ET200

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SIMATIC ET-200 Tutorial

A&D AS SLC

Project:

Training Pass SIMATIC I/O

Distributed IO Level 2

Product:

Component:

Training Pass Tutorial

Author:

Zeng Yan Bo

PV-No.:

Document Status Release Document version V1.03 Document No. Path File Training_Pass_ET-200_Level2_V1.03.doc Date 17-July-2006

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Name Role Department Location A&D AS A&D AS BeiJing BeiJing Telephone 010-64763906 010-64765403 Comment Arrangement ZengYanBo CoC Weng GenChun CoC Release

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Contents

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 分布式IO的概述 ................................................................... 5 产品描述 ................................................................................... 5 Profibus-DP的概念 ................................................................... 5 DP主站与DP从站的概念 ......................................................... 6 GSD的概念 .............................................................................. 6 ET 200的概念 ........................................................................... 6 ET 200的分类 ........................................................................... 6 ET 200M概念 ....................................................................... 7 IM153 接口模块 ........................................................................ 7 扩展IO模块 .............................................................................. 7 标准与认证 ................................................................................ 8 ET 200S概念 ...................................................................... 10 IM151 接口模块 ...................................................................... 11 电源模块 ................................................................................. 12 扩展IO电子模块 ..................................................................... 12 故障安全型 .............................................................................. 13 工艺模块 ................................................................................. 13 串行接口模块 1 SI .............................................................. 13 计数器模板 1 COUNT ......................................................... 14 绝对值编码器 1 SSI ............................................................ 14 脉冲生成和定时模块 2 PULSE............................................ 15 称重模块 SIWAREX CS ..................................................... 15 步进模板 1 STEP ............................................................... 15 定位模板 ............................................................................. 16 传感器模块 4 IQ-Sense ...................................................... 16 电机启动器 .............................................................................. 17 变频器 ..................................................................................... 17 端子模块 ................................................................................. 17 标准与认证 .............................................................................. 19 ET 200PRO概念 ................................................................ 20 IM154 接口模块 ...................................................................... 21 扩展IO模块 ............................................................................ 21 电源模块 ................................................................................. 23 电机启动器 .............................................................................. 23 保护开关 ................................................................................. 24 故障安全型 .............................................................................. 24

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2.1 2.2 2.4

3.1 3.2 3.3 3.4 3.4

3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.4.5 3.4.6 3.4.7 3.4.8 3.5 3.6 3.7 3.8

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6

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4.6.1 4.6.2 4.6.3 4.5

The safety local isolator module ......................................... 24 400 V disconnecting module .............................................. 24 性能参数 ............................................................................. 24 标准与认证 .............................................................................. 25

5.1 5.2 5.3 5.4

5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.5 5.6 ET 200ISP概念 .................................................................. 25 ET200ISP ............................................................................... 25 防爆基础知识 .......................................................................... 26 接口模块 ................................................................................. 27 扩展IO模块 ............................................................................ 28 数字量IO............................................................................ 28 模拟量IO............................................................................ 28 占位模块 ............................................................................. 29 电源模块 ................................................................................. 29 标准与认证 .............................................................................. 29 ET 200ECO概念 ................................................................ 29 ET 200R 概念 ..................................................................... 30 其它 ..................................................................................... 30

6 7 8

Appendix A: Multi-Choice Question ................ 错误！未定义书签。 Appendix B: Single-Choice Question .............. 错误！未定义书签。

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1 分布式IO的概述

1.1

产品描述

简单说来，分布式I/O是为了解决远距离通讯而发展起来的区别于集中式控制的一种I/O系统。

分布式I/O适用于距离远，对数据可靠性要求较高的应用领域。

1.2 Profibus-DP的概念

Profibus-Dp是一种基于IEC61784-1:2002ED1CP3/1标准的开放的总线系统，用于总线主站及其从站设备间进行快速简单循环和时间确定性的过程数据的交换。它使用了ISO/OSI模型的物理层、数据链路层以及一个用户接口层。一般情况下，可以通过RS485传输或光纤传输以及无线传输。\通讯协议为可编程控制器和分布式I/O之间提供了一个高速的，循环的数据交换方式。

DP通信主要有三种版本，并各自具有自己的一些特性：

? ?

