Beschreibung
Der Beckhoff CX8031 wurde als Bindeglied zwischen schneller lokaler Steuerung und älteren Feldbusnetzwerken entwickelt und ist ein äußerst kompakter, auf einer DIN-Schiene montierter Embedded-PC mit integrierter PROFIBUS-DP-Slave-Schnittstelle. Dieser Controller verarbeitet die lokale Automatisierungslogik unabhängig und ermöglicht gleichzeitig eine direkte, deterministische Kommunikation mit einem PROFIBUS-Mastersystem. Das Gerät wird von einem ARM9-Prozessor mit 400 MHz angetrieben, läuft mit Windows Embedded CE 6 und ist für die Programmierumgebung TwinCAT 2 optimiert, sodass SPS-Anwendungen direkt auf Maschinen- oder Feldebene schnell ausgeführt werden können.
Merkmale
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Integrierte Feldbusschnittstelle: Verfügt über eine dedizierte 9-polige D-Sub-Buchse für PROFIBUS-DP-Slaves mit robuster elektrischer Abschirmung.
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Unterstützung zweier Busse: Bietet die automatische Erkennung und direkte Verbindung sowohl von E-Bus (EtherCAT-Terminals) als auch K-Bus (standardmäßige Bus-Terminals) für flexible I/O-Konfigurationen.
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Persistente Datensicherheit: Die integrierte 1-Sekunden-USV gewährleistet, dass bei einer Stromunterbrechung bis zu 1 MB kritischer persistenter Variablen im Flash-Speicher gesichert werden.
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Hocheffiziente Architektur: Verbraucht maximal 3 W und reduziert dadurch die Wärmeabgabe in geschlossenen Industriegehäusen.
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Zertifizierung für explosionsgefährdete Bereiche: Vollständig für anspruchsvolle Umgebungen mit ATEX-, IECEx- und cFMus-Class-I-Division-2-Einstufungen zugelassen.
Anwendungen
- Dezentrale Steuerungsstationen zur Anbindung an übergeordnete PROFIBUS-Master von Siemens, Beckhoff oder Drittanbietern.
- Steuerung von Maschinenunterbaugruppen mit lokaler Logikverarbeitung und Optionen für Terminals mit hoher Packungsdichte.
- Ex-Zone-2-Bereiche in chemischen, petrochemischen sowie Öl- und Gasverarbeitungsanlagen.
- Infrastruktursteuerungsprojekte mit platzbeschränkten Schaltschränken, die eine native EtherCAT- oder Bus-Terminal-Erweiterung erfordern.
Tabelle der technischen Spezifikationen
| Spezifikationsparameter |
Wert / Nennwert |
| Hersteller |
Beckhoff |
| Modellnummer |
CX8031 |
| Prozessortyp |
ARM9, 400 MHz (1 Kern) |
| Flash-Speicher |
512 MB microSD (optional erweiterbar) |
| Hauptspeicher |
64 MB DDR2-RAM (nicht erweiterbar) |
| Persistenter Speicher |
1-Sekunden-USV (speichert bis zu 1 MB persistente Daten) |
| Betriebssystem |
Windows Embedded CE 6 |
| Steuerungssoftware |
TwinCAT 2 SPS |
| Physische Schnittstellen |
1 x RJ45 (10/100 Mbit/s), 1 x USB-Geräteanschluss (hinter der schützenden Frontklappe) |
| Busschnittstelle |
1 x 9-polige D-Sub-Buchse, geschirmt, PROFIBUS-DP-Slave |
| I/O-Anschlusstyp |
E-bus (EtherCAT) oder K-bus (Busklemmen), automatische Erkennung |
| Busstromversorgung |
Maximal 2 A |
| Max. Leistungsaufnahme |
3 W |
| Diagnoseanzeige |
1 x TC-Status-LED, 2 x Busstatus-LEDs |
| Echtzeituhr |
Interne, austauschbare batteriegepufferte Uhr (hinter der Frontklappe) |
| Abmessungen (B x H x T) |
64 mm x 100 mm x 73 mm |
| Gerätegewicht |
180 g |
| Betriebstemperatur |
0 bis 55 degC |
| Lagertemperatur |
-25 bis +85 degC |
| Relative Luftfeuchtigkeit |
95 %, nicht kondensierend |
| Schutzart |
IP20 |
| ATEX-Kennzeichnung |
II 3 G Ex nA IIC T4 Gc / II 3 D Ex tc IIIC T135 degC Dc |
| IECEx-Kennzeichnung |
Ex nA IIC T4 Gc / Ex tc IIIC T135 degC Dc |
| cFMus-Kennzeichnung |
