西门子EM221CN模块

发布时间:2018/3/23 10:04:00

西门子EM221CN模块

6ES7221-1BF22-0XA8SIMATIC S7-200 CN,数字输入端 EM 221,仅用于 S7-22X CPU, 8数字输入,24V DC,源型输出(P schaltend)/漏型输出(M schaltend) 此 S7-200 CN 产品 只具有 CE

1 概述

S7--200提供了三种方式的开环运动控制:
? 脉宽调制(PWM)--内置于S7--200,用于速度、位置或占空比控制。
? 脉冲串输出(PTO)--内置于S7--200,用于速度和位置控制。
? EM253位控模块--用于速度和位置控制的附加模块。

S7—200的内置脉冲串输出提供了两个数字输出通道(Q0.0和Q0.1),该数字输出可以通过位控向导组态为PWM或PTO的输出。

当组态一个输出为PTO操作时,生成一个50%占空比脉冲串用于步进电机或伺服电机的速度和位置的开环控制。内置PTO功能仅提供了脉冲串输出。您的应用程序必须通过PLC内置I/O或扩展模块提供方向和限位控制。

PTO按照给定的脉冲个数和周期输出一串方波(占空比50%),如图1。PTO可以产生单段脉冲串或者多段脉冲串(使用脉冲包络)。可以指定脉冲数和周期(以微秒或毫秒为增加量):
? 脉冲个数: 1到4,294,967,295
? 周期: 10μs(100K)到65535μs或者2ms到65535ms。


图1

200系列的PLC的脉冲输出频率除 CPU224XP 以外均为20kHz。CPU224XP可达100kHz。如表1所示:


表1


2 MAP库的应用

2.1 MAP库的基本描述
现在,200系列 PLC 本体 PTO 提供了应用库MAP SERV Q0.0 和 MAP SERV Q0.1,分别用于 Q0.0 和 Q0.1 的脉冲串输出。如图2所示:


图2

注: 这两个库可同时应用于同一项目。

各个块的功能如表2所示:

功能
Q0_x_CTRL参数定义和控制
Q0_x_MoveRelative执行相对位移运动
Q0_x_MoveAbsolute执行位移运动
Q0_x_MoveVelocity按预设的速度运动
Q0_x_Home寻找参考点位置
Q0_x_Stop停止运动
Q0_x_LoadPos重新装载当前位置
Scale_EU_Pulse将距离值转化为脉冲数
Scale_Pulse_EU将脉冲数转化为距离值

表2

总体描述
该功能块可驱动线性轴。
为了很好的应用该库,需要在运动轨迹上添加三个限位开关,如图3:
? 一个参考点接近开关(home),用于定义位置 C_Pos 的零点。
? 两个边界限位开关,一个是正向限位开关(Fwd_Limit),一个是反向限位开关(Rev_Limit)。
? 位置? C_Pos 的计数值格式为 DINT ,所以其计数范围为(-2.147.483.648 to +2.147.483.647). ?
? 如果一个限位开关被运动物件触碰,则该运动物件会减速停止,因此,限位开关的安置位置应当留出足够的裕量?ΔSmin 以避免物件滑出轨道尽头。


图3

2.2 输入输出点定义
应用MAP库时,一些输入输出点的功能被预先定义,如表3所示:

名称MAP SERV Q0.0MAP SERV Q0.1
脉冲输出Q0.0Q0.1
方向输出Q0.2Q0.3
参考点输入I0.0I0.1
所用的高速计数器HC0HC3
高速计数器预置值SMD 42SMD 142
手动速度SMD 172SMD 182

表3

2.3 MAP库的背景数据块
为了可以使用该库,必须为该库分配 68 BYTE(每个库)的全局变量,如图4所示:


图4

下表是使用该库时所用到的最重要的一些变量(以相对地址表示),如表4:

