西門(mén)子6ES7416-3XR05-0AB0

西門(mén)子6ES7416-3XR05-0AB0

• 9 種標(biāo)準(zhǔn) CPU（CPU 412-1、CPU 412-2、CPU 414-2、CPU 414-3、CPU 414-3 PN/DP、CPU 416-2、CPU 416-3、CPU 416-3 PN/DP、CPU 417-4）

• 3 個(gè) CPU，適用于惡劣的環(huán)境條件

• 具有不同的性能等級(jí)，滿(mǎn)足不同的應(yīng)用領(lǐng)域。

應(yīng)用

不同性能范圍的標(biāo)準(zhǔn) CPU 可用于 SIMATIC S7-400：

• CPU 412-1 和 CPU 412-2:
  用于中等性能范圍的小型設(shè)備。

• CPU 414-2, CPU 414-3, CPU 414-3 PN/DP:
  用于具有對(duì)編程、處理速度和通訊有額外要求的中型設(shè)備。

• CPU 416-2, CPU 416-3, CPU 416-3 PN/DP:
  滿(mǎn)足性能要求。

• CPU 417-4 DP:
  滿(mǎn)足zui的性能要求

西門(mén)子6ES7416-3XR05-0AB0

應(yīng)用

設(shè)計(jì)

功能

技術(shù)規(guī)范

更多信息

概述

• 性能范圍內(nèi)的高性能 CPU

• 適用于對(duì)性能要求很高的工廠(chǎng)

• CPU 416-3 PN/DP 中集成了 PROFINET 功能

應(yīng)用

規(guī)模大的PLC指令條數(shù)多，指令的功能也強(qiáng)，才能應(yīng)付對(duì)點(diǎn)數(shù)多的系統(tǒng)進(jìn)行控制的需要?？刂埔?guī)模是對(duì)PLC其它性能指標(biāo)起著制約作用的指標(biāo)；也是PLC劃分為微、小、中、大和特大型3組成模塊PLC的結(jié)構(gòu)雖有箱體及模塊式之分，但從質(zhì)上看，箱體也是模塊，只是它集成了更多的功能。
在此，不妨把PLC的模塊組成當(dāng)作所有PLC的結(jié)構(gòu)性能。這個(gè)性能含義是指某型號(hào)PLC具有多少種模塊，各種模塊都有什么規(guī)格，并各具什么特點(diǎn)。一般講，規(guī)模大的PLC，檔次高的PLC模塊的種類(lèi)也多，規(guī)格也多，反映它的特點(diǎn)的性能指標(biāo)也高。
但模塊的功能則單一些。相反，小型PLC、檔次低的PLC模塊種類(lèi)也少，規(guī)格也少，指標(biāo)也低。但功能則多樣些，以至于集成為箱體。組成PLC的模塊是PLC的硬件基礎(chǔ)，只有弄清所選用的PLC都具有那些模塊及其特點(diǎn)，才能正確選用模塊，去組成一整的PLC，以滿(mǎn)足控制系統(tǒng)對(duì)PLC的要求。

擴(kuò)展箱體也依I/O點(diǎn)數(shù)的多少劃分有不同的規(guī)格。除上述模塊，PLC還有特殊的或稱(chēng)智能或稱(chēng)功能模塊。如A/D（模入）模塊、D/A（模出）模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、位控模塊、溫度模塊等等。這些模塊有自己的CPU，可對(duì)信號(hào)作預(yù)處理或后處理，以簡(jiǎn)化PLC的CPU對(duì)復(fù)雜的程控制量的控制。

智能模塊的種類(lèi)、特性也大不相同，性能好的PLC，這些模塊種類(lèi)多，性能也好。通訊模塊，它接人PLC后，可使PLC與計(jì)算機(jī)，或PLC與PLC進(jìn)行通訊，有的還可實(shí)現(xiàn)與其它控制部件，如變頻器、溫控器通訊，或組成局部網(wǎng)絡(luò)。
通訊模塊代表PLC的組網(wǎng)能力，代表著當(dāng)今PLC性能的重要方面。掌握PLC性能，一定要了解它的模塊，并通過(guò)了解模塊的性能，去弄清楚PLC的性能。除了模塊，PLC還有外部設(shè)備。盡管用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制可不用外部設(shè)備，配置好合適的模塊就行了。
然而，要對(duì)PLC編程，要監(jiān)控PLC及其所控制的系統(tǒng)的工作狀況，以及存儲(chǔ)用戶(hù)程序、打印數(shù)據(jù)等，就得使用PLC的外部設(shè)備。故一種PLC的性能如何，與這種PLC所具外部設(shè)備豐富與否，外部設(shè)備好用與否直接相關(guān)。

