Beckhoff CX5020-N031 Embedded-PC der Serie CX5000

SKU CX5020-N031

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Hersteller: BECKHOFF
Produkt-Nr.: CX5020-N031
Herkunftsland:Deutschland
Produkttyp: Embedded-PCs
Zahlung: T/T, Western Union
Gewicht: 500g
Abmessungen: 106 mm x 100 mm x 92 mm
Versandhafen: Xiamen
Garantie: 12 Monate

Beschreibung

Der Beckhoff CX5020-N031 führt hochgradig synchronisierte Steuerungsabläufe direkt auf der DIN-Schiene aus und ist ein robuster, lüfterloser Embedded-Controller für anspruchsvolle SPS-, Bewegungssteuerungs- und Visualisierungsaufgaben. Das modulare Gerät ist mit einem integrierten Intel-Atom-Z530-Prozessor mit 1,6 GHz ausgestattet und unterstützt sowohl EtherCAT-Klemmen mit hoher Übertragungsgeschwindigkeit (E-Bus) als auch ältere Klemmenblöcke (K-Bus), wobei der elektrische Bus automatisch erkannt wird. Die Variante CX5020-N031 verfügt über eine integrierte optionale RS422/RS485-Schnittstelle, über die Entwickler industrieller Systeme serielle Feldgeräte, ältere Antriebe oder spezielle Sensoren direkt anschließen können, ohne externe Gateway-Module hinzuzufügen. Die Halbleiterbauweise ist für raue Prozessbedingungen ausgelegt und wird durch eine integrierte 1-Sekunden-USV ergänzt, die flüchtige Variablen und Systemregister direkt auf dem Compact-Flash-Speicher sichert.

Merkmale

Intel-Atom-Z530-Architektur: Industrieller 1,6-GHz-Einkernprozessor, ausgelegt für energieoptimierte, deterministische Steuerungsabläufe.
Universelle E/A-Schnittstelle: Der Backplane-Anschluss mit zwei Protokollen passt sich automatisch an und ordnet sich entweder EtherCAT (E-Bus) oder Standard-Busklemmen (K-Bus) zu.
Dedizierter RS422/RS485-Port: Die ab Werk konfigurierte optionale Schnittstelle (N031) ermöglicht serielle Punkt-zu-Punkt-Kommunikation mit bis zu 115 kBaud.
Hochgeschwindigkeitskommunikation: Zwei unabhängige RJ45-Ports mit 10/100/1000-Mbit/s-Gigabit-Ethernet-Schnittstellen zur Netzwerktrennung.
Integrierte 1-Sekunden-USV: Eine aktive kapazitive Pufferung schützt bei plötzlichem Stromausfall bis zu 1 MB persistenter Daten auf der Compact-Flash-Karte.

Anwendungen

EtherCAT-Masterstationen: Ansteuerung hochpräziser Mehrachs-Bewegungssteuerungen und dezentraler E/A-Cluster.
Serielle Prozess-Gateways: Einbindung älterer serieller Modbus-Geräte (RS485) in Ethernet-Topologien auf Unternehmensebene.
Steuerung in explosionsgefährdeten Bereichen: Einsatz in Bereichen mit flüchtigen Stoffen in Kombination mit standardmäßigen Upgrades für Gehäuse der ATEX-Zone 2.
Fernüberwachung von Versorgungsanlagen: Steuerungssysteme für Umspannwerke und Wasseraufbereitungsanlagen, die einen lüfterlosen Betrieb und zuverlässige Datenspeicherung erfordern.

Technische Daten

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 auf 1 GB erweiterbar)
Speichersystem	Compact-Flash-Steckplatz (128-MB-CF-Karte enthalten)
Integrierte USV	1-Sekunden-USV (schreibt 1 MB persistente Daten in den Flash-Speicher)
Netzwerkschnittstellen	2 x RJ45 10/100/1000 Mbit/s (getrennte interne Controller)
Serielle Schnittstelle (N031)	1 x 9-poliger RS422/RS485-D-Sub-Stecker
Zusätzliche Schnittstellen	1 x DVI-D, 4 x USB 2.0
Betriebsspannung	24 V DC (-15 % / +20 %)
Busversorgungsstrom	Maximaler Strom von 2 A 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-Schutzklasse	II 3 G Ex nA IIC T4 Gc (ATEX-Zone 2 mit optionalem CX1900-0105)
TwinCAT-Plattformstufe	Performance (40)
Abmessungen (W x H x T)	106 mm x 100 mm x 92 mm
Nettogewicht des Geräts	575 g
Versandgewicht (berechnet)	2,0 kg

Anschlüsse und Schnittstellen

Schnittstellenbezeichnung	Physischer Typ	Funktionszuordnung / Verdrahtungszweck
X001 / X002	2 x geschirmte RJ45-Anschlüsse	Unabhängige Gigabit-Ethernet-Anschlüsse; unterstützen TwinCAT Real-Time Ethernet oder TCP/IP.
X100	DVI-D-Buchse	Direkter digitaler Videoausgang für Diagnosemonitore oder industrielle Anzeigetafeln.
X200 - X203	4 x USB Typ A	USB-2.0-Anschlüsse für Peripheriegeräte (Tastatur, Maus, Speichermedien, Lizenzschlüssel).
X300 / X301	9-poliger D-Sub-Stecker	Physischer RS422-/RS485-Kommunikationsanschluss (Hardwareoption N031).
Stromversorgungsklemme	Federkraftklemmenblock	Pin 1: 24 V DC (+), Pin 2: 0 V (GND), Pin 3: PE (Schutzerdung).