符号名相对地址注释
Disable_Auto_Stop+V0.0默认值=0意味着当运动物件已经到达预设地点时,即使尚未减速到Velocity_SS,依然停止运动; =1时则减速至Velocity_SS时才停止
Dir_Active_Low+V0.1方向定义,默认值 0 = 方向输出为1时表示正向。
Final_Dir+V0.2寻找参考点过程中的方向
Tune_Factor +VD1调整因子(默认值=0)
Ramp_Time +VD5Ramp time = accel_dec_time(加减速时间)
Max_Speed_DI+VD9输出频率 = Velocity_Max
SS_Speed_DI+VD13输出频率 = Velocity_SS
Homing_State+VB18寻找参考点过程的状态
Homing_Slow_Spd+VD19寻找参考点时的低速(默认值 = Velocity_SS)
Homing_Fast_Spd+VD23寻找参考点时的高速(默认值 = Velocity_Max/2)
Fwd_Limit+V27.1正向限位开关
Rev_Limit+V27.2反向限位开关
Homing_Active+V27.3寻找参考点激活
C_Dir+V27.4当前方向
Homing_Limit_Chk+V27.5限位开关标志
Dec_Stop_Flag+V27.6开始减速
PTO0_LDPOS_Error+VB28使用Q0_x_LoadPos时的故障信息(16#00 = 无故障, 16#FF = 故障)
Target_Location+VD29目标位置
Deceleration_factor+VD33减速因子 =(Velocity_SS – Velocity_Max) /
accel_dec_time (格式: REAL)

SS_Speed_real+VD37速度 = Velocity_SS (格式: REAL)
Est_Stopping_Dist+VD41计算出的减速距离 (格式: DINT)

表4

2.4 功能块介绍
下面逐一介绍该库中所应用到的程序块。这些程序块全部基于PLC-200 的内置PTO输出,完成运动控制的功能。此外,脉冲数将通过指定的高速计数器 HSC 计量。通过 HSC 中断计算并触发减速的起始点。

2.4.1 Q0_x_CTRL
该块用于传递全局参数,每个扫描周期都需要被调用。功能块如图5,功能描述见表5。


图5

参数类型格式单位意义
Velocity_SSINDINTPulse/sec.启动/停止频率,必须是大于零的数
Velocity_MaxINDINTPulse/sec.频率
accel_dec_timeINREALsec.加减速时间
Fwd_LimitINBOOL
正向限位开关
Rev_LimitINBOOL
反向限位开关
C_PosOUTDINTPulse当前位置
西门子EM221CN模块

表5

Velocity_SS 是脉冲频率,是加速过程的起点和减速过程的终点。
Velocity_Max 是小脉冲频率,受限于电机频率和PLC的输出频率。
在程序中若输入超出(Velocity_SS,Velocity_Max)范围的脉冲频率,将会被Velocity_SS 或 Velocity_Max 所取代。
accel_dec_time 是由 Velocity_SS 加速到 Velocity_Max 所用的时间(或由Velocity_Max 减速到 Velocity_SS 所用的时间,两者相等),范围被规定为 0.02 ~ 32.0 秒,但不要小于0.5秒。

警告:超出 accel_dec_time 范围的值还是可以被写入块中,但是会导致定位过程出错!

2.4.2 Scale_EU_Pulse
该块用于将一个位置量转化为一个脉冲量,因此它可用于将一段位移转化为脉冲数,或将一个速度转化为脉冲频率。功能块如图6,功能描述见表6。


图6

参数类型格式单位意义
InputINREALmm or mm/s欲转换的位移或速度
PulsesINDINTPulse /revol.电机转一圈所需要的脉冲数
E_UnitsINREALmm /revol.电机转一圈所产生的位移
OutputOUTDINTPulse or pulse/s转换后的脉冲数或脉冲频率

表6

下面是该功能块的计算公式:

2.4.3 Scale_ Pulse_EU
该块用于将一个脉冲量转化为一个位置量,因此它可用于将一段脉冲数转化为位移,或将一个脉冲频率转化为速度。功能块如图7,功能描述见表7。


图7

参数类型格式单位意义
InputINREALPulse or pulse/s欲转换的脉冲数或脉冲频率
PulsesINDINTPulse /revol.电机转一圈所需要的脉冲数
E_UnitsINREALmm /revol.电机转一圈所产生的位移
OutputOUTDINTmm or mm/s转换后的位移或速度

表7

下面是该功能块的计算公式:

