MOOG M3000®控制系统QAIO 16/4模拟输入/输出扩展模块
Moog 与 Berghof Automationstechnik 联合推出的M3000® 控制系统 QAIO 16/4 系列模拟 I/O 扩展模块(QAIO 16/4-V 电压型、QAIO 16/4-A 电流型) 用户手册,基于CANbus的模块化自动化系统,适配中高性能工业控制场景,核心为16 路模拟输入 + 4 路 ±10V 模拟电压输出,搭配 **+10V 参考电压源 **,输入分辨率均为11 bit + 符号,工作温度5°C 至 50°C,防护等级IP20,需配合屏蔽措施保证精度,手册详细规定了模块的技术参数、接线安装、操作运维、传感器 / 执行器连接及安全规范,同时明确该模块无 CE 标识,用户需自行保障系统电磁兼容合规。
产品核心特性与技术参数
(一)核心功能与分类特性
模块用于扩展 Cell Controllers 的模拟 I/O 能力,通过 E-bus 直接耦合,分两种型号,通用特性与型号专属特性如下:
通用特性:4 路 ±10V 电压输出(GND 检测)、1 路 + 10V 参考电压输出、体积小 / 安装深度低,输出分辨率11 bit + 符号;
QAIO 16/4-V(电压型):16 路差分 ±10V 电压输入,适配有源 / 无源电阻,分辨率11 bit + 符号;
QAIO 16/4-A(电流型):16 路 0~20mA 电流输入,分辨率11 bit + 符号。
供货清单:仅含对应型号的模拟 I/O 扩展模块(电压 / 电流型)。
(二)关键技术参数
模块核心技术参数均为工业级标准,物理、环境、供电参数如下表,模拟输入 / 输出、参考电压关键参数见后续细分表:
表格
类别 技术参数
尺寸 124×170×85.5mm(模块化尺寸 B=113/118.5mm)
重量 约550g
安装方式 NS 35/7,5 EN 50022 DIN 导轨
工作温度 5°C 至 50°C(无凝露)
防护等级 IP20
绝缘测试 500VDC 测试电压,符合 EN 61131-2
供电电压 SELV DC +24V,最大0.3A,具备反接电压保护
空载功耗 DC+24V 下最大300mA
电气隔离 与 E-bus光电隔离;供电与模拟通道无隔离
状态指示 4 个琥珀色 LED,分别显示 L+、±15V、+5V、OUT-ENA 状态
EMC 要求 需用户实施屏蔽措施,发射符合 EN 50081-2,抗扰符合 EN 50082-2
(三)模拟输入 / 输出 / 参考电压核心参数
表格
类别 细分指标 电压型输入 电流型输入 模拟输出 参考电压源
通道数 - 16 16 4 1
额定量程 - ±10V(差分) 0~20mA ±10V(浮地) +10V
分辨率 - 11bit + 符号 11bit + 符号 11bit + 符号 -
LSB 值 - 4.883mV 9.766μA 4.883mV -
精度 25°C 最大误差 ±0.1% 满量程 ±0.2% 满量程 ±0.15% 满量程 0.1%
精度 全温区最大误差 ±0.2% 满量程 ±0.3% 满量程 ±0.3% 满量程 -
输入阻抗 信号范围 10MΩ 50Ω - -
输出电流 最大 - - 5mA 5mA
保护功能 短路保护 - - 永久短路保护(Ikmax=25mA) 永久短路保护(Ikmax=25mA)
共模抑制 DC/50/60Hz ≥70dB ≥70dB ±2V 共模范围 -
过载能力 持续最大过载 ±30V 50mA - -
转换速度 通道传输时间 <1ms <1ms <1ms -
负载要求 容性负载 - - <1000pF -
负载要求 阻性负载 - - ≥2kΩ -

模块安装与接线规范
安装要求:模块必须安装在金属屏蔽机柜 / 外壳内,机柜内需通过布线分离、元件空间隔离等措施,隔离干扰元件及线缆;信号线缆需双端屏蔽,机柜入口处线缆屏蔽层需平铺接地,严禁开放式布线。
接线方式:采用垂直正面接线,配备按压式端子排,支持螺丝 / 压接 / 夹紧连接;模块标注有清晰的模拟 I/O 通道、参考输出、供电的端子分配,需按标识接线。
屏蔽与抗扰:
低频干扰(如 50Hz 工频)由差分测量系统+ 高共模抑制抵消;
高频 / 脉冲干扰需通过屏蔽措施隔离,线缆屏蔽层需在现场(机柜外)双端接地;
所有模拟元件及辅助电源的相互作用需整体考虑,确保系统抗扰性。
模块操作与使用
初始化与识别:由上游Cell Controller 操作系统自动完成模块识别与初始化,无需拨码开关设置;若 + 24V 供电中断或 E-bus 传输中断,模拟输出将复位至 0V,OUT-ENA LED 状态变化。
数据测量与转换:
测量与数据向 CAN 节点的传输为循环式,由操作系统 API 控制,AD 转换无需启动信号;
数据转换公式:U=10V×AD/2^15(电压)、I=20mA×AD/2^15(电流),AD 为模拟通道输出值;
超量程输出:正向超量程为 + 32752(+9.995V),负向超量程为 - 32768(-10.000V);传感器故障时,对应通道向控制器上报 + 9.995V。
传感器 / 执行器连接:需按传感器类型差异化接线,核心要求如下:
浮地传感器:通过 2 芯屏蔽线连接 IN+/AGND,至少将一个测量输入(IN-)桥接至 AGND,避免容性信号耦合导致误测;
带辅助电源的有源传感器:通过 2 芯屏蔽线连接 IN+/IN-,与模块共用同一供电源,模块 AGND 保持开路,确保电位均衡;
使用内部参考电压的传感器:通过 3/4 芯屏蔽线连接 IN+/IN-/Uref/AGND,电位式传感器需将空闲输入桥接至 AGND,避免参考电压过载。
模拟输出使用:输出为浮地 ±10V 电压,每路输出配备 AGND(模拟地)、REF(公共地)端子,可补偿地偏(需满足 | UREF|<2V);SENSE 线直接连接执行器地,不可单独作为反馈使用。
运维与售后规范
日常维护:模块免维护,需保持通风口无遮挡;清洁仅可用干燥无绒布,禁止使用清洁剂。
维修要求:仅制造商或其授权工程师可进行维修,私自维修将导致质保失效。
报废处理:模块寿命终止后,可退回制造商付费回收,由制造商统一处理回收。
质保政策:按法定质保条件执行,若私自维修 / 改装模块,质保立即失效。
铭牌信息:模块铭牌含条形码、识别号、模块型号、订货号、版本、供电电压、生产日期等,订货时仅需提供型号 / 订货号,更换模块时可通过 CNW 工具读取软件版本并重新加载项目版本。
