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贝加莱X20分布式I/O系统技术解析
更新时间:2026-10-13   点击次数:5次

贝加莱X20分布式I/O系统技术解析

概述

X20 分布式 I/O 系统多用于机械设备与成套自动化项目。系统采用分体模块化设计,硬件拆分为总线基座、电子模块、接线端子块三个独立部件,可满足控制柜预制布线、单元更换、硬件灵活选配等工程需求。该系统既可以直接挂载 CPU 作为本地 I/O 使用,也可依靠 X2X Link 总线搭建远程背板,完成柜内、柜外分布式信号采集与输出,还能够搭配 X67、XV 系列模块组成完整的硬件平台。

系统兼容多种工业现场总线,可和第三方控制器对接。硬件品类包含 CPU 单元、数字量输入输出模块、模拟量模块、计数模块、运动控制模块、电源模块、通讯接口模块等。带涂层版本硬件可用于存在凝露、腐蚀性气体的工况。系统具备多层故障诊断手段,板载 LED 实现本地状态指示,结合周期、非周期通讯完成故障信息上传。借助 Automation Studio 软件可完成硬件配置、程序编写与设备诊断,支持 IEC 61131‑3 以及 C 语言进行程序开发。

核心系统特性

1、三段式模块化结构

每一个功能单元由总线基座、电子模块、端子块三部分构成。端子块可提前完成控制柜布线作业;设备运行过程中,可单独更换电子模块,原有接线维持不变,减少设备停机时长。总线基座预留插槽,后期增加硬件时,不用改动软件寻址配置。硬件安装在符合 EN60715 标准的 TH35‑7.5 规格 DIN 导轨,支持水平、垂直、倾斜、平放四种安装姿态,不同安装角度对应不同的温度降额要求。

2、X2X‑Link 远程背板

X2X Link 采用双绞线作为远程背板,站点之间通信距离最长可以达到 100 米。X20、X67、XV 类设备能够接入同一条通讯链路,无需额外协议转换。链路默认自动分配节点地址,部分总线基座带有拨码结构,能够设置节点偏移地址,适配可变硬件配置的模块化设备。总线供电运行时,大约每 30 个模块需要补充供电,也可以搭建冗余供电架构,提升链路运行稳定性。

3、CPU 产品谱系

X20 CPU 分为六类产品,适配从毫秒级循环周期到短周期的多种应用场景,全部采用无风扇硬件设计。

  1. 标准 CPU:采用 Intel ATOM 处理器,最多可扩展 3 个接口插槽,配置千兆以太网、POWERLINK、CompactFlash 存储,可实现 CPU 冗余配置;

  2. 集成 I/O 标准 CPU:板载数字、模拟信号通道,部分型号支持 reACTION 高速 I/O 处理,缩短 I/O 响应时长;

  3. Compact CPU:面向经济型使用场景,整机宽度 37.5 毫米;

  4. Compact‑S CPU:处理器性能覆盖 166‑667MHz,可配置 1‑2 个接口插槽,存储配置选择丰富;

  5. 现场总线 CPU:基于 Compact CPU 硬件,可外接现场总线模块,实现数据的远程预处理。

4、接线与电磁兼容设计

端子采用推压式免工具接线结构,支持 2×0.75mm² 双线冷压端子。端子预留测试测点,无需拆线就可以完成信号测量。系统提供多种屏蔽实施方式,包含直接冷压接地、专用屏蔽夹、屏蔽支架,也可借助 DIN 导轨或者接地排完成屏蔽层接地。模拟量、计数模块、现场总线、X2X Link 这类屏蔽线缆,建议采用双端接地,DIN 导轨需要装配在导电背板上。

5、环境适配能力

常规 X20 模块适合控制柜内部使用,满足污染等级 II 要求;型号后缀携带 c 标识的涂覆版本,电路板带有防护涂层,能够在凝露、腐蚀性气体的环境工作。X67 系列硬件防护等级达到 IP67,适合直接安装在控制柜外部。

