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Shenyang Shangmin Electric Co., Ltd
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施耐德XPS-MC XPSMC32ZP安全控制器
    发布时间: 2025-07-30 08:53    

施耐德电气的XPS-MC XPSMC32ZP是一款高性能的模块化安全控制器,属于 Preventa 安全自动化系列,专为工业自动化场景设计,符合 EN ISO 13849-1(PL e/4 类)和 EN/IEC 61508(SIL CL 3)等国际安全标准

施耐德XPS-MC XPSMC32ZP安全控制器

一、核心技术规格

  1. 输入输出配置
    • 32 个安全输入:支持急停按钮、安全光幕、限位开关等信号接入,每个输入可配置过滤时间(20ms 或 30ms),通过 XPSMCWIN 软件实现灵活编程。

    • 8 个控制输出:包括 6 个安全晶体管输出(2A)和 2 组双继电器输出(每组支持 1.5A@24V DC),可直接驱动接触器、电磁阀等执行器,具备热电流保护(4A 同时输出)和短路检测功能。

    • 48 个 LED 信号指示灯:实时显示输入输出状态、通信连接及故障诊断信息,便于快速排查问题。

  2. 通信能力
    • 多协议支持:集成 Modbus RTU(串口)和 Profibus DP(SUB-D 9 针接口),支持 1200-19200 bps 波特率,可与 PLC、HMI 或 SCADA 系统无缝集成。

    • 扩展灵活性:通过扩展总线连接器可连接 XPSMCM 系列模块(如 XPSMCMMX0802 输入输出模块),实现 I/O 点数和功能的扩展。

  3. 电源与可靠性
    • 24V DC 供电:宽电压范围(20-28.8V),内置反极性保护和过流保护,确保在恶劣工业环境下稳定运行。

    • 高可靠性设计:符合 IP20 防护等级,通过 UL、CSA、TV 认证,支持故障安全机制(如输出对立控制、诊断信号反馈),可实现安全功能的冗余监控。

二、典型应用场景

  1. 机械安全控制
    • 监控冲床、压力机等设备的双手控制按钮、光幕信号,确保操作人员在设备运行时的安全

    • 实现液压机、注塑机的紧急停止和上死点保护,防止机械过载或误动作。

  2. 物流与仓储自动化
    • 集成 AGV(自动导引车)的安全激光扫描仪信号,动态调整设备运行区域,避免碰撞风险。

    • 控制立体仓库堆垛机的限位开关和安全门锁,确保货物存取过程的合规性。

  3. 过程工业安全联锁
    • 在化工、制药等行业中,通过 Modbus 通信与 DCS 系统联动,实现反应釜、管道阀门的安全联锁控制。

    • 支持安全地毯或边缘传感器接入,防止人员进入危险区域(如机器人协作区)

三、市场状态与替代方案

  1. 产品生命周期
    • 当前状态:根据施耐德官方文档,XPSMC32ZP 仍为在售型号,但需注意其配套软件 XPSMCWIN 仅支持 Windows XP/7 系统,建议在新设计中优先考虑兼容性更强的替代方案

    • 备件支持:施耐德承诺产品退市后至少 10 年提供备件供应,用户可通过官方渠道或授权经销商采购

  2. 升级替代型号
    • XPSMP 系列:如 XPSMP11123,体积更小(45×99×114mm),支持 DC24V 供电,提供 6 个安全输出和 3 个固态附加输出,适合空间受限的场景

    • EcoStruxure Machine Safety:施耐德新一代安全自动化平台,集成边缘计算和 IIoT 功能,支持通过 EcoStruxure Machine Expert 软件进行可视化编程,可替代传统模块化控制器

四、中国市场供应与服务

  1. 本地化支持
    • 沈阳欣鹭德:作为施耐德在东北的核心系统集成商,可提供 XPSMC32ZP 的现货供应、定制化编程及现场调试服务,地址位于沈阳市铁西区中港产业园。

    • 福建鸿飞达:通过工业品电商平台(如机电之家)提供备件采购服务,支持全国范围配送。

  2. 技术文档与培训
    • 官方资源:施耐德官网提供 XPSMC32ZP 的用户手册、配置软件(XPSMCWIN)及应用案例白皮书,可通过 “下载中心” 获取

    • 认证培训:施耐德授权培训机构(如沈阳欣鹭德)定期举办安全控制器配置课程,帮助用户掌握编程技巧和合规设计方法。

五、选型与采购建议

  1. 场景适配
    • 若需高可靠性和复杂逻辑控制,XPSMC32ZP 是理想选择;若追求轻量化和数字化集成,可考虑 EcoStruxure Machine Safety 平台。

