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KOLLMORGEN Saia PCD 系列 I/O 模块
时间: 2025-08-25浏览次数：
KOLLMORGEN Saia PCD 系列 I/O 模块
KOLLMORGEN Saia PCD 系列 I/O 模块
基础信息
核心范围
覆盖 五大类模块：数字输入 / 输出模块、模拟输入 / 输出模块、数字混合 I/O 模块、计数与运动控制模块、特殊功能模块（如称重、热电偶模块），同时区分 PCD2 与 PCD3 系列模块的差异（如 PCD3 新增笼式弹簧端子、更高抗干扰等级），支持 24V DC/115-230V AC 输入、0-10V/0-20mA 模拟信号等工业标准信号类型，部分模块具备电气隔离（最高 500V 隔离电压）与短路保护功能。
版本与兼容性
文档历史版本更新聚焦模块功能补充（如 ENG07 新增 PCDx.B160/W380/G200 模块）、参数修正（如 ENG09 调整产品状态章节），最新版 ENG10 优化 PCD3.A810/W800 功率消耗参数；硬件兼容性上，PCD2 模块需匹配 CPU 硬件版本 H 及以上，PCD3 模块支持 RIO 远程 IO 系统（部分模块如 H210/H31x 暂不兼容）。
核心模块分类与技术参数
（一）PCD2 系列模块核心参数
1. 数字输入模块
模块型号 输入通道数 信号范围 响应时间 电气隔离 接线方式
PCD2.E110 8 24V DC 8ms 无 10 极螺丝端子
PCD2.E160 16 24V DC 8ms 无 34 极排线连接器
PCD2.E500 6 115-230V AC 10ms（吸合）/20ms（释放） 有（2.5kV 光耦隔离） 10 极螺丝端子
PCD2.E610 8 24V DC 10ms 有（1kV AC 隔离） 10 极螺丝端子
2. 数字输出模块
模块型号 输出通道数 额定电流 信号范围 保护功能
PCD2.A300 6 2A / 通道 10-32V DC 无短路保护，需外接 12.5A 快熔
PCD2.A400 8 0.5A / 通道 5-32V DC 无短路保护，负载电阻≥48Ω
PCD2.A200 4 2A / 通道（继电器） 250V AC/50V DC 压敏电阻 + RC 元件触点保护
PCD2.A410 8 0.5A / 通道 5-32V DC 电气隔离（1kV AC），无短路保护
3. 模拟输入模块
模块型号 通道数 分辨率 信号类型 精度（25℃）
PCD2.W100 4 12 位 0-10V/-10~+10V ±0.1%±1LSB
PCD2.W220 8 10 位 Pt/Ni1000 温度传感器 ±3LSB
PCD2.W305 7 12 位 0-10V ±0.15%
PCD2.W745 4 16 位 J/K 型热电偶 ±0.4℃（0-100℃）
4. 计数与运动控制模块
模块型号 功能 最高频率 轴数 编码器支持
PCD2.H100 脉冲计数 20kHz 1 增量编码器（A/B 相）
PCD2.H150 SSI 接口 500kHz 1 绝对编码器（SSI 协议）
PCD2.H210 步进电机控制 19.45kHz 1 24V DC 编码器
PCD2.H310 伺服电机控制 100kHz 1 24V DC 增量编码器
（二）PCD3 系列模块核心升级
PCD3 系列在 PCD2 基础上优化 端子设计、抗干扰性能与功能扩展，核心差异如下：
模块类型 PCD2 系列特点 PCD3 系列升级点
数字输入模块 螺丝端子（最大 1.5mm² 线径） 新增笼式弹簧端子（如 E165 用 24 极端子，支持 1.0mm² 线径），抗干扰等级提升至 IEC 61000-4-4（±2kV 电容耦合）
模拟输出模块 8 位分辨率为主 W6x0 系列提升至 12 位分辨率，输出延迟≤10μs，支持 -10~+10V 双极性信号
运动控制模块 仅支持本地 IO H32x 系列支持 DSP 处理器，实现 S 曲线轨迹规划，支持 250kHz 编码器输入
接线兼容性 仅支持固定端子 支持 PCD3.K010/K106 连接电缆，模块间可直接级联（最大距离 2.5m）
（三）电气隔离与安全特性
隔离类型与等级
数字隔离模块（如 PCD2.E610/PCD3.E610）：采用光耦隔离，隔离电压 1000V AC（1 分钟），通道间无隔离，适用于强干扰环境（如变频器附近）；
模拟隔离模块（如 PCD2.W3x5/PCD3.W3x5）：采用 DC/DC 隔离，隔离电压 500V，支持 7 通道模拟信号采集，适用于过程控制中的信号隔离（如化工设备）。
安全规范
高压模块（如 PCD2.E500/PCD3.E500，115-230V AC 输入）需单独配置保险丝（1A/250V），禁止与低压信号（≤50V）共接；
继电器输出模块（如 A200/A210）触点保护需匹配负载类型：感性负载需外接续流二极管，容性负载需串联限流电阻，避免触点电弧损坏。
安装与接线规范
（一）机械安装要求
安装环境
工作温度：0-55℃（超过 40℃ 需降额，每升高 1℃ 输出电流降额 2%）；
防护等级：IP20（IEC 60529），需安装在控制柜内，避免粉尘、冷凝水；
安装间距：模块两侧预留≥25mm 散热空间，垂直安装（允许 ±15° 倾斜），重型模块（如 PCD2.H32x）需额外固定。
端子安装
螺丝端子：扭矩 0.7-0.8Nm（适配 M3 螺丝），线径 0.5-2.5mm²；
