Beschreibung

Der Beckhoff EL5101 ist eine einkanalige Schnittstelle für Inkrementalencoder zur hochpräzisen Positionserfassung und Bewegungsüberwachung in einem EtherCAT-Netzwerk. Sie ermöglicht den direkten Anschluss von Inkrementalencodern mit differenziellen Eingängen (RS422) oder massebezogenen TTL-Signalen (Hardware-Revision 09 oder höher) und dient als schneller Echtzeit-Feedback-Verarbeitungsknoten für SPS-, Bewegungssteuerungs- und CNC-Systeme.

Als Vierfach-Quadraturdecoder wertet das Modul um 90∘ phasenverschobene Rechtecksignale auf den Kanälen A und B sowie die Erfassung des Nullimpulses auf Kanal C aus. Neben der Quadraturauswertung kann das Terminal als bidirektionaler Zähler auf Kanal A arbeiten, wobei Kanal B die Zählrichtung bestimmt. Zwei digitale Eingänge (24 V DC) bieten konfigurierbare Gate- und Latch-Funktionen zum Sperren, Speichern oder Zurücksetzen von Zählerwerten unabhängig von der Geschwindigkeit des Prozesszyklus. Ein dedizierter 5-V-DC-Statuseingang ermöglicht die Aufnahme von Encoder-Alarm- oder Statusausgängen.

Für die Integration in Schaltschränke auf Standard-DIN-Schienen ausgelegt, bezieht der EL5101 seine Logikversorgung aus dem E-Bus und führt die Feldversorgung über integrierte 24-V-DC-Versorgungskontakte weiter. Im erweiterten Betriebsmodus (Firmware 14 / Hardware 09 oder höher) unterstützt er Distributed Clocks (DC) für eine systemweite Synchronisation mit einer Genauigkeit von unter 100 ns, Kabelbrucherkennung, Zeitstempelung von Flanken sowie die Messung von Periodendauer und Frequenz.

Eigenschaften

• Wertet differenzielle RS422-Signale oder massebezogene 5-V-TTL-Signale aus.
• Wahlweise 16- oder 32-Bit-Zähler mit vierfacher Quadraturauswertung.
• Integriert zwei digitale 24-V-DC-Eingänge für Hardware-Gate- und Latch-Funktionen.
• Verfügt über einen 5-V-DC-Statuseingang zur direkten Integration von Encoder-Alarm- und Diagnosefunktionen.
• Unterstützt Distributed Clocks (DC) für eine hochpräzise Systemsynchronisation im Bereich unter 100 ns.
• Ermöglicht die Messung von Periodendauer und Frequenz mit einer Auflösung von 100 ns.
• Beinhaltet im erweiterten Modus eine integrierte Erkennung von offenen Stromkreisen (Kabelbruch) auf den Encoderleitungen.
• Erzeugt direkt aus den Feldversorgungskontakten eine 5-V-DC-Versorgung für Encoder mit bis zu 0,5 A.

Anwendungen

• Hochgeschwindigkeits-Positions- und Geschwindigkeitsrückführung in Servo- und Schrittmotorsystemen.
• Präzise Längen- und Geschwindigkeitsmessung auf Förderstrecken und in Materialhandhabungsanlagen.
• Referenzieren, Indexieren und Markenspeicherung in Verpackungs- und Druckmaschinen.
• Integration in CNC-Maschinen, Roboter-Achsfeedbacksysteme und kundenspezifische Automatisierungsanlagen.

Technische Spezifikationen

Allgemeines

Funktionalität & Signalverarbeitung

Eingänge & Ausgänge

Elektrik & Versorgung

Umgebung & Konformität

Anschlüsse / Schnittstellen

Installationsrichtlinien

1. Stellen Sie sicher, dass die Hauptstromversorgung getrennt ist, bevor Sie das Modul vom EtherCAT-Klemmenblock ab- oder anmontieren.
2. Rasten Sie das Modul auf einer Standard-35-mm-DIN-Schiene (EN 60715) ein, bis die Verriegelung sicher einrastet.
3. Überprüfen Sie, ob die nebeneinanderliegenden Steckplätze und Codierverbindungen korrekt zu den benachbarten EtherCAT-Terminals ausgerichtet sind.
4. Verlegen Sie die Encoderkabel als geschirmte Twisted-Pair-Kabel, um die Signalintegrität bei langen Leitungswegen oder in Umgebungen mit hohem Störpegel zu gewährleisten.
5. Schließen Sie die Kabelschirmung direkt an die dafür vorgesehenen Schirmanschlusspunkte des Terminals an, um vor hochfrequenten Störungen zu schützen.
6. Überprüfen Sie vor dem Anschließen der Feldgeräte die Anforderungen an die Betriebsspannung des Encoders (5 V DC).
7. Führen Sie mit einem geeigneten Schraubendreher eine Durchgangsprüfung aller Terminalverdrahtungen (federbetätigte Käfigzugklemmen) durch.

Konfigurationsrichtlinien

1. Fügen Sie das Terminal zur I/O-Konfiguration im TwinCAT System Manager hinzu (entweder durch Online-Scan oder durch Offline-Einfügen der ESI).
2. Wählen Sie je nach Anforderungen an Distributed Clocks, Mikroinkremente und 32-Bit-Zählerstrukturen zwischen dem Normalen Betriebsmodus und dem Erweiterten Betriebsmodus (unterstützt ab FW14/HW09).
3. Konfigurieren Sie die Parameter für den Eingangssignaltyp über CoE (CAN-Anwendungsprotokoll über EtherCAT) abhängig davon, ob ein differentieller RS422- oder ein massebezogener TTL-Encoder angeschlossen ist.
4. Richten Sie die Parameter des digitalen Filters im CoE-Verzeichnis ein, wenn das Gerät in Umgebungen mit erheblichen elektrischen Störungen betrieben wird.
5. Speichern Sie die Änderungen an der Projekt-Startliste, damit die Parameter beim Ersetzen des Moduls automatisch neu geladen werden.