    • 扩展应用时,可搭配 XPSMCM 系列模块(如 XPSMCMDI1200MT 数字输入模块)实现混合信号处理

  2. 合规性验证
    • 设计安全回路时,需确保控制器与外围设备(如安全光幕、急停按钮)的协同符合 EN 61496-1(安全光幕)和 EN 574(双手控制)等标准,建议通过施耐德安全评估工具进行冗余计算

  3. 成本优化
    • 批量采购时,可通过施耐德 “通信套装方案”(如 Modbus+Profibus 组合)降低接口模块成本,并享受施耐德针对成套厂的批量折扣。

六、注意事项

  1. 软件兼容性
    • XPSMCWIN 仅支持 32 位 Windows 系统(XP/7),若需在 Windows 10/11 环境下使用,需通过虚拟机或兼容性模式运行

    • 建议升级至施耐德新一代软件(如 EcoStruxure Machine Expert)以获得更好的跨平台支持和功能扩展

  2. 备件管理
    • 关键备件(如继电器模块、通信卡)建议按年用量的 10%-20% 储备,可通过施耐德 “备件管理服务” 实现自动补货

  3. 替代型号过渡
    • 若计划迁移至 XPSMP 系列,需注意 XPSFB 与 XPSMP 的动态监测差异:XPSMP 不支持单限位开关的双触点动态监测,需改用双开关配置

一、硬件安装与接线

1. 安装环境准备

  • 环境要求

    • 温度范围:-10°C 至 + 55°C(无冷凝),湿度≤95% RH。

    • 防护等级:IP20,需安装在控制柜内,避免粉尘和液体侵入。

    • 安装位置:垂直 DIN 导轨(35mm 标准),预留至少 50mm 散热空间。

  • 工具准备

    • 螺丝刀(PH2、一字型)、万用表、剥线钳、压线工具。

    • 电缆:24V DC 电源线(截面积≥0.75mm²)、信号控制线(屏蔽双绞线)。

2. 模块安装与连接

  • 主控制器固定

    • 将 XPSMC32ZP 卡入 DIN 导轨,拧紧两侧固定螺丝,确保模块无晃动。

    • 扩展模块(如 XPSMCM 系列)通过底部总线连接器与主控制器对接,依次安装并固定。

  • 电源连接

    • 输入电源:将 24V DC 电源正极接至端子 L+,负极接至 M(注意反极性保护)。

    • 冗余电源:若需双电源冗余,并联两组 24V DC 输入,确保每组独立熔断器(建议 5A)。

  • 信号接线

    • Modbus RTU:使用 DB9 公头,3 脚(RXD)接设备 TX,4 脚(TXD)接设备 RX,5 脚(GND)共地。

    • Profibus DP:通过 SUB-D 9 针接口连接,终端电阻拨至 ON(仅终端节点)。

    • 安全输入:急停按钮、光幕等信号接入 X1-X32 端子,采用双回路接线(如急停按钮需串联常闭触点)。

    • 控制输出:继电器输出(Y1-Y2)接接触器线圈,晶体管输出(Y3-Y8)直接驱动电磁阀,确保负载电流不超过 2A。

    • 通信接口

3. 硬件检查

  • 绝缘测试

    • 使用 500V 兆欧表测量电源端子与地之间的绝缘电阻,应≥10MΩ。

    • 检查输入输出端子间的短路情况,确保无虚接或短路。

  • LED 状态确认

    • 上电后,Power(绿色)应常亮,Error(红色)熄灭。若 Error 亮,检查电源电压或模块连接。

二、软件配置与下载

1. 开发环境搭建

  • 软件安装

    • XPSMCWIN:仅支持 Windows XP/7 32 位系统,需通过虚拟机(如 VMware Workstation)运行。在 Windows 11 中,可创建虚拟机并安装 Windows 7,配置步骤如下:

    • 驱动安装:通过施耐德官网下载 XPSMC32ZP 串口驱动,安装后在设备管理器中确认 COM 端口正常。

    1. 下载 Windows 7 ISO 镜像,创建虚拟机(分配 2 核 CPU、4GB 内存、64GB 硬盘)。

    2. 安装虚拟机工具,启用 USB 2.0 控制器以连接编程电缆。

2. 项目配置

  • 新建项目

    • 打开 XPSMCWIN,选择 “File> New”,输入项目名称,选择控制器型号 XPSMC32ZP。

  • I/O 映射

    • 在 “Configuration” 选项卡中,按实际接线分配输入输出点,如 X1 对应急停按钮,Y1 对应接触器线圈。

    • 设置输入过滤时间(20ms 或 30ms)以消除信号抖动,输出配置为 “安全模式”(如故障时强制断开)。

  • 安全逻辑编程

    • 使用梯形图或功能块编写逻辑,例如:

      ladder
      LD X1       // 急停按钮输入
      OR X2       // 光幕信号
      AN Y1       // 输出互锁
      OUT Y1      // 控制接触器


