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 mit hochauflösenden SinCos-Encodern verbinden 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 melden Signalverschlechterungen, Amplitudenfehler und Frequenzgrenzen und ermöglichen so eine Echtzeitdiagnose direkt innerhalb der TwinCAT-Architektur.
Merkmale
-
TwinSAFE-SC-Unterstützung: Ermöglicht die Verwendung standardmäßiger analoger Signalquellen für sicherheitsgerichtete Aufgaben bis PL d/Kategorie 3 oder SIL 2.
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Aufzeichnung mit hoher Auflösung: Die maximale Auflösung von 13 Bit ermöglicht bis zu 8192 Schritte pro Signalperiode.
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Erweiterte Diagnose: Integrierte Hardwareerkennung für Amplituden- und Frequenzfehler sowie Latch- und Zählerrücksetzfunktionen.
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Synchronisierte Ausführung: Die Unterstützung von Distributed Clocks (DC) gewährleistet eine hochpräzise Synchronisierung im Mikrosekundenbereich über das gesamte EtherCAT-Netzwerk.
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Integrierte Signalaufbereitung: Erzeugt direkt aus den 24-V-DC-Leistungskontakten eine stabile 5-V-DC-Encoderversorgung mit bis zu 0,5 A.
Anwendungen
- Positionsrückmeldung von Hochgeschwindigkeits-Servoantrieben in mehrachsigen Maschinen.
- Sicherheitsbezogene Überwachung von Geschwindigkeit und Richtung (TwinSAFE-SC-Architekturen).
- Präzisionspositionierungssysteme auf CNC-Drehmaschinen, Fräsmaschinen und Portalanlagen.
- Ausrüstung für dynamische Materialprüfungen, die Rückkopplungsschleifen im Mikrosekundenbereich erfordert.
Technische Daten
| Parameter |
Spezifikation |
| Hersteller |
Beckhoff Automation |
| Modell-/Artikelnummer |
EL5021-0090 |
| Technologie |
SinCos-Encoderschnittstelle für differentielles 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 von den 24-V-DC-Leistungskontakten) |
| 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 |
| Stromverbrauch (E-Bus) |
Typischerweise 120 mA |
| Stromverbrauch (Leistungskontakte) |
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/-emission |
Entspricht EN 61000-6-2 / EN 61000-6-4 |
| Zulassungen und 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) |
| Herkunftsland |
Deutschland |
Anschlüsse und Schnittstellen
| Anschlusspunkt |
Signalbezeichnung |
Funktion / Beschreibung |
| 1 |
A + |
Positiver Differenzeingang Kanal A (1 VPP) |
| 2 |
B + |
Positiver Differenzeingang Kanal B (1 VPP) |
| 3 |
C + |
Positiver Differenzeingang Kanal C / Nullimpuls (1 VPP) |
| 4 |
+5-V-Ausgang |
Ausgang der Encoder-Stromversorgung (+5 V DC, max. 0,5 A) |
| 5 |
A - |
Negativer Differenzeingang Kanal A (1 VPP) |
| 6 |
B - |
Negativer Differenzeingang Kanal B (1 VPP) |
| 7 |
C - |
Negativer Differenzeingang Kanal C / Nullimpuls (1 VPP) |
| 8 |
0-V-Ausgang |
Masse der Encoder-Stromversorgung (0 V DC) |
Empirische technische Erkenntnisse
Alternative Modelle und 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 sicherheitsrelevanten Prozessdatenobjekte (PDOs) in TwinCAT 3 (unter Verwendung des TwinSAFE-SC-Hilfsprotokolls). Wird ein direkter Austausch in einem System vorgenommen, in dem keine standardmäßigen TwinSAFE-SC-Parameter im Projekt deklariert sind, kann die SPS die EtherCAT-Zustandsmaschine aufgrund von Abweichungen in den XML-Gerätebeschreibungen nicht über Pre-OP hinaus initialisieren.
Anwendungsfehler und technische Hinweise
E-Bus-Stromzuordnung: Der EL5021-0090 hat eine hohe E-Bus-Stromaufnahme von 120 mA. Wenn mehrere Hochgeschwindigkeits-Encoder-Schnittstellen an einem einzigen EK1100-Koppler gruppiert werden, muss der gesamte E-Bus-Strom berechnet werden. Überschreitet die kumulierte Last 2 A, muss unmittelbar vor den Encoder-Modulen eine zusätzliche Einspeiseklemme (z. B. EL9410) hinzugefügt werden, um Spannungsabfälle auf dem E-Bus und daraus resultierende Busunterbrechungsfehler zu verhindern.
Signaldämpfung: Differentielle 1-VPP-Signale sind über lange Entfernungen sehr störanfällig. Für Hochfrequenzanwendungen (>150 kHz) sind verdrillte Aderpaare mit niedriger Kapazität und doppelter Schirmung erforderlich. Halten Sie die Entfernung zwischen Encoder und Klemme unter 20 Metern; größere Längen können Diagnosemeldungen zum "Amplitudenfehler" im TwinCAT-Statuswort auslösen.
Tipps zur Inbetriebnahme und Verdrahtung
Um durch Störungen verursachte Inbetriebnahmefehler zu vermeiden, überprüfen Sie, dass der Schirm des Encod er kabels unmittelbar vor dem Eintritt in die Klemmenleiste an eine Erdungsschiene angeschlossen ist. Verlegen Sie die 1-VPP-Encod er kabel innerhalb des Verdrahtungskanals nicht parallel zu Hochleistungs-Motorkabeln. Aktivieren Sie bei der Inbetriebnahme in TwinCAT die Diagnose-PDOs, um die Flags Amplitudenfehler und Frequenzfehler zu überwachen. Dadurch können Techniker vor Ort mechanische Fehlausrichtungen des Encoders oder fehlerhafte Kabelanschlüsse diagnostizieren, bevor die Achse in Betrieb genommen wird.
Installationsrichtlinien
KRITISCHER WARNHINWEIS
Schalten Sie vor der Installation, dem Ausbau oder der Verdrahtung der Klemme alle 24-V-DC-Leistungskontakte und die Hauptversorgung des E-Bus spannungsfrei. 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 beeinträchtigen.
1
Montage auf der DIN-Schiene: Positionieren Sie die Klemme auf einer Standard-DIN-Schiene mit 35 mm Breite (gemäß EN 60715) und drücken Sie sie fest nach unten, bis der Verriegelungsschieber hörbar auf der Schiene einrastet. Stellen Sie sicher, dass die seitliche Nut-und-Feder-Verbindung passgenau mit den benachbarten Klemmen verbunden ist.
2
Schirmanschluss: Führen Sie den Encoderschirm direkt zu einer angrenzenden EL9195- oder Standard-Schirmklemme, die mit der DIN-Schiene verbunden ist, um eine niederimpedante Ableitung hochfrequenter Störungen zu gewährleisten.
3
Anschließen der Federklemmen: Führen Sie einen handelsüblichen Schlitzschraubendreher in die obere quadratische Entriegelungsöffnung der Klemme ein, führen Sie den abisolierten Draht (Abisolierlänge 8 bis 9 mm) in die runde Einführöffnung ein und lassen Sie den Schraubendreher los, um den Draht zu fixieren.