Erkenntnisse aus der technischen Praxis

Alternative Modelle & Kompatibilität

Die Steuerungsserie CX5020 verwendet spezielle physische Hardwaresuffixcodes „N-xxx“, die sich nicht per Softwarekonfiguration ändern lassen. Der CX5020-N031 verfügt über werkseitig installierte interne RS422/RS485-Schaltkreise und unterscheidet sich dadurch unmittelbar vom CX5020-N030 (RS232-Schnittstelle). Wenn Ihre Anwendung Feldbuskarten (z. B. EtherCAT-Master, PROFIBUS-Slave) erfordert, überprüfen Sie, ob die Lizenzplattformstufe Ihrer TwinCAT-Version mit Performance (40) übereinstimmt, um Fehler bei der Laufzeit-Lizenzinitialisierung zu vermeiden (z. B. Fehlercode 0x705 in TwinCAT 3).

Anwendungsfallen und technische Hinweise

Die passive, lüfterlose Kühlkonstruktion des CX5020 ist vollständig auf vertikale Konvektionsluftströme angewiesen. Wird dieser Controller horizontal oder in geschlossenen Gehäusen mit weniger als 30 mm Freiraum oberhalb und unterhalb der Kühlrippen montiert, nimmt die Wärmeableitung deutlich ab. Bei hoher CPU-Auslastung drosselt der Intel-Atom-Z530-Prozessor automatisch seine Frequenz von 1,6 GHz herunter, um den Chip zu schützen. Dies kann sich durch plötzlichen TwinCAT-Echtzeit-Jitter oder Spitzen bei Zykluszeitüberschreitungen (Überlauf der RTime-Aufgabe) bemerkbar machen.

Tipps zu Inbetriebnahme und Verdrahtung

Wenn Sie die serielle RS485-Option (N031) konfigurieren, vergessen Sie nicht, die internen Abschlusswiderstände zu aktivieren, wenn sich der Controller am physikalischen Anfang oder Ende des seriellen Netzwerks befindet. Außerdem benötigt das automatische Identifikationsprotokoll des E-Bus und K-Bus eine stabile 24-V-DC-Stromversorgung. Stellen Sie sicher, dass die PE-Erdungsklemme am 24-V-Versorgungsstecker über ein niederohmiges Kupferband mit der DIN-Schiene der Backplane verbunden ist, um zu verhindern, dass hochfrequente EMV-Störungen den Takt des E-Bus-Datenbusses unterbrechen.

Installationsrichtlinien

KRITISCHER SICHERHEITSHINWEIS FÜR DEN EINSATZ VOR ORT

Schalten Sie vor der Montage oder Verdrahtung des Systems die 24-V-DC-Versorgung des Hauptschaltschranks vollständig spannungsfrei. Hochspannungsentladungen oder das Anschließen aktiver E/A-Module im laufenden Betrieb an der E-Bus-/K-Bus-Schnittstelle können die Schaltkreise der CX5020-Backplane dauerhaft beschädigen und auf der Compact-Flash-Karte gespeicherte Dateien beschädigen.

1

Montieren Sie den CX5020-N031 auf einer genormten 35-mm-DIN-Schiene (EN 60715), indem Sie die obere Aussparung über die Schiene haken und das Gerät hineindrücken, bis es fest einrastet.

2

Stecken Sie die 128-MB-Compact-Flash-Karte mit dem passenden Betriebssystemabbild für Windows CE 6 oder WES 2009 in den dafür vorgesehenen CF-Steckplatz an der Vorderseite.

3

Schließen Sie ein niederohmiges Erdungsband an die PE-Klemme an und verdrahten Sie die Eingänge der 24-V-DC-Stromversorgung. Achten Sie dabei auf die richtige Polarität.

4

Stellen Sie die Kommunikationsverbindungen über die RJ45-Schnittstellen her (zum Anschluss des TwinCAT-Entwicklungs-PCs) und verbinden Sie die seriellen RS422/RS485-Leitungen mit der D-Sub-Schnittstelle.

FAQ

Was ist der Unterschied zwischen dem Beckhoff CX5020-N030 und dem CX5020-N031?

Der CX5020-N030 ist ab Werk mit einer RS232-Schnittstelle ausgestattet, während der CX5020-N031 über eine integrierte RS422/RS485-Schnittstelle verfügt, die üblicherweise über einen standardmäßigen 9-poligen D-Sub-Stecker angeschlossen wird.

Unterstützt der CX5020-N031 sowohl Beckhoff-K-Bus- als auch E-Bus-Klemmen?

Ja, die Controller-Hardware erkennt automatisch, ob K-Bus-Klemmen (Standard-Busklemmen) oder E-Bus-Klemmen (EtherCAT-Klemmen) an der Schnittstelle auf der rechten Seite angeschlossen sind, und passt die Protokollkommunikation entsprechend an.

Wie funktioniert die integrierte 1-Sekunden-USV bei diesem Modell?

Die integrierte kapazitive USV lädt sich über die 24-V-Versorgung auf und liefert bei einem Stromausfall vorübergehend Strom, um bis zu 1 MB konfigurierter persistenter Variablen auf die CompactFlash-Karte zu schreiben.

Kann ich den Arbeitsspeicher des CX5020-N031 selbst aufrüsten?

Nein, der Arbeitsspeicher dieses Embedded-PCs ist direkt auf die Hauptplatine gelötet und muss ab Werk festgelegt werden (512 MB Standard, Aufrüstung auf 1 GB nur bei der ursprünglichen Bestellung möglich).

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