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施耐德XPSMF4002紧凑型安全 PLC 控制器
    发布时间: 2025-12-15 11:18    

XPSMF4002是施耐德电气Preventa XPS MF 系列的一款紧凑型安全 PLC 控制器，专为工业安全控制系统设计，提供 24 点可配置数字 I/O 和 8 点线控输出，支持双重通信能力（Safe Ethernet 和 Modbus TCP/IP），满足SIL 3/PL e/Category 4安全等级要求，适用于需要高安全性保护的机械设备和自动化生产线

施耐德XPSMF4002紧凑型安全 PLC 控制器

产品定位与功能概述

XPSMF4002是施耐德电气Preventa XPS MF 系列的一款紧凑型安全 PLC 控制器，专为工业安全控制系统设计，提供 24 点可配置数字 I/O 和 8 点线控输出，支持双重通信能力（Safe Ethernet 和 Modbus TCP/IP），满足SIL 3/PL e/Category 4安全等级要求，适用于需要高安全性保护的机械设备和自动化生产线。

核心技术参数

1. 基本规格

  • 供电电压：24V DC（-15%~+20%，即 20.4V~28.8V）

  • 功耗：约 12W（空载电流 0.5A）

  • 尺寸：74mm (宽)×151.5mm (高)×153mm (深)（约 2.91×5.96×6.02 英寸）

  • 重量：约 1kg（2.20 磅）

  • 防护等级：IP20（防尘）

  • 工作温度：0°C~60°C（无凝露）

  • 存储温度：-25°C~85°C

  • 安装方式：标准 35mm DIN 导轨（EN 60715），带弹簧固定卡扣

2. I/O 配置（关键参数）

数字 I/O（24 点，可配置为输入或输出）：
  • 输入特性：

    • 额定电压：24V DC，状态 1（有效）：24~30V，状态 0（无效）：≤2V

    • 输入电流：状态 1：3.5~4.5mA，状态 0：≤1.5mA

    • 输入阻抗：约 7kΩ

    • 过压保护：-10V~+35V

  • 输出特性：

    • 额定电压：24V DC（精度 ±2%）

    • 输出电流：通道 1~3,5~7 等：0.5A（60°C 时）；通道 4,8,12 等：1A/2A（根据温度降额）

    • 最大总输出电流：7A

    • 最小负载电流：2mA / 通道（确保可靠关断）

    • 保护：过载时关断相关输出，周期性重连

线控输出（8 点，用于安全电路监控）：

  • 电压：20V DC

  • 电流：60mA

  • 功能：监测安全电路的短路和断线故障，确保安全功能完整性

3. 安全等级与认证

  • 安全等级：SIL 3（EN/IEC 61508）、PL e（ISO 13849-1）、Category 4（EN 954-1）

  • 认证：CE、TÜV、UL、CSA 等国际安全认证

  • 安全机制：

    • 双通道冗余架构：关键电路双冗余设计，防止单点故障导致安全失效

    • 自监控：内置 Watchdog，持续监测处理器和通信状态

    • 故障安全：检测到内部故障时，所有输出强制进入安全状态

4. 通信能力（与 XPSMF4020 的主要区别）

  • Safe Ethernet（2 个 RJ45 端口）：

    • 协议：专用安全通信协议，用于连接远程安全 I/O 模块

    • 速率：10/100Mbps，全双工，自动协商

  • Modbus TCP/IP（2 个 RJ45 端口）：

    • 角色：服务器（可被非安全 PLC 访问）

    • 支持功能：Modbus 识别请求、数据读写、Web 服务器（Class A10）

    • 最大连接数：20 个客户端

与 XPSMF4020 的区别：XPSMF4002 支持Safe Ethernet 和 Modbus TCP/IP，而 XPSMF4020 支持Safe Ethernet 和 Modbus RTU（不支持 Modbus TCP/IP）

5. 内存与性能

  • 用户逻辑内存：250KB

  • 数据内存：250KB

  • 实时时钟：内置，断电后由备用电容维持 1 周

  • 响应时间：取决于应用规模，典型值 < 100ms

功能特性

1. 高安全性架构

  • 双重处理器：数据并行处理并实时比较，确保运算结果一致性

  • 线路监控：8 路线控输出可监测安全回路完整性，检测短路 / 断路

  • 安全编程：使用专用XPSMFWIN软件（V5.0+），支持安全功能块编程

2. 灵活 I/O 配置

  • 混合模式：24 个 I/O 点可自由配置为输入或输出，适应不同应用

  • 通道独立：每个 I/O 点可单独配置参数，提高系统灵活性

  • 状态指示：每个 I/O 通道配有 LED 指示灯，直观显示工作状态

3. 强大通信能力

  • 双重通信：同时支持安全通信（Safe Ethernet）和工业标准以太网通信（Modbus TCP/IP）

  • 远程 I/O：通过 Safe Ethernet 连接远程 I/O 模块，扩展系统规模

  • 协议转换：可作为不同通信协议间的网关，简化系统集成

应用场景

XPSMF4002 适用于各类需要高安全等级保护的工业自动化场景：
  1. 机械设备安全控制

    • 冲压机、压力机的双手启动和急停保护

    • 机器人工作站的安全围栏监控和速度限制

    • 注塑机、压铸机的模具保护和异常停机

  2. 生产线安全系统

    • 汽车装配线的安全联锁和区域保护

    • 包装机械的防护门监控和故障安全

    • 输送系统的急停和安全速度控制

  3. 过程工业安全监控

    • 化工设备的温度 / 压力超限保护和紧急停车

    • 制药机械的安全操作步骤监控

    • 能源设备的安全参数监测和保护

  4. 其他高风险应用

    • 电梯安全控制系统

    • 起重设备的负荷监控和安全限位

    • 医疗设备的安全操作保护

与同系列产品对比

型号XPSMF4002XPSMF4020XPSMF4022XPSMF4040XPSMF4042
通信协议SafeEthernetModbus TCP/IPSafeEthernetModbus RTUSafeEthernetModbus RTUModbus TCP/IPSafeEthernetPROFIBUS DPSafeEthernetPROFIBUS DPModbus TCP/IP
I/O 点数24 点可配置 + 8 线控24 点可配置 + 8 线控24 点可配置 + 8 线控24 点可配置 + 8 线控24 点可配置 + 8 线控
典型应用需要 Modbus TCP/IP 的现代工业网络需要 Modbus RTU 的传统设备集成需要三种通信的复杂安全系统PROFIBUS 为主的工厂自动化需要三种通信的复杂系统

总结

施耐德 XPSMF4002是一款功能强大的紧凑型安全 PLC，具备24 点可配置 I/O、8 路线控输出和双重通信能力（SafeEthernet 和 Modbus TCP/IP），满足SIL 3/PL e/Category 4安全等级要求。其冗余架构和全面诊断功能确保了高安全性，适用于各类需要精密监控和安全保护的工业自动化场景，是构建可靠安全控制系统的理想选择

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