笼式弹簧端子（PCD3 专用）：无需工具，直接插入导线（最大 1.0mm²），拔出时按压释放键即可，接线效率提升 30%。
（二）电气接线关键规范
电源与接地
数字模块：24V DC 电源需单独供电（纹波≤10%），PE 线截面≥1.5mm²，采用单点接地（接地电阻≤1Ω）；
模拟模块：信号地与功率地分开布线，模拟信号电缆采用双绞屏蔽线（屏蔽层单端接地），避免与动力电缆平行（间距≥200mm）。
典型接线示例
数字输入（源型接线）：PCD2.E110 模块 E0-E7 接传感器信号，+24V 接外部电源正极，传感器负极接模块 GND，LED 亮表示输入有效；
模拟输出（电流型）：PCD3.W410 模块 A0 接执行器（如阀门定位器），外部 24V DC 电源正极接执行器，负极接模块 A0 端子，通过跳线选择 4-20mA 信号范围；
隔离模块：PCD2.E610 模块需单独连接 24V 隔离电源，信号端与 PLC 系统地完全隔离，避免共地干扰。
功能配置与编程支持
（一）硬件配置
地址设置
数字模块：通过模块前端 DIP 开关设置 CANopen 站地址（1-99）与波特率（10-1000kbit/s），设置后需重启 24V 电源生效；
扩展卡配置：PCD2.G410 等多功能模块需通过 Slot 1/2 插入通信扩展卡（如 PROFIBUS 卡），上电后模块自动识别，未识别时需检查卡扣锁定状态。
信号滤波
数字输入：通过模块内部跳线选择滤波时间（如 PCD2.E111 支持 0.2ms/8ms 切换），高频信号（如编码器）需选择短滤波时间；
模拟输入：PCD3.W380 支持软件配置数字滤波（50/60Hz 陷波滤波），抑制电网干扰，滤波时间常数 2.4ms。
（二）软件配置（PG5 环境）
工具支持
需使用 Saia PG5 软件（版本≥2.3），通过 “Device Configurator” 配置模块参数：
电机配置：选择电机型号（如 AKM 系列伺服电机），自动加载额定电流、电感等参数，执行 “Motor Probe” 优化电流环增益；
安全配置：STO 功能需关联安全控制器，设置周期测试间隔（≤8 小时，满足 SIL CL3 要求）；
模拟信号线性化：PCD2.W745 热电偶模块需选择热电偶类型（J/K 型），软件自动补偿冷端温度（补偿精度 ±0.2℃）。
编程示例
计数功能：PCD2.H100 通过 IL 指令 “RD_DIGITAL_IO_0TO15” 读取计数数值，设置 “WR_DIGITAL_OUTPUT_0TO15” 触发计数器复位；
伺服控制：PCD2.H310 通过 FB 功能块 “MC_MoveAbsolute” 设置目标位置，参数 “Position” 填写脉冲数（需匹配电子齿轮比）。
故障排除与维护
（一）常见故障与解决方案
故障现象 可能原因 排查步骤
数字输入无响应（LED 不亮） 1. 电源未供电；2. 接线松动；3. 输入信号超范围 1. 测量模块 X4A 端子 24V 电压；2. 重新紧固端子螺丝（扭矩 0.8Nm）；3. 检查传感器输出（如 NPN 传感器需输出低电平）
模拟输出偏差超差 1. 校准参数丢失；2. 负载阻抗不匹配；3. 干扰导致信号失真 1. 通过 PG5 执行 “Analogue Calibration” 重新校准；2. 确认负载电阻：电压输出≥3kΩ，电流输出≤500Ω；3. 增加屏蔽层接地（单端接地）
继电器输出触点粘连 1. 负载电流超额定值；2. 无触点保护元件；3. 频繁切换 1. 测量负载电流（如 A200 最大 2A / 通道）；2. 感性负载并联 1N4007 续流二极管；3. 减少切换频率（建议≤10 次 / 分钟）
计数模块频率异常 1. 编码器电缆过长；2. 信号干扰；3. 滤波时间设置不当 1. 电缆长度≤10m（超距需加信号中继器）；2. 采用双绞屏蔽线（屏蔽层接地）；3. 滤波时间设为信号周期的 1/5（如 20kHz 信号设 10μs）
（二）定期维护项目
维护项目 周期 操作内容 标准要求
端子检查 每季度 1. 紧固螺丝端子（扭矩 0.7-0.8Nm）；2. 清理端子积尘 端子无氧化、松动，接触电阻≤10mΩ
模块温度监测 每月 1. 测量散热片温度；2. 检查风扇转速（如 PCD2.H32x 风扇≥2500rpm） 散热片温度≤75℃，风扇无异常噪音
校准验证 每半年 1. 模拟输入：输入标准信号（如 5V/10mA），读取模块数值；2. 模拟输出：设置 50% 输出，测量实际值 偏差≤±0.5%（超出需重新校准）
安全功能测试 每月 1. 触发 STO 功能，检查电机扭矩是否切断；2. 测试安全继电器触点通断 STO 激活后电机无扭矩，触点通断响应≤10ms
产品生命周期与备件管理
产品状态划分
手册明确模块 “Active（在产）”“Outphased（停产）”“Repair phase（维修期）” 状态：
停产模块（如 PCD2.G400/G410）维修期至 2018 年 12 月 31 日，后续无备件供应；
替代方案：PCD2.W100 替代为 PCD2.W380，PCD2.H222 替代为 PCD3.H222。
备件推荐清单
关键备件建议储备 1-2 套，匹配型号如下：
模块类型/常用型号/备件型号
数字输入模块/ PCD3.E110/PCD3.E111（兼容且响应更快）
模拟输出模块/PCD2.W410/PCD3.W410（端子升级）
继电器模块/PCD2.A200/ PCD3.A200（相同功能，更高抗干扰）
计数模块/PCD2.H100/PCD3.H110（最高频率提升至 100kHz）