6、电位组安全切断功能

搭配外部安全继电器或者 X20SP1130 电源模块,可以切断一组 I/O 电位,断开执行器供电。设计阶段需要关注模块内部电容断电后会留存残余电荷,评估该现象带来的影响,该功能可以满足 EN ISO13849‑1 对应的回路设计需求。

7、reACTION 高速 IO 技术

搭载 reACTION 功能的 I/O 模块,可本地完成信号逻辑处理,不依赖主 CPU 循环运算,降低主控制器运算负荷,程序采用功能块图 FBD 编写。

主要硬件品类参数表

说明:型号中带 (c) 代表该型号存在电路板涂覆防护版本


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CPU 类

表格

型号系列核心特点关键参数
X20CP1xxx 标准 CPUIntel ATOM 架构,支持冗余,多接口插槽主频 100‑1600MHz,DDR2 内存,CF 卡存储,无风扇,支持 PRC 模式 POWERLINK
X20CP1xxx 带集成 I/O内置 I/O 通道,部分支持 reACTION 功能主频 200‑400MHz,集成 30 路数字量,2 路模拟量,板载 Flash 存储,无电池无风扇
X20CP02xx Compact CPU经济型,窄机身μP16/25 内核,用户 SRAM 100‑750kB,Flash 1‑3MB,宽度 37.5mm,无电池
X20CP04xx Compact‑S CPU性能选择多,支持接口扩展主频 166‑667MHz,DDR3 内存,板载 Flash 256MB‑2GB,1‑2 个接口插槽,无风扇无电池
X20XC02xx 现场总线 CPUCompact CPU 基底,可扩展总线模块μP16/25 内核,1‑2 个现场总线插槽,无电池









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总线控制器(第三方总线接入)

表格

型号系列核心特点关键参数
X20BC00xx标准总线控制器,对接第三方控制系统适配 PROFIBUS、DeviceNet、CANopen 等总线,作为 X20 系统对外接口
X20(c)BC1083、X20(c)BC80xx可扩展型总线控制器可加装接口模块,适配复杂总线拓扑





总线基座、总线收发单元

表格

型号核心特点关键参数
X20(c)BM01标准总线基座,可实现 I/O 电位隔离系统硬件基座,传输总线数据、I/O 供电,划分电位组
X20(c)BM11、BM12、BM15、BM21、BM31、BM32多规格总线基座部分型号配置节点拨码,设置 X2X‑Link 地址偏移
X20(c)BR9300、X20BR7300总线接收单元接入 X2X‑Link 远程背板,自带 X2X 链路、I/O 供电输入
X20(c)BT9100、X20BT9400总线发送单元X2X‑Link 链路输出,部分型号集成 I/O 供电馈入







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电源模块

表格

型号核心特点关键参数
X20(c)PS2100I/O 供电刷新单元刷新电位组 I/O 电源,不提供 X2X 总线供电
X20(c)PS3300X2X Link 与 I/O 双路供电刷新同时补充 X2X 总线电源、I/O 电源,支持 X2X 供电并联
X20PS9400、X20PS9402CPU 配套电源模块匹配对应 CPU 架构的系统供电部件
X20SP1130安全切断电源模块用于电位组安全切断,构建安全回路





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数字量输入模块

表格

型号系列核心特点关键参数
X20DI0471、DI2371/2/7、DI2653通用数字量输入4‑12 通道,24VDC,适配 1‑3 线制传感器接线
X20(c)DI4371/2/5、DI4653通用数字量输入4‑8 通道,24VDC,具备模块状态监测,提供涂覆版本
X20(c)DI6371/2/3、DI6553多路数字量输入6 通道,24VDC,通道排布密度高
X20DI8371、X20(c)DI9371/2高密度数字量输入8/9 通道,适用于大量开关信号采集场景
X20DID371,X20(c)DIF371特殊功能 DI 模块配置滤波、故障检测类功能的数字量输入





