摘要
參考 Siemens 的 ET 200SP 分配 I/O 的任何圖片，您都會立即註意到，插入式模組的基座單元（Base Unit, BU）有兩種不同的顏色。Siemens文檔將這些顏色與「電位組」關聯起來。
在本工程簡報中，我們將分析物理硬體，以便更好地理解 Siemens 的電位群體。然後，我們將探討採用隔離模組的設備設計，以提高可靠性，並為 HMI 和控制邏輯等關鍵模組提供 UPS 備份。
圖 1 顯示了典型的基座單元，包括：
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白色：新型電位組（負載組）基座單元，型號 6ES7 193-6BP00-0DA0。
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灰色：標準基座單元，型號 6ES7 193-6BP00-0BA0。
重點總結
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白色底座 （BU）：啟動一個新的 24V 負載組。左側無母線供電。必須直接供電。
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灰色底座（BU）：擴展現有負載組。可傳遞母線電源。
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經驗法則：每個負載組的電流限制在 10A 左右。為安全起見，請保持在 7A 以下。
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為什麼要分組？一個負載組短路不會影響其他負載組。便於故障排除，並允許您為關鍵負載新增 UPS。
總結：當電流或可靠性要求時，使用白色底座來分割母線。
本文是 DigiKey 工業自動化現場指南的一部分。
位置：整合 → I/O 佈線
難度：
工程師 — 難度等級說明
作者：Aaron Dahlen | 電機工程碩士 | DigiKey 資深應用工程師
上次更新：2026 年 3 月 6 日
圖 1：ET 200SP 基本單元的特寫視圖，顯示與第一個基本單元的菊鏈連接。
術語說明：Siemens ET 200SP 文獻使用術語「電位組」（德語為 Potentialgruppe）。為了清楚起見，請考慮負載組。這兩個術語在本文檔中將互換使用。
ET 200SP 中的電源是如何分配的？
圖 2 顯示了 ET 200SP 配電連接的特寫。觀察：
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基本模組相互插入。物理配電連接旁邊放置了一個綠點。
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ET 200SP 介面模組（恰當）不參與配電。事實上，特色 6ES7155-6AU01-0CN0 上不包含電源連接。相反，我們在圖 2 的紅點附近看到了一個輕微的（空的）凹痕。
圖 2：電源分配連接（綠點）的特寫。
白色 BU 不接收電源
由於缺少電源連接，白色 BU 無法從匯流排接收電源。仔細觀察圖 3，我們可以看到白色 BU 左側（電源拾取端）沒有銅接點。因此，白色（新負載）底座單元起到隔離電源部分的作用。
圖 3：白色底座單元中沒有電源輸入連接。
技術提示：緊接在 ET 200SP 介面模組之後的第一個基本單元應為白色（新負載組）類型。可以肯定的是，我們可以透過電源連接為灰色單元供電（圖 1）。然而，關於根據 Siemens 設計中隱含的慣例，有一些話要說。
白色模組必須直接連接到電源。
灰色模組電源連接應斷開，因為灰色模組從左側的白色新負載組模組接收電源。
什麼是電位組？
電位組是指一組共用相同電源的現場設備。換句話說，如果某個現場設備發生短路，則該組設備會跳閘，但不會影響其他組。
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通用定義：電位組一詞通常用於 PLC，PLC 中經常將多個輸出部分分組，每個部分都需要獨立的電源連接。例如，一個 PLC 可能有八個繼電器輸出。如果設定兩個電源節點，每個節點為四個繼電器觸點供電，則形成兩個電位群組。如果我們考慮一種電源配置，其中四個負載由四個繼電器供電，而這四個繼電器又由兩個獨立的斷路器供電。
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Siemens ET 200SP 定義：此術語專門用於 Siemens ET 200SP，用於隔離 ET 200SP 的相鄰部分。如圖 2 所示，隔離涉及 24VDC 電源。所有設備之間的通訊透過獨立的匯流排連接（圖中未顯示）進行。
作為反向定義，如果我們把所有電源和回流端子連接在一起，所有設備都處於同一個電位組內。即使使用白色 ET 200SP 隔離器，這種情況仍然會發生。
技術提示：考慮在控制面板中新增一台 24V 直流不間斷電源（UPS）。由 UPS 供電的最小設備組應放置在一個獨立的備用電位組內。這可以包括控制邏輯（PLC 或分配 I/O）、人機介面（HMI）和有限的指示燈。這裡的指示燈包括前面板選擇開關和面板指示燈。
