西门子S7200模块6ES72881ST400AA0

产品

商品编号(市售编号)    6ES7288-1SR40-0AA0

产品说明    SIMATIC S7-200 SMART，CPU SR40， 上，AC/DC/继电器， 机载 I/O： 24 个 24V DC 数字输入；16 个 2A 继电器数字输出； 电源：交流 47-63Hz 时 85-264V AC， 程序存储器/数据存储器 40 KB

产品家族    订货数据总览

产品生命周期 (PLM)    PM300:有效产品

价格数据

价格组 / 总部价格组    IT / 221

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金属系数    无

交付信息

出口管制规定    AL : N / ECCN : EAR99H

工厂生产时间    15 天

净重 (Kg)    0.44 Kg

产品尺寸 (W x L X H)    未提供

包装尺寸    未提供

包装尺寸单位的测量    未提供

数量单位    1 件

包装数量    1

其他产品信息

EAN    6940408101432

UPC    未提供

商品代码    85371091

LKZ_FDB/ CatalogID    ST72-CN

产品组    4050

原产国    中国

Compliance with the substance restrictions according to RoHS directive    RoHS 合规开始日期: 2012.08.27

产品类别    A: 问题无关，即刻重复使用

电气和电子设备使用后的收回义务类别    没有电气和电子设备使用后回收的义务

较低运行频率：即电机运行的较小转速，电机在低转速下运行时，其散热性能很差，电机长时间运行在低转速下，会导致电机烧毁。而且低速时，其电缆中的电流也会增大，也会导致电缆发热。 

较高运行频率：一般的变频器较大频率到60Hz，有的甚至到400Hz，高频率将使电机高速运转，这对普通电机来说，其轴承不能长时间的**额定转速运行，电机的转子是否能承受这样的离心力。 

载波频率：载波频率设置的越高其高次谐波分量越大，这和电缆的长度，电机发热，电缆发热变频器发热等因素是密切相关的。 

电机参数：变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、较大频率，这些参数可以从电机铭牌中直接得到。 

跳频：在某个频率点上，有可能会发生共振现象，特别在整个装置比较高时；在控制压缩机时，要避免压缩机的喘振点。 西门子变频器- 常见型号 　　西门子变频器MicroMaster440 

西门子变频器MicroMaster440是全新一代可以广泛应用的多功能标准变频器。 

它采用高性能的矢量控制技术，提供低速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备**强的过载能力，以满足广泛的应用场合。创新的BiCo（内部功能互联）功能有无可比拟的灵活性。 

主要特征： 

200V-240V±10%，单相/三相，交流，0.12kW-45kW；380V-480V±10%，三相，交流，0.37kW-250kW； 

矢量控制方式，可构成闭环矢量控制，闭环转矩控制； 

高过载能力，内置制动单元； 

三组参数切换功能。控制功能：线性v/f控制，平方v/f控制，可编程多点设定v/f控制，磁通电流控制免测速矢量控制，闭环矢量控制，闭环转矩控制，节能控制模式； 

标准参数结构，标准调试软件； 

数字量输入6个，模拟量输入2个，模拟量输出2个，继电器输出3个； 

独立I/O端子板，方便维护； 

采用BiCo技术，实现I/O端口自由连接； 

内置 PID控制器，参数自整定； 

集成RS485通讯接口，可选 PROFIBUS-DP/Device-Net通讯模块； 

具有15个固定频率，4个跳转频率，可编程； 

可实现主/从控制及力矩控制方式； 

在电源消失或故障时具有'自动再起动'功能； 

灵活的斜坡函数发生器，带有起始段和结束段的平滑特性； 

快速电流限制（FCL），防止运行中不应有的跳闸； 

有直流制动和复合制动方式提高制动性能。 

保护功能： 

过载能力为200%额定负载电流，持续时间3秒和150%额定负载电流，持续时间60秒； 

过电压、欠电压保护； 

变频器、电机过热保护； 

接地故障保护，短路保护； 

闭锁电机保护，防止失速保护； 

采用PIN编号实现参数连锁。 

西门子变频器MicroMaster430 

西门子变频器MicroMaster430是全新一代标准变频器中的风机和泵类变转矩负载*。功率范围7.5kW至250kW。它按照**要求设计，并使用内部功能互联（BiCo）技术，具有高度可靠性和灵活性。控制软件可以实现**功能：多泵切换、手动/自动切换、旁路功能、断带及缺水检测、节能运行方式等。 