2.4.4 Q0_x_Home
功能块如图8,功能描述见表8。


图8

参数类型格式单位意义
EXECUTEINBOOL
寻找参考点的执行位
PositionINDINTPulse参考点的位移
Start_DirINBOOL
寻找参考点的起始方向
(0=反向,1=正向)



DoneOUTBOOL
完成位(1=完成)
ErrorOUTBOOL
故障位(1=故障)

表8

该功能块用于寻找参考点,在寻找过程的起始,电机首先以 Start_Dir 的方向,Homing_Fast_Spd 的速度开始寻找;在碰到limit switch (“Fwd_Limit” or “Rev_Limit”)后,减速至停止,然后开始相反方向的寻找;当碰到参考点开关(input I0.0; with
Q0_1_Home: I0.1)的上升沿时,开始减速到 “Homing_Slow_Spd”。如果此时的方向与 “Final_Dir” 相同,则在碰到参考点开关下降沿时停止运动,并且将计数器HC0的计数值设为 “Position” 中所定义的值。

如果当前方向与 “Final_Dir” 不同,则必然要改变运动方向,这样就可以保证参考点始终在参考点开关的同一侧(具体是那一侧取决于 “Final_Dir”)。

寻找参考点的状态可以通过全局变量 “Homing_State” 来监测,如表9:

Homing_State的值意义
0参考点已找到
2开始寻找
4在相反方向,以速度 Homing_Fast_Spd 继续寻找过程(在碰到限位开关或参考点开关之后)
6发现参考点,开始减速过程
7在方向 Final_Dir ,以速度 Homing_Slow_Spd 继续寻找过程(在参考点已经在 Homing_Fast_Spd 的速度下被发现之后)
10故障(在两个限位开关之间并未发现参考点)

1. 硬件设置
例程中的 Modbus 通讯是在两个 S7-200 CPU 的 0 号通讯口间进行的(每个 CPU 都有两个通讯口)。在主站侧也可以用相应库文件 "MBUS_CTRL_P1" 和 "MBUS_MSG_P1"通过1号通讯口通信。通讯口 1 用 Micro/WIN 与 PG 或 PC 建立连接,两个 CPU 的通讯口 0 通过 Profibus 缆进行连接(电缆的针脚 连接为3,3,8,8 -> 见图 01)。 另外,需要确定逻辑地M相连 。



图. 01

2. 参数匹配
对于 MODBUS 通讯,主站侧需要程序库 "MBUS_CTRL" 和 "MBUS_MSG",从站侧需要程序库 "MBUS_INIT" and "MBUS_SLAVE"。
在 Micro/WIN 中您需要为主站和从站新建一个项目,程序与参数设置见图.02。
必须要保证主站与从站的“Baud”和 “Parity” 的参数设置要一致,并且程序块 "MBUS_MSG" 中的 "Slave" 地址要与程序块 "MBUS_INIT" 中的 "Addr" 所设置的一致 (见图. 02)。
在 Micro/WIN“系统块”中设置的通讯口 0 的波特率与 MODBUS 协议无关 ("Mode" = "1")。



图. 02

下面的表格列出了程序块各个参数选项及其含义。

主站

MBUS_CTRL
 

参数意义选项
EN使能
Mode协议选择0=PPI, 1=MODBUS
Baud传输速率 kbps1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200
Parity校验选择0=无校验, 1=奇校验, 2=偶校验
Timeout从站的最长响应时间 ms
Done“完成”标志位
Error错误代码1)

表 01

1) 参看 STEP 7 Micro/WIN 帮助:"MODBUS 主站执行 MBUS_MSG 时的错误代码" 。

MBUS_MSG
 

参数意义选项
EN使能
First读写请求位
Slave从站地址
RW"读" 或 "写"0=读, 1=写
Addr读写从站的数据地址0 .. 128 = 数字量输出 Q0.0 .. Q15.7
 1001 .. 10128 = 数字量输入 I0.0 .. I15.7
 30001 .. 30092 = 模拟量输入 AIW0 .. AIW62
 40001 .. 49999 = 保持寄存器 2
Count位或字的个数 (0xxxx, 1xxxx) / words (3xxxx, 4xxxx)
DataPtrV存储区起始地址指针
Done'完成' 标志位
Error错误代码1)