DPV0 DPV1

提供DP基本功能，包括循环的数据交换，以及站诊断、模块

诊断和特定的通道诊断包含依据过程自动化的需求而增加的功能，特别是用于参数赋

值，操作、智能现场设备的可视化和报警处理等的非循环的数据通讯，这样就允许用工程工具在线访问。此外，DP-V1有三种附加的报警类型：状态报警、刷新报警以及制造商专用的报警。包括主要根据驱动技术的要求而增加的功能，由于增加的功能

中，有同步从站模式和从站对从站通讯等，DPV2也可以实现为驱动总线，用于控制驱动轴的运动时序。

? DPV2

Profibus 总线的传输速率从9.6Kbit/s~12Mbit/s，而且总线长度与传输速率有关，总的规律是传输速率越高总线长度越短，越容易受到电磁干扰，基于传输速率的最大段长度如下：传输速率（Kbit/s）总线长度（m）

9.6~187.5 1000 500 400 1500 200 3000~12000 100 Version Status Date Page

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3.1 IM151 接口模块

主要包括基本型、标准型、高性能、Profinet型以及光纤接口标准型。基本性能表名称 IM151-1 Basic IM151-1 Standard 标准型 244byte输入 244byte输出 63 2m DPV0 从站12M DP Status

IM151-1 High Feature 高性能型 244byte输入 244byte输出 63 2m DPV0/V1 从站12M DP RS485 IM151-7 CPU CPU型 128byte输入 128byte输出 63 2m MPI/DP从站12M DP Date

IM151-3 PN Profinet型 256byte输入 256byte输出 63 2m Profinet 10/100M RJ45 IM151-7 F CPU 故障安全型 244byte输入 244byte输出 63 1m MPI/DP从站12M RS485/FO Page

类型基本型 I/O 地88byte输入址区 88byte输出扩展模12 块数量安装长度通讯接口类Version

DPV0 从站12M DP RS485 V1.03

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RS485/FO 0-60°C 0-60°C 0-60°C 型环境温度 0-60°C 0-60°C 0-60°C

CPU基本性能表名称类型工作存储器存储器时钟嵌套深度位指令处理时间 (μs) 浮点数处理时间 (μs) 定时器/ 计数器数据区M (Byte) I/O 地址区通讯连接数量通讯 DP接口主站DP接口 IM151-7 CPU CPU型 64KByte MMC， 8M 硬件 8 0.1μs 6μs 256 256Byte 128byte输入/128byte输出 12 MPI/DP从站12M RS485/FO 32从站 IM151-7 F-CPU 故障安全型 64KByte MMC， 8M 硬件 8 0.1μs 6μs 256 2048Byte 244byte输入/244byte输出 11 MPI/DP从站12M RS485/FO 3.2 电源模块

系统支持24VDC,24-48VDC,以及24-48VDC/24-230VAC三种电源模式。电源模块 PM-E 24 V DC PM-E 24 to 48 V DC PM-E 24 V DC / 120/230 V AC 诊断 Yes Yes Yes 24 V DC, 48 V DC 24 V DC 负载电压 24 V DC 48 V AC 48 V DC 120 V AC, 230 V AC 短路保护外部（断路器）外部（断路器）内部Fuse 10 A (24 V DC) 负载电流 10A 10A 8 A (120/230 V AC) 3.3 扩展IO电子模块

电子IO模块点数 DI 2/4 DO 2/4 AI 2/4 AO 2 Version Status Date Page

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接口模块：IM151-7 F-CPU

电源模块：PM-E DC 24 V

PM-E DC 24-48 V, 24-230 V AC

PM-E F PROFIsafe DC 24 up to Category 4(EN 954-1) 电子模块：4/8 F-DI electronics modules PROFIsafe DC 24 V

4 F-DO electronics modules PROFIsafe DC 24 V/2A

3.4 工艺模块

3.4.1

订货号特性支持接口支持通信协议波特率其他 Version

Status

串行接口模块 1 SI

6ES7 138-4DF01-0AB0 6ES7 138-4DF10-0AB0 一个通道的点对点串行通信模块三种：RS232C、RS485和RS422 3964(R)和ASCII 最大115.2Kbps Date