?PLC的外部設(shè)備有四大類(lèi)：編程設(shè)備：簡(jiǎn)單的為簡(jiǎn)易編程器，多只接受助記將編程，個(gè)別的也可用圖形編程（如日本東芝公司的EX型可編程控制器）。復(fù)雜一點(diǎn)的有圖形編程器，可用梯形圖語(yǔ)編程。有的還有專(zhuān)用的計(jì)算機(jī)，可用其它高級(jí)語(yǔ)編程。
編程器除了用于編程，還可對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定，以確定PLC控制方式，或工作方式。編程器還可監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，以進(jìn)行PLC用戶(hù)程序的調(diào)試。監(jiān)控設(shè)備：小的有數(shù)據(jù)監(jiān)視器，可監(jiān)視數(shù)據(jù)；大的還可能有圖形監(jiān)視器，可通過(guò)畫(huà)面監(jiān)視數(shù)據(jù)。

除了不能改變PLC的用戶(hù)程序，編程器能做的它都能做，是使用PLC很好的界面。性能好的PLC，這種外部設(shè)備已越來(lái)越豐富。存儲(chǔ)設(shè)備：它用于性地存儲(chǔ)用戶(hù)數(shù)據(jù)，使用戶(hù)程序不丟失。這些設(shè)備，如存儲(chǔ)卡、存儲(chǔ)磁帶、軟磁盤(pán)或只讀存儲(chǔ)器。
而為實(shí)現(xiàn)這些存儲(chǔ)，相應(yīng)的就有存卡器、磁帶機(jī)、軟驅(qū)或ROM寫(xiě)入器，以及相應(yīng)的接口部件。各種PLC大體都有這方面的配套設(shè)施。輸入輸出設(shè)備：它用以接收信號(hào)或輸出信號(hào)，便于與PLC進(jìn)行人機(jī)對(duì)話(huà)。輸入的有條碼讀入器，輸入模擬量的電位器等。
輸出的有打印機(jī)、編程器、監(jiān)控器雖也可對(duì)PLC輸入信息，從PLC輸出信息，但輸入輸出設(shè)備實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話(huà)更方便，可在現(xiàn)場(chǎng)條件下實(shí)現(xiàn)，并便于使用。隨著技術(shù)進(jìn)步，這種設(shè)備將更加豐富。外部設(shè)備已發(fā)展成為PLC系統(tǒng)的不可分割的一個(gè)部分。

當(dāng)前不少PLC廠(chǎng)家已有提供。如GE－FANAC的PLC就提供有可用C語(yǔ)言編程的軟件。再前進(jìn)一步，從理論上講使用自然語(yǔ)言編程也是*可能的。只是要下力氣去開(kāi)發(fā)，以及市場(chǎng)有這個(gè)需要。支持軟件不僅編制PLC程序需要，監(jiān)控PLC運(yùn)行，特別是監(jiān)視PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況也需要。
所以，多數(shù)支持編程的軟件，也具有監(jiān)視PLC工作的功能。此外，也有專(zhuān)用于監(jiān)控PLC工作的軟件，它多與PLC的監(jiān)視終端連用。有的PLC廠(chǎng)家或第三方廠(chǎng)家還開(kāi)發(fā)了使用PLC的組態(tài)軟件，用以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)PLC控制系統(tǒng)監(jiān)控，以及與PLC交換數(shù)據(jù)。

PLC的用戶(hù)也可基于DOS或WINDOWS平臺(tái)開(kāi)發(fā)用于PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件，以提高PLC系統(tǒng)自動(dòng)化及智能化水平。這方面的軟件已日益受到重視?？傊瑸榱擞煤肞LC，PLC的支持軟件越來(lái)越豐富，性能也越來(lái)越好，其界面也越來(lái)越友好，也因此，它的情況如何，已成為評(píng)判PLC性能的指標(biāo)之一。