Klasse I, Division 2, Gruppen A, B, C, D / Klasse I, Zone 2, AEx ec IIC T4 Gc |
| Versandgewicht (berechnet) |
2,0 kg |
Anschlüsse und Schnittstellen
| Schnittstellentyp |
Anschluss / Format |
Funktionszuordnung |
| Ethernet-Anschluss |
RJ45 (10/100 Base-T) |
Programmierung, Inbetriebnahme des Netzwerks und Systemkonfiguration |
| PROFIBUS-DP-Slave |
9-polige D-Sub-Buchse, geschirmt |
Standardmäßige PROFIBUS-Master-Integration (hardwareadressiert) |
| USB-Geräteanschluss |
USB Typ B (unter der Frontklappe) |
Lokale Konfigurationsschnittstelle für Betriebssystemverwaltung und Diagnose |
| I/O-Buskontakte |
Federkontakte (rechte Seite) |
Automatische Verbindung mit Standard-EtherCAT-Klemmen (E-bus) oder Busklemmen (K-bus) |
Erkenntnisse aus der Praxis
Alternative Modelle und Kompatibilität
Der CX8031 ist speziell für TwinCAT 2-Umgebungen ausgelegt und aufgrund seiner zugrunde liegenden ARM9-Hardwarearchitektur nicht mit TwinCAT-3-Laufzeiten kompatibel. Für Anwendungen, die TwinCAT-3-Kompatibilität oder moderne Mehrkernverarbeitung erfordern, sollten Entwickler Steuerungen der Serien CX8100 oder CX8200 spezifizieren. Beim Wechsel von K-bus (Standard-Busklemmen) zu E-bus (EtherCAT) am selben CX8031 erkennt das Gerät beim Einschalten die physische Rückwandbus-Topologie automatisch neu, ohne dass DIP-Schalter manuell geändert werden müssen.
Typische Anwendungsfehler und technische Hinweise
Der CX8031 stellt dem E-Bus/K-Bus-Backplane direkt bis zu 2 A Strom zur Verfügung. Systemintegratoren müssen jedoch die Gesamtstromaufnahme aller angeschlossenen I/O-Klemmen berechnen. Eine Überschreitung dieses Grenzwerts löst eine Systemabschaltung aus oder verursacht instabile Kommunikationsstörungen. Bei Installationen mit hoher Klemmenanzahl sollten Sie ein Zwischenversorgungsmodul wie das EL9410 einplanen, um zusätzliche Busleistung einzuspeisen.
Tipps zur Inbetriebnahme und Verdrahtung
Die PROFIBUS-Knotenadresse wird manuell über die physischen Adress-Drehschalter hinter der Frontklappe eingestellt. Änderungen an diesen Drehschaltern werden nicht in Echtzeit übernommen; der CX8031 muss vollständig kalt neu gestartet werden (aus- und wieder eingeschaltet werden), damit die neu zugewiesene Hardwareadresse registriert wird. Stellen Sie sicher, dass die Abschirmung des 9-poligen D-Sub-PROFIBUS-Kabels an beiden Enden geerdet ist, um hochfrequente elektromagnetische Störungen in Industrieumgebungen zu vermeiden.
Installationsrichtlinien
KRITISCHE WARNUNG
Trennen Sie alle Stromquellen, bevor Sie die mechanische Installation oder die Verdrahtung physischer Klemmen durchführen. Stellen Sie sicher, dass die Stromleitungen gemäß den üblichen industriellen Sicherheitsverfahren gegen Wiedereinschalten gesichert sind. Werden aktive Stromleitungen nicht getrennt, kann dies den internen ARM9-Prozessorkern beschädigen, die microSD-Systempartition beschädigen oder zu schweren Geräteschäden führen.
1
Hängen Sie die Oberkante des CX8031-Gehäuses in eine Standard-DIN-Schiene mit 35 mm Breite (EN 60715) ein und drücken Sie es nach unten, bis der untere Verriegelungsclip mit einem deutlich hörbaren mechanischen Klicken einrastet.
2
Überprüfen Sie vor dem Anschließen des Netzwerks die vorkonfigurierte PROFIBUS-Hardware-Knotenadresse über die Drehschalter, die sich hinter der schützenden Frontklappe befinden.
3
Schließen Sie das abgeschirmte 9-polige D-Sub-PROFIBUS-Slave-Kabel an und ziehen Sie die Befestigungsschrauben handfest an, um eine ordnungsgemäße Erdung am Gehäusestecker sicherzustellen.
4
Schließen Sie die 24-V-Gleichspannungs-Hilfsstromversorgung an. Beobachten Sie die lokalen Diagnose-LEDs; die TC-Status-LED sollte von Gelb zu dauerhaftem Grün wechseln, wenn TwinCAT in den Run-Modus wechselt.