Modbus和USS协议最大115.2 Kbps Modbus主站 Modbus从站 Page

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USS主站

软件编制必须下载安装 ET200S Function Blocks V2.0 下载地址:

Http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/21090030

3.4.2

名称范围应用计数器模板 1 COUNT

6ES7 138-4DA04-0AB0 1 COUNT 24 V, 100 kHz 6ES7 138-4DE02-0AB0 1 COUNT 5 V, 500 kHz 订货号单通道智能32 位通用计数任务和时限测量任务直接连接 24V 增量传感器或执行器直接连接 5 V 增量编码器(RS 422）传感器或执行器比较功能集成数字量输出自动编码热插拨软件等时模式频率测量转速测量脉冲周期测量与预定义比较值进行比较到达比较值时，输出动作连接到 TM-E 端子模板支持 STEP7软件进行简单参数化支持 0.1Hz---100KHz 10us---120s 1rpm---25,000rpm 0.1Hz---500KHz 3.4.3 绝对值编码器 1 SSI

订货号：6ES7 138-4DB02-0AB0

? 单通道模板，用于将 SSI 传感器连接到 ET 200S ? 用于位置检测和简单的定位功能

? 可与指定比较值进行两次比较操作（标准模式） ? 数字量输入用于锁定实际值（标准模式） ? 采用自动编码，插入到 TM-E 端子模板

? 快速模式，用于高速采集编码器数值（例如驱动控制器） ? 支持热插拨

? 用STEP7软件即可进行简单参数化 ? 支持等时模式

? 可连接的编码器：13，21，25位绝对值编码器

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? Gray码，Binary码

3.4.4 脉冲生成和定时模块 2 PULSE

订货号： 6ES7 138-4DD00-0AB0

? 双通道脉冲发生器和定时输出模板，用于 ET 200S ? 用于控制最终控制元件、阀、加热元件等 ? 脉冲宽度调制（PWM） ? 脉冲顺序 ? 脉冲跟踪

? 准确定时开关信号到 24 V DC 输出 ? 最小脉宽：200us

? 切换频率：2.5KHz（阻型） ? 最大输出电流：2A

3.4.5 称重模块 SIWAREX CS

? 主要应用: 压力测量，仓库称重，平台秤，吊秤 ? 内部分辨率 16 位 ? 测量速率 50 次/秒

? 两个过滤器类型, 0.05 to 5 Hz

? 标准称重单元 > 87 ohms, 4或6线制 ? 集成在ET200S中 (PROFIBUS, PROFINET) ? ET200S标准安装, 30 mm宽 ? 标准端子模块

? 可选的远程显示经由TTY 接口 ? 可连接HMI 设备

3.4.6 步进模板 1 STEP

订货号：6ES7 138-4DC00-0AB0

? 单通道模板，用于 ET 200S 的步进电机定位控制 ? 基准点或增量运行模式

? 用 5 V 差分信号使功率电路与脉冲/ 方向接口相连接 ? 经过数字量输入的有/ 没有斜坡外部停止 ? LED 状态和故障显示

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? 数字量输入中的定位和状态错误通过 LED 并在主站接口处显示 ? 步进电机接口：RS422

3.4.7

名称订货号规格原理定位控制

定位模板

1 Pos SSI/Digital

1 Pos SSI/Analog 6ES7 138-4DK00-0AB0

1 Pos Inc/Digital 6ES7 138-4DG00-0AB0 单通道定位模板根据快速/ 爬行进给原理

1 Pos Inc/Analog 6ES7 138-4DJ00-0AB0

1 Pos U 6ES7 138-4DL00-0AB0

6ES7 138-4DH00-0AB0

数字量输出模拟量输出数字量输出模拟量输出数字量输出 5V差分增量式

编程器

24V SSI 编码器

传感器 SSI 编码器实际位置感测增量式编程器根据RS 422

调试操作范围

可在运行过程中更改参数 0 ～16,777,215步

反向差关断差编码器调整转速

加速度延迟

参考点逼近，实际值设置

特性

3.4.8 传感器模块 4 IQ-Sense

订货号：6ES7 138-4GA00-0AB0

? 4 通道智能化电子模板，可连接最多 4 个 IQ-Sense 传感器 ? 降低布线费用（2 线制，非极化） ? 通过 IntelliTeach，调试快速：

? 缺省设置传感器参数，或通过示教将参数复制到其它模板/ 传感器 ? 通过 PLC 程序动态调整参数 ? （例如感测范围设置） ? 通过 LED 显示的集成校正工具