主要特征： 

380V-480V±10%，三相，交流，7.5kW-250kW； 

风机和泵类变转矩负载**； 

牢固的EMC（电磁兼容性）设计； 

控制信号的快速响应； 

控制功能： 

线性v/f控制，并带有增强电机动态响应和控制特性的磁通电流控制（FCC），多点v/f控制； 

内置PID控制器； 

快速电流限制，防止运行中不应有的跳闸； 

数字量输入6个，模拟量输入2个，模拟量输出2个，继电器输出3个； 

具有15个固定频率，4个跳转频率，可编程； 

采用BiCo技术，实现I/O端口自由连接； 

集成RS485通讯接口，可选PROFIBUS-DP通讯模块； 

灵活的斜坡函数发生器，可选平滑功能； 

三组参数切换功能：电机数据切换，命令数据切换； 

风机和泵类**功能： 

多泵切换； 

旁路功能； 

手动/自动切换； 

断带及缺水检测； 

节能方式； 

保护功能： 

过载能力为140%额定负载电流，持续时间3秒和110%额定负载电流，持续时间60秒; 

过电压、欠电压保护； 

变频器过温保护； 

接地故障保护，短路保护； 

I2t电动机过热保护； 

PTCY电机保护。 

西门子变频器MicroMaster420 

西门子变频器MicroMaster420是全新一代模块化设计的多功能标准变频器。它友好的用户界面，让你的安装、操作和控制象玩游戏一样灵活方便。全新的 IGBT技术、强大的通讯能力、精确的控制性能、和高可靠性都让控制变成一种乐趣。 

主要特征： 

200V-240V±10%，单相/三相，交流，0.12kW-5.5kW； 

380V-480V±10%，三相，交流，0.37kW-11kW； 

模块化结构设计，具有较多的灵活性； 

标准参数访问结构，操作方便。 

控制功能： 

线性v/f控制，平方v/f控制，可编程多点设定v/f控制； 

磁通电流控制（FCC），可以改善动态响应特性； 

较新的IGBT技术，数字微处理器控制； 

数字量输入3个，模拟量输入1个，模拟量输出1个，继电器输出1个； 

集成RS485通讯接口，可选PROFIBUS-DP通讯模块/Device-Net模板； 

具有7个固定频率，4个跳转频率，可编程； 

捕捉再起动功能； 

在电源消失或故障时具有“自动再起动”功能； 

灵活的斜坡函数发生器，带有起始段和结束段的平滑特性； 

快速电流限制（FCL），防止运行中不应有的跳闸； 

有直流制动和复合制动方式提高制动性能； 

采用BiCo技术，实现I/O端口自由连接。 

保护功能： 

过载能力为150%额定负载电流，持续时间60秒； 

过电压、欠电压保护； 

变频器过温保护； 

接地故障保护，短路保护； 

I2t电动机过热保护； 

采用PTC通过数字端接入的电机过热保护； 

采用PIN编号实现参数连锁； 

闭锁电机保护，防止失速保护。

1. 概述

在现场应用中，很多仪表和设备仅支持Modbus RTU的通讯协议，第三方仪表可以做Modbus主站或从站，西门子的通讯模块CP341 / CP441-2 通过Dongle（硬件狗）可以扩展该协议，S7-200 集成的口可以支持自由口通讯，通过指令库也可以方便的实现Modbus RTU通讯。本文以S7-200作为Modbus 主站，CP341作为Modbus 从站，实现Modbus RTU通讯，阐述两者在通讯方面的设置和注意事项。

2. 软件环境

2.1 STEP7 V5.4 SP4

用于编写 S7-300/400程序，此软件需要从西门子购买，本文档中的300的程序是使用Step7 V5.4 SP4的软件编写。

2.2 CP PTP Param V5.1 SP11

串行通讯模板的驱动程序，安装此驱动后才能对PtP模板进行参数配置，并在Step7中集成通讯编程需要使用的功能块。此驱动随购买模板一起提供，也可以从以下的链接下载：27013524

