Beschreibung
Der Beckhoff CX5020-N031 führt hochsynchronisierte Steuerungsabläufe direkt von der Hutschiene aus und fungiert als robuster, lüfterloser Embedded-Controller für intensive SPS-, Bewegungssteuerungs- und Visualisierungsaufgaben. Ausgestattet mit einem integrierten Intel Atom Z530 Prozessor mit 1,6 GHz unterstützt diese modulare Einheit sowohl Hochgeschwindigkeits-EtherCAT-Terminalverbindungen (E-Bus) als auch Legacy-Terminalblöcke (K-Bus) mit automatischer elektrischer Bus-Erkennung. Die Variante CX5020-N031 beinhaltet ein integriertes RS422/RS485-Optionalinterface, das Entwicklern industrieller Systeme ermöglicht, serielle Feldgeräte, ältere Antriebe oder spezialisierte Sensoren direkt anzuschließen, ohne externe Gateway-Module hinzuzufügen. Für den Einsatz unter rauen Prozessbedingungen konzipiert, wird seine Solid-State-Bauweise durch eine integrierte 1-Sekunden-USV unterstützt, die volatile Variablen und Systemregister direkt auf dem Compact Flash-Speicher sichert.
Eigenschaften
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Intel Atom Z530 Architektur: 1,6 GHz Single-Core Industrieprozessor, entwickelt für energieoptimierte, deterministische Steuerungsausführung.
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Universelle I/O-Schnittstelle: Dualprotokoll-Rückplaneanschluss skaliert und mappt automatisch entweder auf EtherCAT (E-Bus) oder Standard-Busterminals (K-Bus).
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Dedizierter RS422/RS485-Anschluss: Werksseitig konfiguriertes optionales Interface (N031) ermöglicht serielle Punkt-zu-Punkt-Kommunikation bis 115 kbaud.
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Hochgeschwindigkeits-Kommunikation: Zwei unabhängige RJ45-Anschlüsse mit 10/100/1000 Mbit/s Gigabit-Ethernet-Schnittstellen für Netzwerktrennung.
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Integrierte 1-Sekunden-USV: Aktive kapazitive Sicherung bewahrt bis zu 1 MB persistenter Daten auf der Compact Flash-Karte bei plötzlichem Stromausfall.
Anwendungen
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EtherCAT-Masterstationen: Steuerung hochpräziser Mehrachsen-Bewegungsregelkreise und dezentraler I/O-Cluster.
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Prozess-Serielle Gateways: Integration alter serieller Modbus-Geräte (RS485) in unternehmensweite Ethernet-Topologien.
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Gefahrenbereich-Steuerung: Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen in Kombination mit standardmäßigen ATEX Zone 2 Gehäuse-Upgrades.
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Fernsteuerungs-Automatisierung: Steuerungssysteme für Umspannwerke und Wasseraufbereitung, die einen lüfterlosen Betrieb und sichere persistente Speicherung erfordern.
Technische Spezifikationen
| Parameter |
Spezifikationswert |
| Hersteller |
Beckhoff Automation |
| Modellnummer |
CX5020-N031 |
| Prozessor |
Intel Atom Z530, 1,6 GHz |
| Anzahl der Kerne |
1 (Single Core) |
| Systemspeicher (RAM) |
512 MB DDR2 RAM (werkseitig erweiterbar auf 1 GB) |
| Speichersystem |
Compact Flash Slot (128 MB CF-Karte inklusive) |
| Integrierte USV |
1-Sekunden-USV (schreibt 1 MB persistente Daten auf Flash) |
| Netzwerkschnittstellen |
2 x RJ45 10/100/1000 Mbit/s (getrennte interne Controller) |
| Serielle Schnittstelle (N031) |
1 x RS422/RS485 D-Sub 9-poliger Stecker |
| Zusätzliche Schnittstellen |
1 x DVI-D, 4 x USB 2.0 |
| Betriebsspannung |
24 V DC (-15 % / +20 %) |
| Bus-Versorgungsstrom |
2 A maximaler Strom am K-Bus / E-Bus |
| Maximale Leistungsaufnahme |
13 W |
| Betriebstemperatur |
-25 °C bis +60 °C |
| Lagertemperatur |
-40 °C bis +85 °C |
| Relative Luftfeuchtigkeit |
95 % nicht kondensierend |
| Ex-Schutzbewertung |
II 3 G Ex nA IIC T4 Gc (ATEX Zone 2 mit optionalem CX1900-0105) |
| TwinCAT Plattform-Level |