表 02

1)参看 STEP 7 Micro/WIN 帮助:"MODBUS 主站执行 MBUS_MSG 时的错误代码" 。

从站

MBUS_INIT
 

参数意义选项
EN使能
Mode协议选择0=PPI, 1=MODBUS
Addr从站地址
Baud传输速率 kbps1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200
Parity奇偶校验0=无校验, 1=奇校验, 2=偶校验
Delay延时时间 ms
MaxIQ数字输入输出点数2)
MaxAI模拟量输入点数2)
MaxHold保持寄存器字数量2)
HoldStart保持寄存器区起始地址(40001)
Done完成标志位
Error错误代码3)

表 03

2) 的地址取决于所用 CPU的 类型及其值。
3)参看 STEP 7 Micro/WIN 帮助:“MODBUS从站协议的错误代码”。

MBUS_SLAVE
 

参数意义选项
EN使能
Done完成标志位
Error错误代码3)

表 04

3)参看 STEP 7 Micro/WIN 帮助: “MODBUS从站协议的错误代码” 。

3. 库的存储地址
项目完成后必须要在 Micro/WIN 中定义库的存储地址,当定义完存储区后, 要保证在任何情况下不能再被其它程序所使用 (主站侧: "DataPtr" + "Count" 从站侧: "HoldStart" + "MaxHold")。



图. 03

4. 保持寄存器值的传输
将程序到相应的 CPU 后,可以在状态表中给主站侧的 V 存储区赋值,然后从站侧监视数值的变化。
当主站的 I0.0 使能后,VW2 中的内容就被发送到从站并写入从站的 VW2 。

保持寄存器值的传输见图. 04。
指针 "DataPtr" 代表了被读的 V 区起始地址。
参数 "Count" 指定了被写入地址 "Addr" = "4xxxx" (保持寄存器)字的个数。
相应 V 存储区的变量将被写到保持寄存器启始地址 "Addr" = "40002" ("RW" = "1")中。
保持寄存器是以字为单位传输的,它与从站的 V 区地址对应。
指针 "HoldStart" 指定了与保持寄存器起始地址 40001 相对应的V存储区的初始地址。
可以按下面公式计算从站的V区目标指针:

2 * (Addr - 40001) + HoldStart = 2 * (40002 - 40001) + &VB0 = &VB2

另外,要保证主站侧所要写入的数据区包含在 "MaxHold" 定义的数据区内 :

MaxHold >= Addr - 40001 + Count = 40002 - 40001 + 1 = 2


6ES7221-1BF22-0XA8SIMATIC S7-200 CN,数字输入端 EM 221,仅用于 S7-22X CPU, 8数字输入,24V DC,源型输出(P schaltend)/漏型输出(M schaltend) 此 S7-200 CN 产品 只具有 CE
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6ES7221-1BH22-0XA8SIMATIC S7-200 CN,数字输入端 EM 221,仅用于 S7-22X CPU, 16 个数字输入,24V DC,源型输出(P schaltend)/漏型输出(M schaltend) 此 S7-200 CN 产品 只具有 CE
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6ES7222-1BF22-0XA8SIMATIC S7-200 CN,数字输出端 EM 222,仅用于 S7-22X CPU, 8数字输出,24V DC, 此 S7-200 CN 产品 只具有 CE
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6ES7222-1HF22-0XA8SIMATIC S7-200 CN,数字输出端 EM 222,仅用于 S7-22X CPU, 8DA(继电器输出端),2A 此 S7-200 CN 产品 只具有 CE
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6ES7223-1BF22-0XA8SIMATIC S7-200 CN,数字量 I/O EM 223,仅用于 S7-22X CPU, 4 数字输入/4 数字输出,24V DC 此 S7-200 CN 产品 只具有 CE
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6ES7223-1BL22-0XA8SIMATIC S7-200 CN,数字量 I/O EM 223,仅用于 S7-22X CPU, 16 DE 24V DC,灌电流/拉电流, 16DA 24V DC;0.75A/通道,来源 此 S7-200 CN 产品 只具有 CE
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6ES7223-1BM22-0XA8SIMATIC S7-200 CN,数字量 I/O EM 223,仅用于 S7-22X CPU, 32 DE 24V DC,灌电流/拉电流, 32DA 24V DC;0.75A/通道,来源 此 S7-200 CN 产品 只具有 CE
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6ES7223-1HF22-0XA8SIMATIC S7-200 CN,数字量 I/O EM 223,仅用于 S7-22X CPU, 4 DE/4 DA 继电器, 5-30V DC,250V AC 此 S7-200 CN 产品 只具有 CE
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6ES7223-1PH22-0XA8SIMATIC S7-200 CN,数字量 I/O EM 223,仅用于 S7-22X CPU, 8 DE 24V DC,灌电流/拉电流, 8 DA 继电器,2A/通道 此 S7-200 CN 产品 只具有 CE
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6ES7223-1PL22-0XA8SIMATIC S7-200 CN,数字量 I/O EM 223,仅用于 S7-22X CPU, 16 DE 24V DC,灌电流/拉电流, 16 DA 继电器,2A/通道 此 S7-200 CN 产品 只具有 CE