2.3 CP PTP Modbus Slave V3.1 SP7

CP341或CP441-2用于Modbus从站时，需要安装此驱动协议，但安装之前必须先安装PtP Driver，此驱动可以在购买Modbus Dongle时选择购买，也可以从以下的链接下载：27774276

2.4 STEP7 Micro/WIN V4.0 SP6

用于S7-200编程的软件，本文档中的200的程序是使用Step7 Micro/win 的软件编写。此软件可以从西门子下载中心免费下载，也可以从以下的链接下载。

2.5 Toolbox_V32-STEP 7-Micro WIN 32 Instruction Library

S7-200实现Modbus RTU功能，可以使用Modbus的指令库，要使用西门子的标准指令库，必须先安装指令库的软件包 Instruction Library，安装后，可以在Step 7-Micro/WIN软件的库中找到Modbus相关的指令，该软件包可以从以下的链接下载/download 网站 自动化系统>>S7-200>>软件，文档编号S0010。

3. 硬件列表和接线

3.1 硬件列表

S7-300从站    CPU315-2DP    6ES7 315-2AG10-0AB0

CP341 RS422/485    6ES7 341-1CH01-0AE0

Dongle    6ES7 870-1AB01-0YA0

PC 适配器（USB）    6ES7 972-0CB20-0XA0

S7-200主站    CPU 224XP    6ES7 214-2BD23-0XB0

表1 硬件设备

3.2 硬件接线

3.2.1 接口定义

S7-200的通讯口为RS485物理口（9针口），CP341是RS422/485的接口类型（15针口），两种设备的接口引脚的示意图如下所示，更详细的信息可以参考CP341及S7-200通信接口的手册。

图1 S7-200 CPU通信口引脚定义

图2 S7-300 CP341 RS422/485 通讯口引脚定义

3.2.2 接线示意图

图3 硬件结构和接线示意图

4. 组态设置和编程

4.1 S7-200做Modbus主站的设置

S7-200 CPU上的通信口在电气上是标准的RS-485半双工串行通信口，此串行字符通信的格式：1个起始位；7/8位数据位；1位奇/偶/无校验；1停止位。通信波特率可以设置为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或112500，符合这些格式的串行通讯设备可以和S7-200进行自由口通讯，Modbus RTU指令库就是使用自由口编程实现的。

4.1.1 Modbus RTU主站库

使用Modbus 主站指令库时需要注意的几点：

需要S7-200的编程软件是 Micro/WIN V4.0 SP5及以上版本；

Modbus RTU 主站库对CPU的版本有要求，CPU 的版本必须为 2.00 或者 2.01（即订货号为 6ES721*－***23-0BA*）；

Modbus主站可读/写的较大数据量为120个字（指每一个 MBUS_MSG 指令）；

Modbus 主站库支持Port0和Port1（从站库只支持Port0口），本例中用Port0；

使用Modbus 库时必须对库存储区进行分配，见下图设置，而且分配的空间不能和程序中其它空间冲突，否则编译调用会报错。

图4 库存储区设置

Modbus主站库支持的功能码和地址对应关系：

Modbus 地址    读 / 写    Modbus 从站须支持的功能

00001~09999    读    功能1：读输出点

  数字量输出    写    功能5：写单个输出点

     功能15：写多个输出点

10001~19999    读    功能2：读输入点

  数字量输入

30001~39999    读    功能4：读输入寄存器

  输入寄存器

40001~49999    读    功能3：读保持寄存器

  保持寄存器    写    功能6：写单个寄存器

     功能16：写多个寄存器

表2需要从站支持的功能

4.1.2 S7-200 Modbus主站编程

编程时，使用SM0.0调用MBUS_CTRL完成主站的参数初始化，详细见下表，参数的说明也可以从子程序的局部变量表中找到。

图5 Modbus RTU 主站初始化

图中各参数含义如下

编号    符号/含义    说                   明

a    EN / 使能    必须保证每一扫描周期都被使能（使用SM0.0）。

b    Mode / 模式    为1时使能为Modbus协议；为0时恢复为PPI协议。

c    Baud / 波特率    支持的通讯波特率为1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200。

d    Parity / 校验    校验方式选择：0＝无校验；1＝奇校验，2＝偶校验。

e    Timeout / **时    主站等待从站响应的时间，以毫秒为单位，典型的设置值为 1000毫秒，允许设置的范围为1-32767。这个值必须设置足够大以保证从站有时间响应。

