Schneider Electric TM251MESE 是施耐德电气Modicon M251系列中的一款高性能、紧凑型可编程逻辑控制器。该系列PLC专为OEM机械制造和中小型自动化系统设计,在有限的体积内集成了强大的处理能力、丰富的通信接口以及内置的运动控制功能。作为M251系列的中高端型号,TM251MESE 特别强化了运动控制能力,使其能够直接驱动步进电机或伺服驱动器,非常适合需要多轴定位和同步控制的复杂机器设备。
应用场景:
在华南一家领先的食品包装机械公司,其新一代高速立式包装机需要精确控制多个伺服轴,以完成薄膜牵引、制袋、横封、纵封和切割等复杂动作的同步协调。传统的“PLC + 独立运动控制器”方案成本高、接线复杂。工程师选用了 Schneider TM251MESE 作为主控制器。利用其内置的4路100 kHz高速脉冲输出,直接控制四个伺服驱动器的位置模式;同时,通过集成的Ethernet/IP端口,与触摸屏和上游MES系统进行高效数据交换。在施耐德统一的Machine Expert编程平台下,逻辑控制、运动控制(使用PLCopen标准功能块)和人机界面组态在一个工程中完成。机器调试周期缩短了30%,最终设备不仅实现了高达120包/分钟的生产速度,而且定位精度达到±0.1mm,赢得了客户对设备性能和性价比的双重认可。
核心参数速览:
主要参数 | 数值/说明 |
|---|
产品型号 | TM251MESE |
制造商 | Schneider Electric |
产品类别 | 紧凑型可编程逻辑控制器 (PLC) |
处理器性能 | 高性能处理器,适合逻辑与多轴运动控制任务 |
工作内存 | 程序内存:典型 4 MB; 数据内存:典型 2 MB |
集成I/O点数 | 本体集成24点数字量输入 (24V DC) / 16点数字量输出 (晶体管 0.5A) |
高速I/O | 4路高速脉冲输出 (最高100 kHz), 4路高速计数器输入 (最高100 kHz) |
通信端口 | • 端口1: Ethernet (支持Modbus TCP, EtherNet/IP, Web Server, FTP等) • 端口2: USB Mini-B (用于编程) • 端口3: 串行口 (RS-485/RS-232, 支持Modbus, ASCII) • 端口4: CANopen (支持CANopen Master, 用于连接扩展I/O或驱动) |
运动控制功能 | 集成多达4轴脉冲串输出 (PTO) 定位控制,支持绝对/相对定位、速度控制、原点回归等 |
扩展能力 | 可通过CANopen总线扩展最多16个TM3模块(最大256点I/O) |
编程软件 | Schneider Electric EcoStruxure Machine Expert (基于CODESYS V3) |
电源电压 | 24 V DC (范围:19.2 - 28.8 V DC) |
工作温度 | -25°C 至 +60°C (宽温设计) |
防护等级 | IP20 (适用于控制柜内安装) |
安装方式 | 标准35mm DIN导轨安装 |
技术原理与创新价值:
创新点1:逻辑与运动控制的高度集成:TM251MESE 最大的突破在于将多轴运动控制功能原生集成于紧凑的PLC本体中。它通过硬件级的专用脉冲发生器和编码器接口,提供高达100kHz的精准脉冲输出,可直接驱动伺服或步进驱动器。这消除了对独立运动控制卡或专用控制器的需求,简化了硬件架构,降低了成本,并通过统一的软件平台(Machine Expert)实现了逻辑与运动程序的深度融合和无缝调试,大幅提升了开发效率。
创新点2:开放且强大的通信网络架构:该控制器集成了工业自动化中最主流和开放的通信协议。其Ethernet端口同时支持Modbus TCP(用于与传统设备或SCADA通信)和EtherNet/IP(用于与罗克韦尔等主流设备无缝集成),并内置Web服务器和FTP功能,便于远程监控和数据上传。独立的CANopen主站端口为连接低成本、分布式的TM3 I/O扩展模块提供了高效路径。这种“四网合一”的设计赋予了机器制造商极高的网络连接灵活性。
创新点3:基于CODESYS的先进工程环境:TM251MESE 使用施耐德EcoStruxure Machine Expert(基于国际标准的CODESYS V3平台)进行编程。该环境支持IEC 61131-3全部五种语言(LD, FBD, ST, IL, SFC),并内置符合PLCopen标准的运动控制功能块库。工程师可以使用单一项目管理PLC逻辑、运动控制、HMI界面甚至安全功能(配合安全模块),实现真正的“一体化工程”,减少了软件切换和接口匹配带来的复杂度与错误。
应用案例与行业价值:
在华东某汽车零部件自动化装配线项目中,需要一台控制器来协调一台六工位旋转台、两台三轴直角机器人进行上下料以及视觉检测系统的触发。
应用流程:项目采用 Schneider TM251MESE 作为核心控制器。其本体脉冲输出控制旋转台的分度伺服;通过CANopen总线连接多个TM3远程I/O站,采集各工位传感器信号并控制气缸;通过EtherNet/IP与两台机器人控制器和视觉系统进行非周期通信;通过Ethernet Modbus TCP与生产线主控PLC交互。
带来的改进:TM251MESE 强大的处理能力和丰富的接口,使得所有设备被高效整合。其精确的脉冲控制确保了旋转台定位精度和重复性;高速的通信保障了机器人与视觉系统的协同节拍。整个系统调试迅速,运行稳定,生产节拍达到设计要求。生产线集成商项目经理表示:“TM251MESE 就像一台‘自动化瑞士军刀’,它用一台控制器解决了我们过去需要PLC、运动卡和多个网关才能实现的功能。其开放性和Machine Expert软件的高效性,显著缩短了我们的工程交付周期,并降低了后续的维护成本。”


相关产品组合方案:
围绕 Schneider TM251MESE 可以构建一个完整、经济的机器控制系统:
TM3 扩展I/O模块:通过CANopen连接,扩展数字量、模拟量、温度测量等I/O点,如 TM3DI24G (24点DI), TM3DQ16R (16点继电器DO)。
人机界面:施耐德 Magelis HMIGXO 或 HMISTU 系列触摸屏,通过Ethernet/IP或串口与PLC轻松集成。
变频器与伺服驱动器:施耐德 Altivar Machine ATV320/340 变频器、Lexium 伺服驱动器,可通过CANopen或脉冲接口受控。
安全控制器:如 TM251S 安全PLC 或 TM3安全I/O模块,与标准 TM251MESE 协同构建完整的安全系统。
通信网关:如需连接其他网络(如PROFIBUS, DeviceNet),可使用 TM3总线耦合器。
电源模块:为PLC及扩展模块提供稳定的24VDC电源,如 ABL8 系列电源。
编程电缆与存储卡:USB编程电缆;SD卡用于程序备份、固件升级或数据记录。
机器自动化软件:EcoStruxure Machine Expert,统一的编程、配置和调试环境。
安装维护与全周期支持:
Schneider TM251MESE 采用紧凑的DIN导轨安装设计,安装简便。其所有通信端口和I/O端子均前置,接线和维护方便。上电后,通过USB端口使用Machine Expert软件即可进行初始配置、编程和下载。
日常维护主要是保证控制器周围通风良好,定期检查接线端子是否松动。其前面板有丰富的状态LED(电源、运行、通信、I/O状态),便于快速诊断。通过内置的Web服务器,可以远程查看CPU状态、诊断缓冲区等信息。软件中的在线监控和调试功能强大,支持变量强制、断点、跟踪等,能快速定位程序问题。