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Beckhoff EL5021-0090 EtherCAT-Klemme 1-Kanal-Schnittstelle für SinCos-Geber

SKU EL5021-0090

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  • 12 Monate Garantie
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  • Hersteller: BECKHOFF

  • Produkt-Nr.: EL5021-0090

  • Herkunftsland:Deutschland

  • Produkttyp: EtherCAT-Klemmen

  • Zahlung: T/T, Western Union

  • Gewicht: 2000g

  • Abmessungen: 12 mm x 100 mm x 68 mm

  • Versandhafen: Xiamen

  • Garantie: 12 Monate

Beschreibung

Zur Verarbeitung präziser differentieller 1-VPP-Signale für leistungsstarke Bewegungsrückmeldungen integriert das Beckhoff EL5021-0090 EtherCAT-Terminal die Technologie TwinSAFE SC (Single Channel), um die sicherheitsbezogene Datenübertragung in Standardsteuerungsumgebungen zu ermöglichen. Dieses Terminal lässt sich nahtlos an hochauflösende SinCos-Encoder anbinden und nutzt ein internes 70-MHz-Abtastsystem, um Eingangsfrequenzen bis 250 kHz mit einer maximalen Auflösung von 13 Bit pro Periode zu verarbeiten. Integrierte Fehlererkennungsflags signalisieren Signalverschlechterungen, Amplitudenfehler und Frequenzgrenzen und ermöglichen so eine Echtzeit-Diagnose direkt in der TwinCAT-Architektur.

Funktionen

  • TwinSAFE-SC-Unterstützung: Ermöglicht die Verwendung standardmäßiger analoger Signalquellen für sicherheitsgerichtete Aufgaben bis PL d/Kategorie 3 oder SIL 2.
  • Hochauflösende Erfassung: Maximale Auflösung von 13 Bit mit bis zu 8192 Schritten pro Signalperiode.
  • Erweiterte Diagnose: Integrierte Hardware-Erkennung für Amplituden- und Frequenzfehler sowie Latch- und Zähler-Reset-Funktionen.
  • Synchronisierte Ausführung: Die Unterstützung verteilter Uhren (DC) gewährleistet eine hochpräzise Synchronisierung im Mikrosekundenbereich im gesamten EtherCAT-Netzwerk.
  • Integrierte Signalaufbereitung: Erzeugt direkt aus den 24-V-DC-Powerkontakten eine stabile 5-V-DC-Encoderversorgung mit bis zu 0,5 A.

Anwendungen

  • Positionsrückmeldung von Hochgeschwindigkeits-Servomotorachsen in Mehrachsenmaschinen.
  • Sicherheitsbezogene Überwachung von Geschwindigkeit und Richtung (TwinSAFE-SC-Architekturen).
  • Präzisionspositionierungssysteme auf CNC-Drehmaschinen, Fräsmaschinen und Portalanlagen.
  • Prüfeinrichtungen für dynamische Materialien, die Rückkopplungsschleifen im Mikrosekundenbereich erfordern.

