Beschreibung
Der für leistungsstarke Automatisierungsaufgaben mit kompakter DIN-Schienenmontage entwickelte Beckhoff CX5140-N031-0004 ist eine Steuerung in Industriequalität mit einem Intel-Atom-Quad-Core-Prozessor. Dieses Gerät verfügt über eine dedizierte serielle N031-RS422/RS485-Optionsschnittstelle und ermöglicht Vollduplex-Kommunikationsendpunkte direkt über die Prozessorbaugruppe. Das lüfterlose Gerät nutzt eine passive Kühlungsarchitektur und ermöglicht eine zuverlässige Ausführung von TwinCAT-Steuerungsaufgaben. Damit eignet es sich ideal für Hochgeschwindigkeits-SPS, Bewegungssteuerung und Kommunikations-Gateway-Anwendungen.
Wichtige Merkmale
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Intel Atom Quad-Core-Prozessor: Bietet hohe Rechenleistung mit mehreren Kernen, optimiert für Echtzeit-Automatisierungsabläufe und deterministische Regelkreise.
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Serielle N031-Schnittstelle: Standardmäßige 9-polige D-Sub-Buchse, konfiguriert für den RS422/RS485-Betrieb als terminierter Vollduplex-Endpunkt.
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Zwei Gigabit-Ethernet-Ports: Zwei unabhängige RJ45-Schnittstellen mit Unterstützung für 10/100/1000 Mbit/s zur Trennung von Netzwerktopologien und Steuerungskommunikation.
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Universelle I/O-Konnektivität: Automatische Erkennung und Busumschaltung für EtherCAT-Klemmen (E-Bus) oder Standard-Busklemmen (K-Bus).
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Robustes, wartungsfreies Design: Lüfterloser Betrieb mit Unterstützung für Solid-State-Speichermedien minimiert das Risiko mechanischer Ausfälle in rauen Umgebungen.
Industrielle Anwendungen
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Hochgeschwindigkeits-Verpackungsmaschinen: Dient als primäre Bewegungssteuerungsplattform zur Koordination mehrachsig synchronisierter Antriebe über EtherCAT.
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Gateways für die Prozesssteuerung: Verbindet veraltete Feldnetzwerke über die serielle RS422-Schnittstelle mit modernen EtherCAT- oder TCP/IP-Unternehmensebenen.
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Windenergie und Stromerzeugung: Führt eine deterministische Turbinensteuerung und Strukturüberwachung bei großen Temperaturschwankungen durch.
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Verteilte Gebäudeautomation: Koordiniert Beleuchtung, HLK und die Integration von Subsystemen in weitläufigen Gebäudekomplexen.
Technische Daten
| Spezifikationsparameter |
Wert / Beschreibung |
| Hersteller |
Beckhoff |
| Modellnummer |
CX5140-N031-0004 |
| Prozessor |
Intel Atom (1,91 GHz, Quad-Core) |
| Speicherkonfiguration |
4 GB DDR3-RAM (intern, nicht erweiterbar) |
| Serielle Schnittstelle (N031) |
RS422 / RS485 (9-polige D-Sub-Buchse) |
| Ethernet-Schnittstellen |
2 x RJ45 (10/100/1000 Mbit/s, unabhängig) |
| USB-Anschlüsse |
4 x USB 2.0 |
| Displayschnittstelle |
1 x DVI-D |
| Anschluss des Bussystems |
E-Bus (EtherCAT) oder K-Bus (Standard-Klemmenbus), automatische Erkennung |
| Betriebsspannung |
24 V DC (-15 % / +20 %) |
| Betriebstemperatur |
-25 °C bis +60 °C |
| Versandgewicht (berechnet) |
3.00 kg |
3,00 kg
Anschlüsse und Schnittstellen
| Die N031-Option stellt eine serielle Schnittstelle für den Vollduplex-RS422-Endpunktbetrieb mit aktivierten internen Abschlusswiderständen bereit. Der Anschluss erfolgt über eine 9-polige D-Sub-Buchse mit der folgenden Pinbelegung: |
D-Sub-Pin |
| Signalzuordnung (RS422 Vollduplex) |
TxD+ (Sendedaten +) |
| Pin 3 |
RxD+ (Empfangsdaten +) |
| Pin 5 |
GND (Signalmasse) |
| Pin 7 |
TxD- (Sendedaten -) |
| Pin 8 |
RxD- (Empfangsdaten -) |
Empirische technische Erkenntnisse
Alternative Modelle und Kompatibilität
Der CX5140-N031-0004 kann Standardsysteme des Typs CX5140-0004 direkt ersetzen, sofern alle anwendungsspezifischen Systemprofile im TwinCAT System Manager aktualisiert werden, um den dem N031-Serienchip zugewiesenen virtuellen COM-Port abzubilden. Beachten Sie, dass eine Änderung der physischen Klemmenbus-Anbindungen von K-Bus zu E-Bus keine manuelle Hardware-Umschaltung erfordert, da der interne Controller beim Booten automatisch den passenden Treiber der physikalischen Schicht abfragt und initialisiert.
Anwendungsfallstricke und technische Hinweise
Da die N031-Schnittstelle über nicht abschaltbare interne Abschlusswiderstände verfügt, führt das Hinzufügen externer Abschlussmodule am Controller-Ende des RS422-Bussegments zu einer übermäßigen Signalbelastung. Eine doppelte Terminierung am lokalen Knoten kann die Kommunikationssignalreserven verschlechtern und sporadische CRC- oder Rahmenfehler verursachen, insbesondere bei hohen Baudraten über große Entfernungen.
Tipps zu Inbetriebnahme und Verdrahtung
Wenn Sie serielle Leitungen neben Hochspannungs-Motorkabeln verlegen, stellen Sie sicher, dass die metallische Haube des 9-poligen D-Sub-Steckers eine robuste, durchgängige 360-Grad-Verbindung mit dem Kabelschirm herstellt. Stellen Sie sicher, dass der Schirm nur an einer einzigen Massebus-Referenz innerhalb des Hauptschaltschranks angeschlossen ist, um zu verhindern, dass Masseschleifenströme durch die Kommunikationsleitungen fließen.
Installationsrichtlinien
KRITISCHE WARNUNG
Trennen Sie alle primären und zusätzlichen 24-V-DC-Stromquellen und schalten Sie sie vollständig ab, bevor Sie den CPU-Block montieren oder demontieren. Das Koppeln oder Entkoppeln von Busklemmen (E-Bus/K-Bus) bei angelegter Spannung erzeugt transiente Spannungsspitzen, die die elektronische Rückwandlogik dauerhaft beschädigen können.
1
Montieren Sie das Gerät auf einer standardmäßigen 35-mm-DIN-Schiene (EN 60715), indem Sie die integrierte Verriegelungslasche nach unten drücken, das Gerät an der Schiene positionieren und die Lasche sicher in ihre Position zurückschnappen lassen.
2
Richten Sie benachbarte E-Bus-/K-Bus-Klemmen an der rechten Schnittstelle aus und schieben Sie sie zusammen, bis die Rastnasen der mechanischen Verriegelung hörbar einrasten.
3
Stellen Sie die Stromversorgung und seriellen Verbindungen mit isolierten 24-V-DC-Stromkabeln mit einem nominalen Leiterquerschnitt von mindestens 1,0 mm² her, um den Spannungsabfall bei hoher CPU-Last zu begrenzen.