    • 编译项目,检查语法错误,生成二进制文件(.xps)。

3. 程序下载

  • 通信连接

    • 用 USB 转串口线连接电脑与控制器,在 XPSMCWIN 中选择对应 COM 端口,波特率设为 19200 bps。

  • 下载配置

    • 点击 “Download” 按钮,选择 “Full Download” 将程序写入控制器 EEPROM。

    • 验证下载状态:控制器 LED 的 “COM” 灯闪烁,下载完成后显示 “Program Running”。

三、系统调试与验证

1. 功能测试

  • 输入信号验证

    • 短接 X1 端子,观察控制器 LED 的 X1 指示灯亮,软件监控界面显示状态为 “1”。

    • 触发光幕(遮挡传感器),X2 指示灯应切换为 “1”,输出 Y1 断开。

  • 输出动作测试

    • 强制置位 Y1,测量继电器触点间电压应为 24V DC,接触器吸合。

    • 模拟过载故障,检查晶体管输出 Y3 是否在 20ms 内切断电流(通过万用表测量负载端)。

  • 通信测试

    • 使用 Modbus Poll 工具读取寄存器值(如 0x0001 对应 Y1 状态),验证数据收发正常。

2. 安全回路验证

  • 急停功能

    • 按下急停按钮,检查所有安全输出(Y1-Y8)是否立即断开,控制器 LED 的 “SIL” 灯亮。

    • 释放急停后,需通过复位输入(如 X33)恢复输出,确保 “双手复位” 逻辑符合 EN 574 标准。

  • 冗余测试

    • 断开一路 24V 电源,验证另一路是否维持系统运行,且无报警信号。

    • 模拟单输入通道故障(如 X1 断线),检查是否触发诊断输出(如 Y9)并记录故障代码。

3. 合规性测试

  • 响应时间

    • 使用示波器测量从输入信号变化到输出动作的时间,应≤50ms(符合 PL e 要求)。

  • 安全等级确认

    • 通过施耐德安全评估工具(如 Safety Calculator)计算硬件故障裕度(HFT),确保满足 SIL 3 要求。

四、常见问题与优化

1. 软件兼容性问题

  • Windows 11 解决方案

    • 若需在 Windows 11 中运行 XPSMCWIN,建议使用 Parallels Desktop 或 VMware Fusion 虚拟机,安装 Windows 7 并启用 32 位兼容模式。

    • 避免在虚拟机中同时运行其他高负载程序,确保串口通信稳定。

2. 硬件故障排查

  • 输出异常

    • 检查输出端子电压是否正常,若晶体管输出无电压,可能是过载保护触发,需断电复位。

    • 继电器触点烧蚀时,更换备用继电器模块(如 XPSMCMR02)。

  • 通信中断

    • 检查 Profibus 终端电阻是否正确设置,线缆长度是否超过 1200 米(需中继器)。

    • 使用 Wireshark 抓包分析 Modbus 帧,排查 CRC 错误或超时问题。

3. 性能优化

  • 程序效率

    • 合并连续的逻辑指令,减少扫描周期(建议控制在 1ms 以内)。

    • 避免在循环中使用高耗时函数(如浮点运算)。

  • 日志记录

    • 启用控制器内部日志功能,记录故障时间、类型及输入输出状态,便于追溯问题。

五、文档与支持

  • 官方资源

    • 下载《XPSMC32ZP 用户手册》(SCHNEIDER_XPSMC32ZP_UM_EN.pdf)和《安全回路设计指南》,获取接线图和逻辑示例。

    • 通过施耐德技术支持热线(400-810-1315)申请现场调试服务。

  • 备件管理

    • 关键备件(如继电器模块、通信卡)建议按年用量的 15% 储备,通过沈阳欣鹭德等代理商快速补货

  • XPSAV11113    

  • XPSCEP5141    

  • XPSAFL5130    

  • XPSAFL5130P    

  • TSXMFPB096K    

  • TSXMFPP512K    

  • TSXMRPC448K    

  • HR1S-DMB1132P    

  • XPSAK311144P