Technische Daten

Parameter Spezifikation
Hersteller Beckhoff Automation
Modell-/Artikelnummer EL5021-0090
Technologie SinCos-Encoderschnittstelle für differenzielles 1-VPP-Signal
Anzahl der Kanäle 1
Eingänge der Encoderschnittstelle 1 x A, B, C: Differenzeingänge 1 VPP: A, A (inv), B, B (inv), C, C (inv)
Betriebsspannung des Encoders 5 V DC / max. 0,5 A (abgeleitet aus den 24-V-DC-Powerkontakten)
Zählerbereich Max. 24 Bit (einstellbar)
Eingangsfrequenz 250 kHz (interne Abtastung der Eingangssignale mit 70 MHz)
Nennsystemspannung 24 V DC (-15 % / +20 %)
Auflösung Max. 13 Bit, 8192 Schritte pro Periode
Stromaufnahme (E-Bus) Typischerweise 120 mA
Stromaufnahme (Powerkontakte) Typischerweise 50 mA + Encoderlast
Distributed Clocks (DC) Ja, unterstützt
Elektrische Isolation 500 V (E-Bus / Feldpotenzial)
Betriebstemperatur 0 bis +55 °C
Lagertemperatur -25 bis +85 °C
Vibrations-/Stoßfestigkeit Entspricht EN 60068-2-6 / EN 60068-2-27
EMV-Störfestigkeit/-Aussendung Entspricht EN 61000-6-2 / EN 61000-6-4
Zulassungen & Kennzeichnungen CE, UL, ATEX (II 3 G Ex nA IIC T4 Gc)
Abmessungen (B x H x T) 12 mm x 100 mm x 68 mm
Anschlussquerschnitt (AWG) Massivlitze/Litze: AWG 28...14; Aderendhülse: AWG 26...16
Nettogewicht Ca. 55 g
Versandgewicht (berechnet) 2,0 kg (mit schützender Exportverpackung)
Ursprungsland Deutschland

Anschlüsse und Schnittstellen

Anschluss Signalname Funktion / Beschreibung
1 A + Positiver Differenzeingangskanal A (1 VPP)
2 B + Positiver Differenzeingangskanal B (1 VPP)
3 C + Positiver Differenzeingangskanal C / Nullimpuls (1 VPP)
4 +5-V-Ausgang Ausgang der Encoder-Stromversorgung (+5 V DC, max. 0,5 A)
5 A - Negativer Differenzeingangskanal A (1 VPP)
6 B - Negativer Differenzeingangskanal B (1 VPP)
7 C - Negativer Differenzeingangskanal C / Nullimpuls (1 VPP)
8 0-V-Ausgang Masse der Encoder-Stromversorgung (0 V DC)

Erfahrungsbasierte technische Erkenntnisse

Alternative Modelle & Kompatibilität

Der EL5021-0090 dient als sicherheitserweiterte Alternative zum Standardmodell EL5021-0000. Obwohl beide identische Abmessungen und Signalbelegungen aufweisen, enthält der -0090 eine TwinSAFE SC-Logik. Die Integration des EL5021-0090 in ein bestehendes System erfordert die Zuordnung der sicheren Prozessdatenobjekte (PDOs) innerhalb von TwinCAT 3 (unter Verwendung des TwinSAFE-SC-Hilfsprotokolls). Wird ein direkter Austausch in einem System vorgenommen, in dessen Projekt keine Standard-TwinSAFE-SC-Parameter deklariert sind, kann die SPS die EtherCAT-Zustandsmaschine aufgrund von Abweichungen in den XML-Gerätebeschreibungen nicht über Pre-OP hinaus initialisieren.

Anwendungsfallenstricke & technische Hinweise

Stromzuweisung des E-Busses: Der EL5021-0090 hat eine hohe E-Bus-Stromaufnahme von 120 mA. Bei der Gruppierung mehrerer Hochgeschwindigkeits-Encoder-Schnittstellen an einem einzelnen EK1100-Koppler muss der Gesamtstrom des E-Busses berechnet werden. Wenn die kumulative Last 2 A überschreitet, muss unmittelbar vor den Encoder-Modulen eine zusätzliche Einspeiseklemme (z. B. EL9410) hinzugefügt werden, um Spannungsabfälle am E-Bus und daraus resultierende Busunterbrechungsfehler zu vermeiden.

Signaldämpfung: Differentielle 1-VPP-Signale sind über lange Entfernungen äußerst störanfällig. Für Hochfrequenzbetrieb (>150 kHz) sind verdrillte Doppelleitungen mit niedriger Kapazität und doppelter Schirmung erforderlich. Die Entfernung zwischen Encoder und Klemme unter 20 Metern halten; größere Längen können Diagnosemeldungen "Amplitudenfehler" im TwinCAT-Statuswort auslösen.