f    Done / 完成位    初始化完成，此位会自动置1。

g    Error / 错误位    初始化错误代码。

表3

调用 Modbus RTU 主站读写子程序MBUS_MSG，发送一个Modbus 请求。

图6 调用Modbus RTU 主站读写子程序

图中各参数含义如下

编号    符号/含义    说                   明

a    EN / 使能    同一时刻只能有一个读写功能使能。

b    First / 读写请求位     每一个新的读写请求必须使用脉冲触发。

c    Slave / 从站地址    可选择的范围1–247。

d    RW / 读写操作位    0＝读， 1＝写。

e    Addr / 读写从站的数据地址    选择读写的数据类型：

00001 至 0xxxx - 开关量输出

10001 至 1xxxx - 开关量输入

30001 至 3xxxx - 模拟量输入

40001 至 4xxxx - 保持寄存器。

f    Count / 数据的个数    通讯的数据个数（位或字的个数）。

g    DaptPtr / 数据指针    如果是读指令，读回的数据放到这个数据区中；

如果是写指令，要写出的数据放到这个数据区中。

h    Done / 完成位    读写功能完成位。

i    Error / 错误代码    只有在Done位为1时，错误代码才有效。

表4

从上图中可见，S7-200作为Modbus RTU主站，波特率9.6Kb/s，偶校验，连接从站的站地址是3，数据存储区为VB2000开始的区域。

4.2 CP341 做Modbus 从站的硬件组态

4.2.1 硬件组态

图7 S7-300侧硬件组态

4.2.2 设置Modbus参数

图8 消息桢字符结构

按照上述操作设置参数，从上图可以看出，本例中的传输波特率9.6Kb/s，1位起始位，8位数据位，偶校验位，1位停止位，从站站地址是3，主从通讯设备的字符帧格式和波特率等参数设置需要一致。

图9 RS422/485 接口组态

RS422/485接口只能一个有效，接口的选择只需要组态而不需要在硬件上短接。

4.2.3 Modbus驱动的下载

当配置好Modbus通信的参数后，保存前需要向CP341下载Modbus Slave的驱动，一旦下载完成后*再次下载。

需要注意的是，在下载驱动时（可以在无Dongle情况下下载），需要将CPU停机，然后下载，操作过程如下所示。

图10 下载Dongle时，需要CPU停机

西门子EM DR08模块

图11 从站驱动下载后结果

4.2.4 CP341做Modbus从站的编程

从Step7 软件下的EXAMPLE目录中，找到项目名“zXX21_05_PtP_Com_MODSL”的项目，打开，然后将Modbus通讯模块FB80传递到用户项目中，打开路径如下所示。

图12 Modbus Slave 例程打开路径

OB1中调用FB80编程如下：

图13 FB80程序块调用

CP卡初始化正常后，CP_START，CP_START_FM和CP_START_OK为1信号，否则CP_START_ERROR为1，同时可以从ERROR_NR察看错误信息，也可以在硬件组态中在线后的CP341的诊断缓冲区察看详细的错误信息，错误信息对照和处理方式可以参考

《S7-300以用于PtP CP Modbus 协议RTU格式S7的可装载驱动程序为从站》的手册。

FB80的各参数含义如下

LADDR    硬件组态中CP341的起始逻辑地址，本例中为256

START_TIMER    初始化**时定时器，本例中为T120

START_TIME    初始化定时器时间，本例中为5S

OB_MASK    I/O访问错误屏蔽位，本例中为True（I/O访问错误已屏蔽）

CP_START    FB初始化使能位，本例中为M0.0

CP_START_FM    CP_START 初始化的上升沿位，本例中为M0.1

CP_NDR    从CP卡写操作位，本例中为m0.2

CP_START_OK    初始化完成且无错误，本例中为M0.3

CP_START_ERROR    初始化完成，但有错误，本例中为M0.4

ERROR_NR    错误号，本例中为MW2

ERROR_INFO    错误信息，本例中为MW4

表5

5. 通讯测试

Modbus RTU格式通信协议是以主从的方式进行数据传输的，在传输的过程中主站是主动方，即主站发送数据请求报文到从站，从站返回响应报文。Modbus 系统间的数据交换是通过功能码来控制的，以下对现场常用的功能码进行分类测试，关于功能码的详细信息请参考手册。