?PLC連接的過(guò)程變量按信號(hào)類(lèi)型劃分可分為開(kāi)關(guān)量（即數(shù)字量）、模擬量和脈沖量等，相應(yīng)輸入輸出模塊可分為開(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊和脈沖量輸入模塊等。（4）編程器編程器是PLC的重要外部設(shè)備。
編程器將用戶(hù)所希望的功能通過(guò)編程語(yǔ)言送到PLC的用戶(hù)程序存儲(chǔ)器中。編程器不僅能對(duì)程序進(jìn)行寫(xiě)入、讀出、修改，還能對(duì)PLC的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)也是用戶(hù)與PLC之間進(jìn)行人機(jī)對(duì)話(huà)的界面。隨著PLC的功能不斷增強(qiáng)，編程語(yǔ)言多樣化，編程已經(jīng)可以在計(jì)算機(jī)上完成。
PLC節(jié)省輸出點(diǎn)數(shù)的方法（1）分組輸出如圖7所示，當(dāng)兩組負(fù)載不會(huì)同時(shí)工作時(shí)，可通過(guò)外部轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)或受PLC控制的電器觸點(diǎn)進(jìn)行切換，使PLC的一個(gè)輸出點(diǎn)可以控制兩個(gè)不同時(shí)工作的負(fù)載。7分組輸出（2）矩陣輸出如圖8所示為4×4矩陣輸出電路，用8個(gè)輸出點(diǎn)可控制16個(gè)負(fù)載。

??在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段中，輸入映像存儲(chǔ)器與外界隔離，其內(nèi)容保持不變，直至下一個(gè)掃描周期的輸入掃描階段，才被重新讀入的輸入信號(hào)刷新?？梢?jiàn)，PLC在執(zhí)行程序和處理數(shù)據(jù)時(shí)，不直接使用現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)，而使用本次采樣時(shí)輸入到映像區(qū)中的數(shù)據(jù)。

如果輸入設(shè)備能使PLC輸入端形成閉合回路，對(duì)應(yīng)輸入端編號(hào)的內(nèi)部輸入繼電器內(nèi)保存為“1"，即相當(dāng)于繼電器線(xiàn)圈導(dǎo)通。在程序執(zhí)行過(guò)程中，該編號(hào)對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)動(dòng)作；如果輸入設(shè)備能使輸入開(kāi)路，則對(duì)應(yīng)輸入端編號(hào)的內(nèi)部輸入繼電器內(nèi)保存為“0"，即相當(dāng)于繼電器線(xiàn)圈沒(méi)導(dǎo)通，在程序執(zhí)行過(guò)程中，該編號(hào)對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)不動(dòng)作。
如果在PLC處于非輸入掃描的階段，PLC外的輸入設(shè)備狀態(tài)發(fā)生了變化，內(nèi)部輸入繼電器也不會(huì)發(fā)生變化，要等到下一個(gè)輸入掃描階段才能根據(jù)此時(shí)的輸入狀態(tài)來(lái)刷新。所以，對(duì)于少于十幾毫秒的輸入信號(hào)，經(jīng)常采集不到。（2）執(zhí)行程序在執(zhí)行用戶(hù)程序過(guò)程中，PLC按梯形圖程序順序自上而下、從左至右逐個(gè)掃描執(zhí)行，即按助記符指令表的先后順序執(zhí)行。
但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿(mǎn)足來(lái)決定程序跳轉(zhuǎn)地址。程序執(zhí)行過(guò)程中，PLC從輸入映像區(qū)中取出輸入變量的當(dāng)前狀態(tài)，然后進(jìn)行由程序確定的邏輯運(yùn)算或其他運(yùn)算，根據(jù)程序指令將運(yùn)算結(jié)果存入相應(yīng)的內(nèi)部繼電器中，包括輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。

??數(shù)據(jù)采集可以用計(jì)數(shù)器，累計(jì)記錄采集到的脈沖數(shù)，并定時(shí)地轉(zhuǎn)存到DM區(qū)中去。數(shù)據(jù)采集也可用A/D單元，當(dāng)模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，再定時(shí)地轉(zhuǎn)存到DM區(qū)中去。PLC還可配置上小型打印機(jī)，定期把DM區(qū)的數(shù)據(jù)打出來(lái)。