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3.5 电机启动器

可用于直接启动、反向和软启动；允许热插拔。

电源总线的满负载为40A（标准型电机起动器）/50A（高性能电机起动器）。标准型：DS1-x direct-on-line starter，包含断路器，可达5.5KW。

高性能型：DS1e-x direct-on-line starter，包含断路器，固态过载保护和接触器或软启动器，可达7.5KW

诊断能力

3.6 变频器

用于异步电机的无级速度控制，最大功率可达4KW。允许热插拔。支持制动功能。

满足EMC Class A (acc. to EN 55011)。具有诊断能力。

3.7 端子模块

一个ET 200S站点中主要包含I/O电源模块接线端子，I/O接线端子和功能模块接线端子。

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? 用于快速、可靠数据传

输的屏蔽背板总线

? 自动编码

电子模板

? 用于负载和传感器电源的

自组装 P1/P2 电压总线

? 插槽编号

? 自组装、一体式 AUX1

总线，用于单独使用高达 AC 230 V 的电压，例如用于 PE

? 连接牢靠的接口，用

于可靠地相互连接终端模板

? 端子：

? 螺钉型或弹簧型端子 ? 2、3 或线制连接

? 最大 2.5 mm2 （1.5 mm2，带

端套）

? 可更换的端子盒

? 单独标识颜色

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不同的电子模块配置不同的端子模块有不同的接线形式。例如：

3.8 标准与认证

? ? ? ? ? ?

PROFIBUS IEC 1131 UL C-tick CSA

EN 50170, Volume 2 IEC 1131, Part 2

to standard UL508, file no. E 116536/E 75310 (AC modules)

AS/NZS 2064 (Class A)

to standard C22.2 No. 142, file no. LR 48323/LR 44226 (AC module)

cULus for hazardous locations to Standard UL 508, File No. E 116536 to

hazardous locations UL 1604, File No. E 222109 to Standard CSA C22.2, No. 142

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? FMs

Standard Class No. 3611, Class I, Division 2, Group A, B, C, D, Class I, Zone 2, Group IIC, (without motor starter) American Bureau of Shipping Bureau Veritas Det Norske Veritas Germanischer Lloyd

Lloyds Register of Shipping Nippon Kaiji Kyokai

(for Zone 2 acc. to ATEX–100a)EN 50 021

? Marine engineering

? ? Ex approval Cat. 3

4 ET 200PRO概念

ET 200PRO是一款多功能的，防护等级为IP65/66/67的模块化I/O产品。

? 最大可以连接16个模块计128 I/O通道，最长可达1m ? 与ET 200X相比，体积更小，只有ET 200X的60% ? 简单、快速的装配方式 ? 提供模块诊断或通道级诊断 ? 电子模块与连接模块支持热插拔技术 ? 灵活的背板总线配置

? 电源模块针对不同的负载具有更高的灵活性，并且各种电源模块均内置熔

断器，有效保护电路 ? 总线与电源在连接模块中集成的T功能 ? 可供选择的终端电阻

? DESINA兼容的传感器可以连接

? 更高的抗震性能，可以抵抗5g的连续震动或25g的瞬间冲击 ? ECOFAST Cu，M12, 7/8\“多种连接方式 ? 支持Profinet

? 支持故障安全型模块，针对不同的通讯方式如Profibus至多可以连接5个

故障安全型站点，Profinet至多可以连10个。产品组成

? 接口模块 ? 连接模块 ? 电子模块 ? 电源模块

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? 通过总线进行firmware升级。 ? 脉冲计数和频率测量。