Siemens ET 200SP 匯流排能承受多大的電流？
我們以 6ES7132-6BH01-0BA0 為例進行詳細分析。這款插件式模組標稱具有 16 個輸出，每個輸出的額定電流高達 500mA。
理論上，當所有輸出都啟動時，該模組可以提供 8A 的電流。但實際上，我們需要密切注意系統層面的細節。
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什麼是 ET 200SP 過程端子? 過程端子是與插件式模組的實體連接點。以 6ES7132-6BH01-0BA0 為例，它有 16 個過程端子。
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ET 200SP 的 P1 和 P2 端子是什麼? 如圖 1 所示，P1 和 P2 端子是導線連接。我們可以稍微擴展一下這個定義，這意味著如圖 2 所示的匯流排連接器也承載最大 10A 的電流。在內部，它們連接到 P1 和 P2 端子。
答案
一個簡單的答案是，我們可以隨意地將每個通道 0.5A 的 16 通道插件單元的電流發揮到極致。但實際上，只有當模組彼此隔離，且每個模組都放置在獨立的白色新負載組底座上時，這種說法才成立。
完整答案
我們考慮了底座單元、負載組、電源以及模組直流電源線的電流限制。雖然我們樂於將 16 通道模組單獨使用，但如果我們使用兩個這樣的模組，一個放在白色底座上，另一個放在灰色底座上，會發生什麼情況？我們進一步假設電源直接提供給白色底座單元。
在這種情況下，總電流限制為 10A。如果所有 32 個輸出都滿載運行，則會導致總線過載。
當然，我們幾乎不會讓所有輸出都滿載運作。但是，我們可能會無意中在負載組中添加多個模組，從而導致過電流情況。
技術提示：對每個電位的負載組進行功率評估。根據工程師的經驗法則，當電流接近母線承載能力的 75% 左右（約 7A）時，即可開始一個新的負載組。
為什麼不建立一個大型負載組呢？
對於小型系統來說，這可能是最佳解決方案。我們只需將所有裝置連接到單一 24V 直流電源即可。然而，考慮到先前提到的電流限制，對於大型設備而言，這種方法並不理想。
大型系統也可能受益於故障排除或冗餘設計。請記住，短路會導致整個負載組癱瘓。因此，建立獨立的負載組可能更有益，每個負載組都配備獨立的電流監控和保護裝置。例如，可以使用固態電子斷路器來保護每個負載組。
以一台中型機器為例進行案例研究：
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將分配 I/O、網路元件和引導設備隔離為一個獨立的負載組。考慮為該組添加一台 24VDC UPS，以便在斷電時提供有限的控制和監控功能。您希望在斷電情況下機器如何運作？
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將機器邏輯地劃分為多個部分。例如，考慮簡單的左右負載組劃分。
採用負載組隔離的機器將更容易進行故障排除。此外，我們還可以對左右兩側的負載組進行電流監控。最後，一旦發現某個負載組發生故障，我們可以加入相應的緩解措施。這些措施可以很簡單，例如控制關機；也可以很複雜，例如實現左右負載組的冗餘備份。
為什麼不全部使用白色新型負載組底座呢？
當然可以這樣做。但是，基於以下幾個原因，不建議這樣做：
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白色新型負載組底座的價格略高。
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每個白色新型負載組底座都需要額外的接線。
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每個負載組可能還需要額外的、與設計相關的電路保護器。
標準的灰白色新型負載組模組可以互換嗎？
為了更清晰地回答這個問題，我們根據機器生命週期的不同階段來討論：
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新建項目： 設計人員可根據系統限制條件（例如成本、可靠性和故障排除的便利性）自由選擇模組。
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改造專案： 設計人員可以自由更換模組，前提是負載分析已完成，且不會對機器運作造成任何不良影響。例如，對於存在問題的負載，更換為新的負載組可能是必要的。請務必更新圖紙。
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故障排除和維修： 絕對禁止！更換基礎模組可能會意外地改變負載組的分配，從而造成潛在的危險後果。
完結前感想
負載隔離的重要性隨著系統複雜度的增加而增加。一個包含 ET 200SP 和幾個模組的小型系統可能共用一個負載組。而大型系統則可能由於電流限製或為了便於故障檢測和糾正而需要進行負載隔離。
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