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施耐德XPSMF3DIO16801安全远程 I/O 模块
    发布时间: 2025-12-15 12:51    

XPSMF3DIO16801是施耐德电气Preventa XPS MF 系列的一款高密度安全远程 I/O 模块，专为工业安全控制系统设计，作为XPSMF 安全 PLC的扩展组件，提供16 点数字输入 + 16 点数字输出的安全 I/O 扩展能力，支持Safe Ethernet 安全通信，满足SIL 3/PL e/Category 4安全等级要求，适用于需要大量 I/O 监控的复杂工业安全应用场景。

施耐德XPSMF3DIO16801安全远程 I/O 模块

产品定位与功能概述

XPSMF3DIO16801是施耐德电气Preventa XPS MF 系列的一款高密度安全远程 I/O 模块，专为工业安全控制系统设计，作为XPSMF 安全 PLC的扩展组件，提供16 点数字输入 + 16 点数字输出的安全 I/O 扩展能力，支持Safe Ethernet 安全通信，满足SIL 3/PL e/Category 4安全等级要求，适用于需要大量 I/O 监控的复杂工业安全应用场景。

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（典型值）

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

  • 重量：约 0.9kg（1.98 磅）

  • 防护等级：IP20（防尘），需在机柜内安装

  • 工作温度：0°C~60°C（无凝露）

  • 存储温度：-40°C~85°C

  • 安装方式：标准 35mm DIN 导轨，水平安装（确保通风良好）

2. I/O 配置（关键参数）

数字输入（16 点）：

  • 额定电压：24V DC，有效状态：24~30V，无效状态：≤2V

  • 输入电流：有效状态约 4mA，无效状态≤1.5mA

  • 过压保护：-10V~+35V，短路保护

  • 分组特性：每 4 个输入共享一个传感器电源（LS+），参考极（L-）独立

  • 输入阻抗：>4.7kΩ，兼容干触点和 PNP/NPN 型传感器

数字输出（16 点）：
  • 输出类型：固态晶体管输出（无触点），故障安全设计（断电时输出安全状态）
  • 电流特性：

    • 输出 1-14：0.5A / 通道（60°C 时降额）

    • 输出 15-16：1A / 通道（60°C 时降为 0.8A）

    • 最大总输出电流：10A

  • 保护机制：

    • 过载时关断相关输出，周期性重连

    • 短路保护：检测到短路时关断对应通道

    • 诊断反馈：输出故障状态可通过通信反馈至主 PLC

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

    • 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（断电状态）

4. 通信能力

  • Safe Ethernet（2 个 RJ45 端口）：

    • 协议：专用安全通信协议，用于连接 XPSMF 安全 PLC

    • 速率：10/100Mbps，全双工，自动协商

    • 拓扑：支持星型或线性网络配置，可级联多个远程 I/O 模块

    • 最大通信距离：100m（标准 CAT5e/6 网线），可通过交换机扩展

    • 冗余特性：双网口设计，一个端口故障时自动切换

5. 内存与性能

  • 程序内存：固化安全通信协议，无用户可编程空间（仅作为扩展模块）

  • 响应时间：取决于系统规模，典型值 < 100ms

  • 诊断功能：

    • 每个 I/O 通道配有独立 LED 指示灯，直观显示工作状态

    • 通信状态指示灯，实时显示与主 PLC 的连接状态

    • 电源和故障指示灯，提供系统级诊断

功能特性

1. 高安全性架构

  • 双重处理器系统：数据并行处理并实时比较，确保运算结果一致性

  • 线路监控：自动监测 I/O 线路的短路和断线故障，确保安全功能完整性

  • 断电安全：设计遵循 "断电安全"(deenergize to trip) 原则，电源故障时输出强制安全状态

2. 高密度 I/O 配置

  • 16 点输入 + 16 点输出的高密度设计，大幅减少机柜空间占用

  • 输入兼容性：兼容干触点（无源）和有源传感器（PNP/NPN 型）

  • 输出多样性：16 点输出可灵活配置，适应不同安全控制需求

3. 简便系统集成

  • 即插即用：无需额外配置，直接连接至 XPSMF 安全 PLC 的 Safe Ethernet 网络

  • 热插拔：支持带电插拔，维护便捷，不影响系统其他部分运行

  • LED 诊断：提供全面的状态指示，简化故障排查流程

应用场景

XPSMF3DIO16801 适用于各类需要大量 I/O 监控的高安全等级工业自动化场景：
  1. 大型生产线安全监控

    • 汽车装配线：安全门、光幕、急停按钮等大量传感器的集中监控

    • 食品饮料生产线：设备安全联锁、区域隔离控制、安全速度监控

  2. 复杂机械设备保护

    • 机器人工作站群：多台机器人安全围栏、协作区域监控

    • 大型加工中心：多轴联动安全监控、刀具破损检测联锁

  3. 过程工业安全扩展

    • 化工 / 制药设备：多个安全参数（温度、压力、流量）监测和紧急停车

    • 能源设备：分布式安全监控系统的远程 I/O 扩展

  4. 其他高密度安全应用

    • 物流自动化：立体仓库、AGV 路径安全监控

    • 电梯群控系统：多电梯安全状态集中监控和故障安全控制

与 XPSMF 系列安全 PLC 的协同应用

XPSMF3DIO16801 必须与 XPSMF 系列安全 PLC 配合使用，形成完整的安全控制系统：
主控制器型号适用场景与 XPSMF3DIO16801 的配合优势
XPSMF4000基础安全控制，预算有限项目提供基本 Safe Ethernet 通信，实现高密度 I/O 扩展
XPSMF4002需要网络通信的现代工业环境Safe Ethernet+Modbus TCP/IP 双重通信，可连接 IT 系统
XPSMF4020需要 RS232/485 通信的传统设备集成Safe Ethernet+Modbus RTU，兼容老旧设备
XPSMF4040PROFIBUS 为主的工厂自动化Safe Ethernet+PROFIBUS DP，适应大型工业网络

与 XPSMF 系列其他 I/O 模块的对比

参数XPSMF3DIO16801XPSMF3DIO8801XPSMF3DIO20802差异说明
输入点数16 点8 点20 点16801 在 I/O 平衡型应用中更具优势
输出点数16 点10 点 (含 2 点脉冲)8 点16801 提供最多输出通道
脉冲输出无2 点专用脉冲输出无8801 在特殊安全监控 (如门锁) 更具优势
应用侧重平衡型 I/O 密集应用混合型安全控制输入密集型安全监控根据项目 I/O 需求选择合适型号
最大总输出电流10A7A7A16801 可驱动更多负载

总结

施耐德 XPSMF3DIO16801是一款高密度安全远程 I/O 模块，为XPSMF 安全 PLC 系统提供16 输入 + 16 输出的安全 I/O 扩展能力，支持Safe Ethernet安全通信，满足SIL 3/PL e/Category 4安全等级要求。其高密度 I/O 配置和双通道冗余架构使其特别适合需要大量传感器和执行器监控的复杂工业安全应用，是构建高可靠性安全控制系统的理想选择

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