Performance (40) |
| Abmessungen (B x H x T) |
106 mm x 100 mm x 92 mm |
| Nettogewicht der Einheit |
575 g |
| Versandgewicht (berechnet) |
2,0 kg |
Anschlüsse und Schnittstellen
| Schnittstellenbezeichnung |
Physischer Typ |
Funktionale Zuordnung / Verdrahtungszweck |
| X001 / X002 |
2 x RJ45 geschirmt |
Unabhängige Gigabit-Ethernet-Ports; unterstützt TwinCAT Echtzeit-Ethernet oder TCP/IP. |
| X100 |
DVI-D Buchse |
Direkte digitale Videoausgangsschnittstelle für Diagnosemonitore oder Industrie-Displays. |
| X200 - X203 |
4 x USB Typ-A |
USB 2.0 Peripherieanschlüsse (Tastatur, Maus, Speichermedien, Lizenzschlüssel). |
| X300 / X301 |
D-Sub 9-polig Stecker |
RS422 / RS485 physischer Kommunikationsanschluss (N031 Hardware-Option). |
| Stromanschluss |
Federklemmenblock |
Pin 1: 24 V DC (+), Pin 2: 0 V (GND), Pin 3: PE (Schutzerdung). |
Empirische Ingenieur-Einblicke
Alternative Modelle & Kompatibilität
Die CX5020-Steuerungsserie verwendet dedizierte physische Hardware-Suffixcodes "N-xxx", die nicht über Softwarekonfiguration geändert werden können. Der CX5020-N031 verfügt über werkseitig installierte RS422/RS485 interne Schaltungen, die ihn direkt vom CX5020-N030 (RS232-Schnittstelle) unterscheiden. Wenn Ihre Anwendung Fieldbus-Karten erfordert (z. B. EtherCAT Master, PROFIBUS Slave), stellen Sie sicher, dass Ihr TwinCAT-Lizenzierungsplattform-Level Performance (40) entspricht, um Laufzeit-Lizenzinitialisierungsfehler (z. B. Fehlercode 0x705 in TwinCAT 3) zu vermeiden.
Anwendungsfallen und technische Hinweise
Die passive, lüfterlose Kühlstruktur des CX5020 beruht vollständig auf konvektiven vertikalen Luftströmungen. Wenn dieser Controller horizontal montiert oder in geschlossenen Gehäusen mit weniger als 30 mm Freiraum ober- und unterhalb der Kühlrippen eingebaut wird, sinkt die Wärmeabfuhr erheblich. Bei hoher CPU-Auslastung drosselt der Intel Atom Z530-Prozessor automatisch seine Frequenz von 1,6 GHz, um den Siliziumchip zu schützen, was sich als plötzliche TwinCAT-Echtzeit-Jitter oder Zykluszeitüberschreitungen (RTime-Task-Überlauf) äußern kann.
Inbetriebnahme- und Verdrahtungstipps
Beim Konfigurieren der RS485-Serielloption (N031) dürfen Sie nicht vergessen, die internen Abschlusswiderstände zu aktivieren, wenn sich der Controller am physischen Anfang oder Ende des seriellen Netzwerks befindet. Außerdem erfordert das automatische Identifikationsprotokoll von E-Bus und K-Bus eine saubere 24 V DC-Stromversorgung. Stellen Sie sicher, dass der PE-Erdungsanschluss am 24V-Versorgungsstecker über ein niederohmiges Kupferband mit der DIN-Schiene der Rückwand verbunden ist, um hochfrequente EMI-Störungen zu verhindern, die den E-Bus-Datenbus-Takt unterbrechen könnten.
Installationsrichtlinien
KRITISCHE FELDWARNUNG
Schalten Sie vor der Montage oder Verdrahtung des Systems die Hauptversorgung des 24 V DC-Steuerpults vollständig aus. Hochspannungsentladungen oder das heiße Einstecken aktiver I/O-Module an der E-Bus/K-Bus-Schnittstelle können dauerhafte Schäden an der CX5020-Rückwandplatine verursachen und Dateien auf der Compact Flash-Karte beschädigen.
1
Montieren Sie das CX5020-N031 auf einer standardmäßigen 35 mm DIN-Schiene (EN 60715), indem Sie die obere Aussparung über die Schiene hängen und das Gerät nach unten drücken, bis es hörbar einrastet.
2
Stecken Sie die 128 MB Compact Flash-Karte mit dem passenden Windows CE 6- oder WES 2009-Betriebssystemabbild in den dafür vorgesehenen CF-Steckplatz an der Vorderseite.
3
Schließen Sie einen niederohmigen Erdungsbandanschluss an den PE-Anschluss an und verdrahten Sie die 24 V DC-Stromversorgungseingänge, wobei Sie auf die korrekte Polungsrichtung achten.
4
Stellen Sie die Kommunikationsverkabelung über RJ45-Schnittstellen her (für die Verbindung des TwinCAT-Entwicklungs-PC) und schließen Sie serielle RS422/RS485-Leitungen an die D-Sub-Schnittstelle an.