技术规范

 数字量扩展模块技术数据

数字量 I/O 模块

 EM 221 1


I/O 数

8 DI (DC)

16 DI (DC)

输入数

8

16

输入类型

24 V DC

24 V DC

漏型/源型

x / x

x / x

输入电压

24 V DC,值 30 V

24 V DC,值 30 V

绝缘

每组的输入数

4 个输入

4 个输入

输出数

输出类型

输出电流

输出电压 DC

(许可范围)AC

绝缘

每组的输出数

可拆卸端子

尺寸 W x H x D(mm)

46 x 80 x 62

71.2 x 80 x 62

1)    也可以提供适用于扩展温度范围为 -25oC – +70oC 腐蚀性凝露环境的 SIPLUS 元件。



6ES7 450-1AP00-0AE0 FM450-1计数器模板

6ES7 451-3AL00-0AE0 FM451定位模板

6ES7 452-1AH00-0AE0 FM452电子凸轮控制器

6ES7 453-3AH00-0AE0 FM453定位模板

6ES7 455-0VS00-0AE0 FM455C闭环控制模块

6ES7 455-1VS00-0AE0 FM455S闭环控制模块

6DD1 607-0AA2 FM 458-1DP快速处理系统

6ES7 953-8LJ20-0AA0 用于FM458-1DP 基本模板 512KByte(MMC)

6ES7 953-8LL20-0AA0 用于FM458-1DP 基本模板 2MByte(MMC)

6ES7 953-8LM20-0AA0 用于FM458-1DP 基本模板 4MByte(MMC)

6DD1 607-0CA1 EXM 438-1 I/O扩展模板

6DD1 607-0EA0 EXM 448 通讯扩展模板

6DD1 607-0EA2 EXM 448-2 通讯扩展模板

6DD1 684-0GE0 SC64连接电缆

6DD1 684-0GD0 SC63连接电缆

6DD1 684-0GC0 SC62连接电缆

6DD1 681-0AE2 SB10端子模块

6DD1 681-0AF4 SB60端子模块

6DD1 681-0EB3 SB61端子模块

6DD1 681-0AG2 SB70端子模块

6DD1 681-0DH1 SB71端子模块

6DD1 681-0AJ1 SU12端子模块

6DD1 681-0GK0 SU13端子模块

通讯模板

6ES7 440-1CS00-0YE0 CP440通讯处理器

6ES7 441-1AA04-0AE0 CP441-1通讯处理器

6ES7 441-2AA04-0AE0 CP441-2通讯处理器

6ES7 963-1AA00-0AA0 RS232C接口模板

6ES7 963-2AA00-0AA0 20mA接口模板

6ES7 963-3AA00-0AA0 RS422/485接口模板

6ES7 870-1AA01-0YA0 可装载驱动 MODBUS RTU 主站

6ES7 870-1AB01-0YA0 可装载驱动 MODBUS RTU 从站

6GK7 443-5FX02-0XE0 CP443-5基本型通讯处理器,支持Profibus-Fms协议

6GK7 443-5DX04-0XE0 CP443-5扩展型通讯处理器,支持Profibus-DP协议

6GK7 443-1EX11-0XE0 CP443-1 以太网通讯处理器

6GK7 443-1EX41-0XE0 CP443-1 以太网通讯处理器

附件

6ES7 960-1AA04-0XA0 冗余系统同步模板(新)近距离同步(10米以内)