Tipps zur Inbetriebnahme und Verdrahtung

Um durch Störungen verursachte Inbetriebnahmefehler zu vermeiden, sicherstellen, dass der Schirm des Encod kabels unmittelbar vor dem Eintritt in den Klemmenblock an eine Erdungsschiene angeschlossen ist. Die 1-VPP-Encoderkabel im Kabelkanal nicht parallel zu den Leistungskabeln leistungsstarker Motoren verlegen. Bei der Inbetriebnahme in TwinCAT die Diagnose-PDOs aktivieren, um die Flags Amplitudenfehler und Frequenzfehler zu überwachen. So können Techniker vor Ort mechanische Fehlstellungen des Encoders oder fehlerhafte Kabelanschlüsse diagnostizieren, bevor die Achse in Betrieb genommen wird.

Installationsrichtlinien

KRITISCHE WARNUNG

Vor der Installation, dem Ausbau oder der Verdrahtung der Klemme alle 24-V-DC-Versorgungskontakte und die Hauptversorgung des E-Bus spannungsfrei schalten. Das Einsetzen oder Entfernen der EL5021-0090 unter Last kann die internen E-Bus-Transceiver-Chips beschädigen und den TwinSAFE-SC-Sicherheitsvalidierungsstatus in der Sicherheitsgruppe verfälschen.

1
Montage auf der DIN-Schiene: Die Klemme auf einer standardmäßigen 35-mm-DIN-Schiene (gemäß EN 60715) positionieren und fest nach unten drücken, bis der Verriegelungsschieber auf der Schiene einrastet. Sicherstellen, dass die seitliche Nut-und-Feder-Verbindung passgenau mit den benachbarten Klemmen verbunden ist.
2
Schirmanschluss: Den Schirm des Encoders direkt zu einer benachbarten EL9195- oder Standard-Schirmklemme führen, die mit der DIN-Schiene verbunden ist, um eine niederimpedante Ableitung hochfrequenter Störungen zu gewährleisten.
3
Verdrahtung der Federklemmen: Einen handelsüblichen Schlitzschraubendreher in den oberen quadratischen Entriegelungsschlitz der Klemme einführen, den abisolierten Draht (Abisolierlänge 8 bis 9 mm) in die runde Öffnung einführen und den Schraubendreher loslassen, um den Draht zu fixieren.

FAQ

Was ist der entscheidende Unterschied zwischen dem EL5021-0000 und dem EL5021-0090?

Der EL5021-0090 verfügt über die TwinSAFE-SC-Technologie (Single Channel). Dadurch ist die sicherheitsbezogene Verarbeitung von Standard-Analog-Encoder-Eingängen mit 1 VPP in einem TwinSAFE-Sicherheitssystem bis PL d/Kategorie 3 oder SIL 2 möglich.

Was sind die maximale Frequenz und Abtastrate des EL5021-0090?

Das Klemmenmodul unterstützt eine maximale differentielle Eingangsfrequenz von 250 kHz. Die interne Abtast-Hardware tastet die eingehenden analogen Sinussignale mit 70 MHz ab.

Wie wird die 5-V-DC-Encoder-Versorgung erzeugt und wie hoch ist ihre Begrenzung?

Die 5-V-DC-Versorgung wird intern aus den 24-V-DC-Powerkontakten erzeugt. Sie kann zur Versorgung des angeschlossenen SinCos-Encoders einen maximalen Strom von 0,5 A liefern.

Was bedeutet ein TwinCAT-Flag „Amplitudenfehler“ bei diesem Modul?

Ein Amplitudenfehler zeigt an, dass die differentielle Spannung des SinCos-Signals unter die minimale Betriebsschwelle gefallen ist (typischerweise unter 0,6 VPP). Dies wird häufig durch extreme Kabellängen, eine mangelhafte Schirmerdung oder physischen Verschleiß am Encoderkopf verursacht.

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TECHNICAL SPECIFICATIONS

Country of origin
Deutschland

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