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数字量输出模块

表格

型号系列核心特点关键参数
X20DO2321/2,DO26232 通道数字输出继电器或者晶体管输出,24VDC,通道状态监测
X20(c)DO2633,DO26492 通道输出提供涂覆版本,支持通道层面过载短路监测
X20DO4321,X20(c)DO4322,DO4331/24 通道输出晶体管输出,部分型号自带通道供电端子
X20DO4613,DO4623,X20(c)DO4633/494 通道高密度输出支持大电流输出,适配 1‑3 线制执行器接线
X20(c)DO6321/2/5,DO65296 通道输出多路晶体管输出,适配电磁阀组控制
X20DO8232,DO8322/3,X20(c)DO8331/28 通道输出高通道密度,部分模块可本地取电,无需额外电源模块
X20(c)DO9321/2,DOD322,DOF3229 通道及特殊输出模块具备故障反馈、诊断输出等特殊功能






数字量混合 IO 模块

表格

型号核心特点关键参数
X20(c)DM9324混合数字量 IO同一模块集成输入与输出通道,节省安装插槽



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模拟量输入模块

表格

型号系列核心特点关键参数
X20 (c) AI1744 系列通用模拟量输入采集电压、电流信号,支持单端、差分输入,有涂覆版本
X20AI2222、AI2237、AI23222 通道模拟量输入高精度模拟信号采集,适配工业标准信号
X20(c)AI2437/382 通道模拟量输入电路板带防护涂层,适用于潮湿环境
X20AI2622/32/36多量程模拟量输入软件可配置电压、电流多种量程
X20AI4222,AI4322,X20(c)AI4622/324 通道模拟量输入四路模拟信号采集,模块通道密度较高
X20AI8221、AI83218 通道模拟量输入8 路模拟信号采集
X20AIA744,AIB744专用模拟量采集模块专用信号调理类模拟输入硬件
X20(c)AP31xx模拟参数配套模块模拟信号处理配套部件







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模拟量输出模块

表格

型号系列核心特点关键参数
X20(c)AO2437/382 通道模拟输出输出电流、电压信号,有涂覆版本可选
X20AO2622,AO2632‑12 通道模拟输出软件可切换多类输出量程
X20(c)AO4622/32/354 通道模拟输出四路模拟量输出,通道级故障监测




温度测量模块

表格

型号系列核心特点关键参数
X20AT2222,X20(c)AT23112 通道温度采集接收 PT100、PT1000 热电阻信号
X20AT2402,X20(c)AT4222/324 通道温度采集多路热电阻、热电偶测量,支持涂覆防护版本
X20(c)AT64026 通道温度模块多通道温度信号采集
X20ATA312、ATA492、ATB312、ATC402特殊温度输入适配特殊规格温度传感器信号





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计数、高速信号处理模块

表格

型号系列核心特点关键参数
X20CM1941,CM1201计数模块采集增量编码器信号,实现高速计数
X20DC1176/78,X20(c)DC1196/98单通道高速计数适配差分编码器,兼容 5V/24V 编码器电平
X20DC1376/A,X20(c)DC1396/98双通道高速计数双路编码器接口,支持频率测量
X20DC2190,DC2395/6/8,DC4395多通道计数模块多路编码器接入,支持锁存、比较输出功能
X20DS 系列数字信号处理模块实现高速事件捕获、PWM 输出、脉冲输出