6ES7 960-1AB04-0XA0 冗余系统同步模板(新)远程同步模板(10米到10公里,用同长度的光缆)

6ES7 960-1AA04-5AA0 冗余系统光纤连接电缆(1米)(新)

6ES7 960-1AA04-5BA0 冗余系统光纤连接电缆(2米)(新)

6ES7 960-1AA04-5KA0 冗余系统光纤连接电缆(10米)(新)

6ES7 833-1CC01-0YA5 S7F系统可选软件包

6ES7 833-1CC00-6YX0 F运行授权

6ES7 197-1LA03-0XA0 Y-LINK 

6ES7 492-1AL00-0AA0 前连接器

6ES7 400-1TA01-0AA0 主板(18槽)

6ES7 400-1JA01-0AA0 主板(9槽)

6ES7 400-1TA11-0AA0 主板(18槽)铝板

6ES7 400-1JA11-0AA0 主板(9槽)铝板

6ES7 401-2TA01-0AA0 CR2主板(18槽)

6ES7 400-2JA00-0AA0 UR2-H主板(18槽)

6ES7 400-2JA10-0AA0 UR2-H主板(18槽)铝板

6ES7 403-1TA01-0AA0 ER1机架(18槽)

6ES7 403-1JA01-0AA0 ER2机架(9槽)

6ES7 403-1TA11-0AA0 ER1机架(18槽)铝板

6ES7 403-1JA11-0AA0 ER2机架(9槽)铝板

6ES7 460-0AA01-0AB0 IM460-0

6ES7 461-0AA01-0AA0 IM461-0

6ES7 468-1AH50-0AA0 连接电缆  (0.75米)

6ES7 468-1BB50-0AA0 连接电缆 (1.5米)

6ES7 461-0AA00-7AA0 终端器

6ES7 460-1BA01-0AB0 IM460-1

6ES7 461-1BA01-0AA0 IM461-1

6ES7 468-3AH50-0AA0 468-3连接电缆  (0.75米)

6ES7 468-3BB50-0AA0 468-3连接电缆 (1.5米)

6ES7 460-3AA01-0AB0 IM460-3

6ES7 461-3AA01-0AA0 IM461-3

6ES7 468-1BF00-0AA0 468-1连接电缆(5米)

6ES7 468-1CB00-0AA0 468-1连接电缆(10米)

6ES7 468-1CC50-0AA0 468-1连接电缆(25米)

6ES7 468-1CF00-0AA0 468-1连接电缆(50米)

6ES7 468-1DB00-0AA0 468-1连接电缆(100米)

6ES7 461-3AA00-7AA0 终端器

6ES7 463-2AA00-0AA0 IM463-2接口模块

6ES7 964-2AA04-0AB0 IF-964 DP接口模块


6RA70   (三相桥B6C)     

6RA7018-6DS22-0 3AC 400V    485V 30A    325V  5A

6RA7025-6DS22-0   60A  10A

6RA7028-6DS22-0   90A  10A

6RA7031-6DS22-0   125A  10A

6RA7075-6DS22-0   210A  15A

6RA7078-6DS22-0   280A  15A

6RA7081-6DS22-0   400A  25A

6RA7085-6DS22-0   600A  25A

6RA7087-6DS22-0   850A  30A

6RA7025-6GS22-0 3AC 575V 690V 60A 325V 5A

6RA7031-6GS22-0   125A  10A

6RA7075-6GS22-0   210A  15A

6RA7081-6GS22-0   400A  25A

6RA7085-6GS22-0   600A  25A

6RA7087-6GS22-0   800A  30A

6RA7086-6KS22-0 3AC 690V 900V 720A  30A

6RA70(三相反并桥)  (B6) A (B6) C    

6RA7013-6DV62-0 3AC 400V 420V 15A 325V 3A

6RA7018-6DV62-0   30A  5A

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