Beckhoff EL5101 EtherCAT-Klemme für Inkrementalgeber-Schnittstelle

Beschreibung

Das Beckhoff EL5101 ist eine einkanalige Schnittstelle für Inkrementalgeber, die für hochpräzise Positionsauswertung und Bewegungsüberwachungsanwendungen in einem EtherCAT-Netzwerk ausgelegt ist. Sie ermöglicht den direkten Anschluss von Inkrementalgebern mit differentiellen Eingängen (RS422) oder massebezogenen TTL-Signalen (ab Hardware-Revision 09) und dient als schneller Echtzeit-Feedbackverarbeitungsknoten für SPS, Bewegungssteuerungen und CNC-Systeme.

Als 4-facher Quadraturdecoder wertet das Modul um 90∘ phasenverschobene Rechtecksignale auf den Kanälen A und B sowie die Erfassung des Nullimpulses auf Kanal C aus. Über die Quadraturdecodierung hinaus kann das Terminal als bidirektionaler Zähler auf Kanal A fungieren, wobei Kanal B die Richtung bestimmt. Zwei digitale Eingänge (24 V DC) bieten konfigurierbare Gate- und Latch-Funktionen zum Sperren, Speichern oder Zurücksetzen von Zählerwerten unabhängig von der Prozesszyklusgeschwindigkeit. Ein dedizierter 5-V-DC-Statuseingang nimmt Encoder-Alarm- oder Statusausgänge auf.

Für den Einbau in Schaltschränke auf Standard-DIN-Schienen ausgelegt, bezieht das EL5101 seine Logikversorgung aus dem E-Bus und führt die Feldversorgung über integrierte 24-V-DC-Stromkontakte weiter. Im erweiterten Betriebsmodus (Firmware 14 / Hardware 09 und höher) unterstützt es Distributed Clocks (DC) zur systemweiten Synchronisierung mit einer Genauigkeit von unter 100 ns, die Erkennung von Leitungsunterbrechungen, Zeitstempel für Flanken sowie die Messung von Periodendauer und Frequenz.

Merkmale

• Wertet differentielle RS422-Signale oder massebezogene 5-V-TTL-Signale aus.
• Wählbarer 16-Bit- oder 32-Bit-Zähler mit 4-facher Quadratur-Signalauswertung.
• Integriert zwei digitale 24-V-DC-Eingänge für Gate- und Latch-Funktionen auf Hardwareebene.
• Verfügt über einen 5-V-DC-Statuseingang zur direkten Integration von Encoder-Alarm- und Diagnosefunktionen.
• Unterstützt Distributed Clocks (DC) für eine hochpräzise Systemsynchronisierung von unter 100 ns.
• Ermöglicht die Messung von Periodendauer und Frequenz mit einer Auflösung von 100 ns.
• Integrierte Erkennung von Leitungsunterbrechungen (Kabelbruch) an den Encoderleitungen im erweiterten Modus.
• Erzeugt direkt aus den Feldstromkontakten eine Betriebsspannung von 5 V DC für Encoder (bis zu 0,5 A).

Anwendungen

• Hochgeschwindigkeits-Positions- und Geschwindigkeitsrückführung mit geschlossenem Regelkreis in Servo- und Schrittmotorsystemen.
• Präzise Längen- und Geschwindigkeitsmessung an Förderlinien und Materialhandhabungsanlagen.
• Referenzieren, Indexieren und Markierungs-Latching in Verpackungs- und Druckmaschinen.
• Integration in CNC-Maschinen, Robotik-Achsrückmeldesysteme und kundenspezifische Automatisierungsanlagen.

Technische Daten

Allgemein

Funktionalität & Signalverarbeitung

Eingänge & Ausgänge

Elektrik & Versorgung

Umgebung & Konformität

Anschlüsse / Schnittstellen

Installationsrichtlinien

1. Vor dem Ein- oder Ausbau des Moduls aus dem EtherCAT-Klemmenblock sicherstellen, dass die Hauptstromversorgung abgeschaltet ist.
2. Das Modul auf eine standardmäßige 35-mm-DIN-Schiene (EN 60715) aufrasten, bis die Verriegelung sicher einrastet.
3. Prüfen, ob die nebeneinander angeordneten Steckplatz- und Kodierverbindungen korrekt zu den benachbarten EtherCAT-Terminals ausgerichtet sind.
4. Für die Encoderverkabelung geschirmte Twisted-Pair-Kabel verwenden, um die Signalintegrität bei langen Leitungswegen oder in Umgebungen mit hohem Störpegel zu gewährleisten.
5. Die Kabelabschirmung direkt mit den dafür vorgesehenen Schirmanschlusspunkten des Terminals verbinden, um vor hochfrequenten Störungen zu schützen.
6. Vor dem Anschließen der Feldgeräte prüfen, ob deren Betriebsspannung für den Encoder den Anforderungen entspricht (5 V DC).
7. Eine Durchgangsprüfung aller Terminalverdrahtungen (federbetätigte Käfigzugklemmen) mit einem geeigneten Schraubendreher durchführen.

Konfigurationsrichtlinien

1. Das Terminal zur I/O-Konfiguration im TwinCAT System Manager hinzufügen (entweder durch einen Online-Scan oder durch das Offline-Einfügen einer ESI).
2. Je nach Anforderungen an Distributed Clocks, Mikroschritte und 32-Bit-Zählerstrukturen zwischen Normalbetriebsmodus und Erweitertem Betriebsmodus wählen (unterstützt ab FW14/HW09).
3. Parameter für den Eingangssignaltyp über CoE (CAN-Anwendungsprotokoll über EtherCAT) konfigurieren, je nachdem, ob ein differentieller RS422- oder ein unsymmetrischer TTL-Encoder angeschlossen ist.
4. Parameter des Digitalfilters im CoE-Verzeichnis einrichten, wenn das Gerät in Umgebungen mit erheblichen elektrischen Störungen betrieben wird.
5. Änderungen an der Projekt-Startliste speichern, damit die Parameter automatisch neu geladen werden, wenn das Modul ausgetauscht wird.