5.1 FC01/05/15功能码

CP341从站的通讯区域配置

图14 FC01/05/15 参数组态界面

FC01、FC05、FC15对应的数据区为位输出，数据的传递以位为单位，可以读写操作，用户地址区为0xxxx，Modbus地址在信息传递中从0开始。如上图，左边为信息传递地址（地址区不能冲突），右边对应的是S7-300的数据区。例如左边信息传递地址从0 ~ 7对应用户地址区为00001 ~ 00008，对应S7-300的M10.0 ~ M10.7，并且以此为例说明FC01功能码的通讯。

S7-200主站程序调用

图15 功能码FC01使用

S7-200主站，用功能码FC01读取从站8点数字量输出，接收的数据存放在VB2000开始的区域，测试截图结果如下。

图16 FC01功能码数据交换

5.2 FC02功能码

CP341从站的通讯区域配置

图17 FC02 参数组态界面

FC02对应的数据区为位输出，数据的传递以位为单位，只读操作，用户地址区为1xxxx，Modbus地址在信息传递中从0开始，如上图，左边为信息传递地址（地址区不能冲突），右边对应的是S7-300的数据区。例如左边信息传递地址从0 ~ 7对应用户地址区为10001 ~ 10008，对应S7-300的M20.0 ~ M20.7，并且以此为例说明FC02功能码的通讯。

S7-200主站程序调用

图18 功能码FC02使用

S7-200主站，用功能码FC02读取从站8点数字量输入，接收的数据存放在VB2000开始的区域，测试截图结果如下。

图19 FC02功能码数据交换

5.3 FC03/06/16 功能码

CP341从站的通讯区域配置

图20 FC03/06/16参数组态界面

FC03/06/16 对应的数据区为寄存器，数据的传递以字为单位，可以读写操作，用户地址区为4xxxx，Modbus地址在信息传递中从0开始。如上图，左边为信息传递地址，右边对应的是S7-300的数据区，左边传输地址不可改，右边只对应一个数据区。例如用户地址

区为40001 ~ 40004，对应S7-300数据区为DB1.DBW0 ~ DB1.DBW6，并且以此为例说明

FC03功能码的通讯。

S7-200主站程序调用

图21功能码FC03使用

S7-200主站，用功能码FC03读取从站4个字寄存器，接收的数据存放在VB2000开始的区域，测试截图结果如下。

图22 FC03功能码数据交换

5.4 FC04 功能码

CP341从站的通讯区域配置

图23 FC04参数组态界面

FC04对应的数据区为寄存器输入，数据的传递也以字为单位，只读操作，用户地址区3xxxx，Modbus地址在信息传送中从0开始。如上图，左边为信息传递地址，右边对应的是S7-300的数据区，左边传输地址不可改，右边只对应一个数据区。例如用户地址区为30001 ~ 30004，对应S7-300数据区为DB1.DBW0 ~ DB1.DBW6，并且以此为例说明FC04功能码的通讯。

S7-200主站程序调用

图24功能码FC04使用

S7-200主站，用功能码FC04读取从站4个字输入寄存器，接收的数据存放在VB2000开始的区域，测试截图结果如下。

图25 FC04功能码数据交换

5.5 Limits 栏

图26 Limits 参数组态界面

对于写功能码FC05、06、15、16，可以禁用或限制访问相关S7-300存储区，即使用这些功能码时，S7-300存储区需要在设定的较小和较大的范围之间，如果访问的区域**出这个范围，则访问会被拒绝，同时输出报错误信息。

西门子S7-400电源模块    

6ES7 407-0DA02-0AA0    西门子电源模块(4A)

6ES7 407-0KA02-0AA0    西门子电源模块(10A)

6ES7 407-0KR02-0AA0    西门子电源模块(10A)冗余

6ES7 407-0RA02-0AA0    西门子电源模块(20A)

6ES7 405-0DA02-0AA0    西门子电源模块(4A)

6ES7 405-0KA02-0AA0    西门子电源模块(10A)

6ES7 405-0RA01-0AA0    西门子电源模块(20A)