? 在zone 1运行时更换电子和电源模块。 ? 每个站支持32个电子模块。 ? 优化的HART现场设备。 ? 较好的诊断和较短的调试时间。

? PSC7的优化操作，对于其他的过程控制系统开放

5.2 防爆基础知识

5.2.1 5.2.2

GB 3836.14—2000(GB 3836.14标准等同于IEC 60079-１０)要求，可用类别、区域和组别三层概念来说明危险场所

按场所中存在物质的物态的不同，将危险场所划分为爆炸性气体环境和可燃性粉尘环境。

按场所中危险物质存在时间的长短，将两类不同物态下的危险场所划分为三个区，即：对爆炸性气体环境，为0区、1区和2区；对可燃性粉尘环境，为20区、21区和22区。

(1)

爆炸性气体环境

GB 3836.14—2000标准中规定：

0区：爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所。 1区：在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的场所。

2区：在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现也是偶尔发生并且仅是短时间存在的场所。

在此，“正常运行”是指正常的开车、运转、停车，易燃物质产品的装卸、密闭容器盖的开闭，安全阀、排放阀以及所有工厂设备都在其设计参数范围内工作的状态。

(2) 可燃性粉尘环境

GB 12476.1—2000标准中规定：

20区：在正常运行过程中可燃性粉尘连续出现或经常出现，其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物和／或可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及容器内部。

21区：在正常运行过程中，可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物但未划入20 区的场所。

该区域包括，与充入或排放粉尘点直接相邻的场所、出现粉尘和正常操作情况下可能产生可燃浓度的可燃性粉尘与空气混合物的场所。

22区：在异常条件下，可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在、或可燃性粉尘偶尔出现堆积或可能存在粉尘层并且产生可燃性粉尘空气混合物的场所。如果不能保证排除可燃性粉尘堆积或粉尘层时，则应划分为21

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区。

5.2.3

防爆型式标志 o o o o o o o o o o

粉尘防爆型 DIP A DIP B

爆炸性气体环境用电气设备分为：

? I类：煤矿井下用电气设备

? II类：除煤矿外的其他爆炸性气体环境用电气设备 II类隔爆型―d‖和本质安全型―i‖电气设备又分为IIA、IIB、和IIC类。

可燃性粉尘环境用电气设备分为：

? A型尘密设备；B型尘密设备 ? A型防尘设备；B型防尘设备防爆型式隔爆型充砂型增安型浇封型正压型ｎ型 Ex ｎ本安型特殊型油浸型

Ｅｘｉa Ex ｓＥｘｏ

Ｅｘｉｂ

防爆型式标志Ｅｘｄ Ex q Ｅｘｅ Ex m Ｅｘｐ

5.3 接口模块

名称 FREEZE/SYNZ 运行时配置时钟同步操作时间标签通讯接口 I/O 地址区 DP 终端模块 IM152-1 Yes No Yes RS485,本质安全intrinsically safe 244byte输入 / 244byte输出 DP，1.5Mbps TM-IM/EM60S TM-IM/EM60C TM-IM/IM Status

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5.4 扩展IO模块

5.4.1

点数模块类型诊断性能数字量IO

DI 8 DO 4 23.1 V DC/20 mA 并联 Yes，组诊断/通道诊断 DO 4 17.4 V DC/27 mA 并联54mA Yes，组诊断/通道诊断 DO 4 17.4 V DC/27 mA 并联80mA Yes，组诊断/通道诊断 NAMUR DIN 19234 Yes，组诊断/通道诊断 Frequency sensor：Yes Frequency measurement：Yes; (gate time) 集成功能 50ms; 200ms; 1s Number of frequency sensors：2 Counter：2X5KHz TM-EM/EM60S 终端模块 TM-EM/EM60C TM-EM/EM60S TM-EM/EM60C TM-EM/EM60S TM-EM/EM60C TM-EM/EM60S TM-EM/EM60C 5.4.2