PLC也可與計(jì)算機(jī)通訊，由計(jì)算機(jī)把DM區(qū)的數(shù)據(jù)讀出，并由計(jì)算機(jī)再對(duì)這些數(shù)據(jù)作處理。這時(shí)，PLC即成為計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)終端。電業(yè)部門(mén)曾這么使用PLC，用以實(shí)時(shí)記錄用戶(hù)用電情況，以實(shí)現(xiàn)不同用電時(shí)間、不同計(jì)價(jià)的收費(fèi)辦法，鼓勵(lì)用戶(hù)在用電低谷時(shí)多用電，達(dá)到合理用電與節(jié)約用電的目的。
5用于進(jìn)行監(jiān)控PLC自檢信號(hào)很多，內(nèi)部器件也很多，多數(shù)使用者未充分發(fā)揮其作用。其實(shí)，*可利用它進(jìn)行PLC自身工作的監(jiān)控，或?qū)刂茖?duì)象進(jìn)行監(jiān)控。這里介紹一種用PLC定時(shí)器作看門(mén)狗，對(duì)控制對(duì)象工作情況進(jìn)行監(jiān)控的思路。
如用PLC控制某運(yùn)動(dòng)部件動(dòng)作，看施加控制后動(dòng)作進(jìn)行了沒(méi)有，可用看門(mén)狗辦法實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。具體作法是在施加控制的同時(shí)，令看門(mén)狗定時(shí)器計(jì)時(shí)。如在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)動(dòng)作完成，即定時(shí)器未超過(guò)好戒值的情況下，已收到動(dòng)作完成信號(hào)，則說(shuō)明控制對(duì)象工作正常，無(wú)需報(bào)好。
若超時(shí)，說(shuō)明不正常，可作相應(yīng)處理。如果控制對(duì)象的各重要控制環(huán)節(jié)，都用這樣一些看門(mén)狗"看"著，那系統(tǒng)的工作將了如指掌，出現(xiàn)了問(wèn)題，卡在什么環(huán)節(jié)上也很好查找。還有其它一些監(jiān)控工作可做。對(duì)一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)，特別是自動(dòng)控制系統(tǒng)，監(jiān)控以至進(jìn)一步能自診斷是非常必要的。
它可減少系統(tǒng)的故障，出了故障也好查找，可提高累計(jì)平均*運(yùn)行時(shí)間，降低故障修復(fù)時(shí)間，提高系統(tǒng)的可靠性。6用于聯(lián)網(wǎng)、通訊PLC聯(lián)網(wǎng)、通訊能力很強(qiáng)，不斷有新的聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)推出。PLC可與個(gè)人計(jì)算機(jī)相連接進(jìn)行通訊，可用計(jì)算機(jī)參與編程及對(duì)PLC進(jìn)行控制的管理，使PLC用起來(lái)更方便。

西門(mén)子PLC之S7家族
的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運(yùn)算速度；用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算比較有效地實(shí)現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算；一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶(hù)接口的軟件工具方便用戶(hù)給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值；方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機(jī)對(duì)話(huà)的編程要求大大減少。SIMATIC人機(jī)界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶(hù)的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動(dòng)地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時(shí)，模塊更換，等等）；多級(jí)口令保護(hù)可以使用戶(hù)高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改；S7-300 PLC設(shè)有操作方式選擇開(kāi)關(guān)，操作方式選擇開(kāi)關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時(shí)，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫(xiě)用戶(hù)程序。具備強(qiáng)大的通信功能，S7-300 PLC可通過(guò)編程軟件Step 7的用戶(hù)界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡(jiǎn)單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過(guò)多種通信處理器來(lái)連接AS-I總線(xiàn)接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)；串行通信處理器用來(lái)連接點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng)；多點(diǎn)接口（MPI）集成在CPU中，用于同時(shí)連接編程器、PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
3． SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。 S7-400 PLC采用模塊化無(wú)風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，可靠耐用，同時(shí)可以選用多種級(jí)別（功能逐步升級(jí)）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶(hù)能根據(jù)需要組合成不同的系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或升級(jí)時(shí)，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０澹隳苁瓜到y(tǒng)升級(jí)和充分滿(mǎn)足需要。

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工作原理 
當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。

輸入采樣
在輸入采樣階段，PLC以?huà)呙璺绞揭来蔚刈x入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。

用戶(hù)程序執(zhí)行
在用戶(hù)程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶(hù)程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線(xiàn)路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線(xiàn)路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線(xiàn)圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線(xiàn)圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。

即，在用戶(hù)程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線(xiàn)圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線(xiàn)圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。

輸出刷新
當(dāng)掃描用戶(hù)程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。
同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，采用掃描用戶(hù)程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時(shí)間對(duì)整個(gè)運(yùn)行來(lái)說(shuō)可以忽略，那么二者之間就沒(méi)有什么區(qū)別了。