIMATIC S7-400 (只有通过 CP 443-5)

SIMATIC S7-1500（只能通过 CP/CM 1542-5）

不过，安装有 STEP 7 的编程器/PC 或 SIMATIC HMI 面板仅使用部分通过 PROFIBUS DP 运行的 PG 和 OP 功能。