运动控制电机模块

表格

型号系列核心特点关键参数
X20(c)MM2436,MM3332,MM4331/55/56步进 / 伺服电机控制器模块集成功率驱动,完成轴定位控制
X20SM1426、SM1436‑1单轴运动模块单轴步进电机控制,支持脉冲方向输出模式



reACTION 高速 IO 模块

表格

型号核心特点关键参数
X20RT8001、RT8201/02、RT8381、RT8401reACTION IO 模块本地完成逻辑处理,无需 CPU 参与循环运算



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通讯接口模块

表格

型号系列核心特点关键参数
X20IF1020,X20(c)IF1030串口通讯接口扩展 RS232/422/485 串口通道
X20IF1041‑1、IF1043‑1现场总线接口PROFIBUS‑DP 通讯扩展模块
X20IF1051‑1,IF1053‑1CANopen 接口模块实现 CANopen 总线通讯扩展
X20(c)IF1061‑1,IF1063DeviceNet 接口模块DeviceNet 总线通讯硬件
X20(c)IF1072,IF1074Modbus 通讯接口支持 Modbus‑RTU/TCP 通讯
X20IF1082,X20(c)IF1082‑2EtherCAT 接口模块EtherCAT 主站或者从站接口扩展
X20IF1086‑2,IF1091‑1EtherNet/IP 接口模块EtherNet/IP 总线通讯模块
X20IF10A1‑1,X20(c)IF10D1‑1/D3‑1其它工业总线接口各类第三方现场总线扩展部件
X20IF2772、IF2792以太网 Hub 接口集成交换机功能的通讯接口模块








端子块与附件

表格

型号核心特点
X20TB06/TB12/TB1E/TB1F/TB32接线端子块,6 针 / 12 针规格,推压式接线
X20AC0SG1电缆屏蔽接地夹
X20AC0SF7.0010 / X20AC0SF9.0010屏蔽支架,分为 66mm、88mm 两种尺寸
X20AC0RF1高振动工况端夹套件,包含泡棉胶带、DIN 导轨端夹
X20IF0000空外壳,填充闲置插槽,用于高振动工况加固

供电与安装要点

  1. 供电架构:系统分为 X2X‑Link 总线供电、I/O 模块工作供电两套电源,两套电源实现电气隔离。I/O 侧发生短路、急停,一般不会直接造成远程背板通讯中断。运行过程大约每 30 个模块需要做供电刷新,X2X‑Link 供电可以配置冗余方案。外部电源需要符合 SELV/PELV 安全特低电压相关规范。

  2. DIN 导轨安装:选用 EN60715 标准 TH35‑7.5 规格导电导轨;水平安装时模块上方预留 35 毫米散热空间;垂直安装,CPU 控制器单元布置在模块组下端;4g 振动条件的使用场景,需要配合泡棉胶带、端夹,空余插槽填充空外壳。

  3. 热插拔注意事项:I/O 电子模块支持热插拔操作,前提条件是端子不带外部电压,软件开启热插拔相关功能;IF 通讯接口模块不支持热插拔,带电插拔会造成 CPU 识别异常,应用逻辑运行异常。

  4. 静电防护:拆装模块,不要触碰连接器金属触点;操作无外壳电路板组件时,操作人员做好接地防护。

系统诊断能力

  1. 本地 LED 诊断:每块模块配置 LED 指示灯,直观反馈总线、通道故障、供电等状态;

  2. 周期过程数据:I/O 状态、模块状态跟随周期过程数据传输,不会额外占用非周期通讯带宽;

  3. 非周期扩展诊断:故障发生后,能够异步读取详细故障信息,不会干扰控制器循环周期;

  4. 内置参数芯片:模块内置参数芯片,存储硬件型号、序列号、固件版本信息,软件自动读取,方便调试和设备信息追溯。I/O 供电丢失的状态下,芯片无法读取,ModuleOK 状态标记为 False。

应用拓展

X20 系统能够和 X67、XV 阀岛控制模块共用 X2X‑Link 链路,完成控制柜内外混合部署。硬件可以输出 ECAD 二维图纸、STEP 三维模型,便于电气设计软件调用。端子与模块支持标签打印,适配机柜标准化文档流程。这套硬件多用于机械设备制造、辅助过程控制等自动化场景,既可以搭配贝加莱 Runtime 软件,也可以作为远程 I/O 站对接其他品牌控制器。


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