6ES7 971-0BA00            西门子备用电池

西门子S7-400CPU    

6ES7 412-3HJ14-0AB0    西门子CPU 412-3H; 512KB程序内存/256KB数据内存

6ES7 414-4HM14-0AB0    西门子CPU 414-4H; 冗余热备CPU 2.8 MB RAM

6ES7 417-4HT14-0AB0    西门子CPU 417-4H; 冗余热备CPU 30 MB RAM

6ES7 400-0HR00-4AB0    西门子412H 系统套件包括 2 个CPU、1个H型*机架、2个电源、2个1M 存储卡、4个同步模块、2根同步电缆，以及4个备用电池(PS407 10A)

6ES7 400-0HR50-4AB0    西门子412H 系统套件包括 2 个CPU、1个H型*机架、2个电源、2个1M 存储卡、4个同步模块、2根同步电缆，以及4个备用电池(PS405 10A)

6ES7 412-1XJ05-0AB0    西门子CPU412-1,144KB程序内存/144KB数据内存

6ES7 412-2XJ05-0AB0    西门子CPU412-2,256KB程序内存/256KB数据内存

6ES7 414-2XK05-0AB0    西门子CPU414-2,512KB程序内存/512KB数据内存

6ES7 414-3XM05-0AB0    西门子CPU414-3,1.4M程序内存/1.4M数据内存 1个IF模板插槽

6ES7 414-3EM05-0AB0    西门子CPU414-3PN/DP 1.4M程序内存/1.4M数据内存 1个IF模板插槽

6ES7 416-2XN05-0AB0    西门子CPU416-2,2.8M程序内存/2.8M数据内存

6ES7 416-3XR05-0AB0    西门子CPU416-3,5.6M程序内存/5.6M数据内存 1个IF模板插槽

6ES7 416-3ER05-0AB0    西门子CPU416-3PN/DP 5.6M程序内存/5.6M数据内存 1个IF模板插槽

6ES7 416-2FN05-0AB0    西门子CPU416F-2,2.8M程序内存/2.8M数据内存

6ES7 416-3FR05-0AB0    西门子CPU416F-3PN/DP,5.6M程序内存/5.6M数据内存

6ES7 417-4XT05-0AB0    西门子CPU417-4,15M程序内存/15M数据内存

西门子S7-400内存卡    

6ES7 955-2AL00-0AA0    西门子2 X 2M字节 RAM

6ES7 955-2AM00-0AA0    西门子2 X 4M字节 RAM

6ES7 952-0AF00-0AA0    西门子64K字节 RAM

6ES7 952-1AH00-0AA0    西门子256K字节 RAM

6ES7 952-1AK00-0AA0    西门子1M字节 RAM

6ES7 952-1AL00-0AA0    西门子2M字节 RAM

6ES7 952-1AM00-0AA0    西门子4M字节 RAM

6ES7 952-1AP00-0AA0    西门子8M字节 RAM

6ES7 952-1AS00-0AA0    西门子16M字节 RAM

6ES7 952-1AY00-0AA0    西门子64M字节 RAM

6ES7 952-0KF00-0AA0    西门子64K字节 FLASH EPROM

6ES7 952-0KH00-0AA0    西门子256K字节 FLASH EPROM

6ES7 952-1KK00-0AA0    西门子1M字节 FLASH EPROM

6ES7 952-1KL00-0AA0    西门子2M字节 FLASH EPROM

6ES7 952-1KM00-0AA0    西门子4M字节 FLASH EPROM

6ES7 952-1KP00-0AA0    西门子8M字节 FLASH EPROM

6ES7 952-1KS00-0AA0    西门子16M字节 FLASH EPROM

6ES7 952-1KT00-0AA0    西门子32M字节 FLASH EPROM

6ES7 952-1KY00-0AA0    西门子64M字节 FLASH EPROM

西门子S7-400开关量输入模板    

6ES7 421-7BH01-0AB0    西门子开关量输入模块(16点,24VDC)中断

6ES7 421-1BL01-0AA0    西门子开关量输入模块(32点,24VDC)

6ES7 421-1EL00-0AA0    西门子开关量输入模块(32点,120VUC)

6ES7 421-1FH20-0AA0    西门子开关量输入模块(16点,120/230VUC)

6ES7 421-7DH00-0AB0    西门子开关量输入模块(16点,24V到60VUC)