订货号点数范围/测量参数线性化滤波供电精度（25°C ）精度终端模块模拟量IO

4 AI I 2WIRE HART 4 AI I 4WIRE HART 6ES7 134-7TD50-0AB0 4 AI RTD 6ES7 134-7SD50-0AB0 4 AI TC 6ES7 134-7SD00-0AB0 4 AO I HART 6ES7 135-7TD00-0AB0 6ES7 134-7TD00-0AB0 4 4 to 20 mA 可参数化短路保护 +/- 0.01 % 13 bit TM-EM/EM60S TM-EM/EM60C 4 4 to 20 mA 0 to 20mA 可参数化 +/- 0.01 % 12 bit + Sign TM-EM/EM60S TM-EM/EM60C 4 RTD Yes 可参数化 +/- 0.01 % 16 bit TM-EM/EM60S TM-EM/EM60C 4 -80mV-+80mV TC Yes，温度补偿可参数化 +/- 0.01 % 16 bit TM-EM/EM60S TM-EM/EM60C 4 4 to 20 mA +/- 0.01 % 14 bit TM-EM/EM60S TM-EM/EM60C Version Status Date Page

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5.4.3 占位模块

5.5 电源模块

电源模块应用输入诊断性能 Ex(i)-modules 连接模块 TM-PS-A 24VDC，极性保护 Yes 60V/通道 TM-PS-A TM-PS-B 用于冗余 24VDC，极性保护 Yes TM-PS-B 5.6 标准与认证

? PROFIBUS ? EU directive ? CENELEC ? IEC ? CE ? IM152-1 ? CE mark Yes

? Type of protection to EN 50020 (CENELEC)

T4 ? Type of protection to KEMA 04 ATEX 1243

II2 G EEx ib IIC

EN 50170, Volume 2 94/9/EC (ATEX 100a)

II 2 G (1) GD EEx d e [ib/ia] IIC T4

IEC 61131, Part 2

According to 89/336/EEC and 73/23/EEC

6 ET 200ECO概念

经济型、无控制柜的分布式 I/O; 节省电缆和控制柜费用; 提供模块诊断;

一个典型的ET 200ECO的站主要包括接口模块、连接模块、电源接头（2个每个站）、总线M12接头（2个/站）、I/O M12连接头（取决于实际所需的I/O通道的数量）。另外对于最后一个站点还需要考虑电源终端连接头，总线终端电阻等附件。

名称通讯接口防护等级附件 ET200eco BM14x DP 12M IP67 M12 Y circular connector M12 connector Identification plug for setting the PROFIBUS address Status

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模块 BM 141 BM 141 BM 142 BM 142 BM 143 BM 143 BM 148 8 DI 16 DI 8 DI 16 DO 8DI/8DO (1,3 A) X1, X3, X5, X7 8DI/8DO (1,3 A) X2, X4, X6, X8 8 DI / 8 DO (2.0 A) 4/8F DI X1–X4 4/8F DI X3–X8 管脚 8 X M12 8 X M12 8 X M12 8 X M12 8 X M12 NC 8 X M12 8 X M12 24V DC 24V DC 24V DC DO DI DI – GND GND GND GND DO D DI DI PE PE 24V DC – 1 DC DC NC NC DC M12 接口 2 3 NC GND DI GND NC GND DO GND DI GND 4 DI DI DO DO DI 5 PE PE PE PE PE 7 ET 200R 概念

? IP65防护等级。 ? 铸铝外壳。 ? 内置中继器。

? 可参数化的输入输出：配置成8 DI / 8 DO 或16 DI ? 底部端子用于连接焊接的模拟量信号。 ? 用于机器人。

? 通过17针的M23混合插头连接。名称电源电压通讯接口环境温度防护等级点数模块性能 ET 200R handling module 24V 反极性保护 DP 12M 内置中继器 55°C IP65, 铸铝外壳 ET 200R welded module 24V 反极性保护 DP 12M 内置中继器 55°C IP65, 铸铝外壳 16DI或配置成8DI/8DO 模块诊断 8 其它

定购基础知识

定购ET 200S数字量输入/输出模块时，每个MLFB都包含5个完全相同的模块。此外I/O端子模板的一般来讲是通用的，而且每个MLFB也是包含着5个完全相同的端子模板。

定购ET 200PRO和ET 200ECO时，对应的连接器一般有三大类（ECOFAST除

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